專利名稱：套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦井下直接法測定煤層瓦斯壓カ的封孔方法，屬于煤炭技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國煤與瓦斯突出災(zāi)害嚴(yán)重，給礦井安全生產(chǎn)帶來重大威脅。煤層瓦斯壓カ是衡量煤與瓦斯突出危險性的ー個重要指標(biāo)?？焖贉?zhǔn)確測定煤層瓦斯壓力，對研究、評價瓦斯儲量、瓦斯抽采和煤與瓦斯突出有重要意義。測定煤層瓦斯壓カ時，通常是從圍巖巷道向煤層施工鉆孔，孔中布置連接壓力表的測壓管路，將鉆孔密封，進(jìn)行瓦斯壓カ直接測定。測壓封孔方法分為填料法和封孔器法兩類。填料封孔法包括水泥砂漿、聚氨酯和黃土封孔法等，適用于巖層較致密、鉆孔傾角較大的情況，其優(yōu)點是エ藝簡便。缺點有①不適合對傾角較小的鉆孔封孔，②封孔時間較長，③在巖層裂隙發(fā)育條件下，粘土、水泥砂漿不能封堵裂隙，導(dǎo)致鉆孔漏氣，④如果巖層有水，填料法則不能封堵裂隙水，且填充材料易被水稀釋不易凝固。封孔器封孔法根據(jù)封孔器的結(jié)構(gòu)特點，有膠圈-粘液、膠囊-粘液兩種。該方法適用于成孔較好、無裂隙或有微裂隙的巖(煤)層封孔測壓，具有封孔簡便、可靠、封孔器可重復(fù)使用的優(yōu)點。其缺點是價格較高，且在松軟巖層或煤層封孔時，封孔器會被壓死而無法回收，更重要的是若巖(煤)層裂隙較發(fā)育時，粘液不能封堵裂隙，造成封孔、測壓失敗?？傊?，上述的封孔方法均不能適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件，尤其在煤層或裂隙發(fā)育的巖層中直接測壓成功率極低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)測壓封孔方法受復(fù)雜地質(zhì)條件影響，無法保證封孔質(zhì)量的情況，提出利用套管高壓注漿封孔，嚴(yán)密封堵鉆孔和裂隙，確保封孔質(zhì)量，然后使用主動測壓法補(bǔ)償氣體，實現(xiàn)快速準(zhǔn)確測定煤層瓦斯壓カ。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓カ的方法，該方法包括以下步驟a、先采用大直徑鉆頭開孔，鉆進(jìn)能加固套管的深度，再將外端帶有法蘭盤的套管送進(jìn)孔內(nèi)山、采用注漿方式將膨脹水泥砂漿注入孔內(nèi)加固套管；C、待膨脹水泥砂漿凝固后，用比步驟a大直徑鉆頭小一號的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，在接近煤層時停止鉆孔，清除鉆屑后用注漿方式在全孔段注入膨脹水泥砂漿加固；d、待膨脹水泥砂漿凝固后，再用比步驟c小一號鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)透孔，直至穿透煤層；e、利用套管外端法蘭盤連接壓カ表，測定瓦斯壓力。進(jìn)一歩，所述套管的法蘭盤上連接三通接ロ其中ー個接ロ，該三通余下的兩個接ロ分別與壓カ表和補(bǔ)氣接ロ連接，通過所述補(bǔ)氣接ロ充入補(bǔ)償氣體，采用主動測壓法進(jìn)行瓦斯壓カ測定。進(jìn)ー步，所述注漿壓カ為3 6MPa。
進(jìn)ー步,所述大直徑鉆頭為108mm鉆頭,鉆進(jìn)深度為5m,所述步驟C的鉆頭為小93mm鉆頭,所述步驟d的鉆頭為75mm鉆頭。進(jìn)ー步，所述套管長度大于5. 5 m，該套管露出孔ロ長度大于300mm。進(jìn)ー步，所述c^93mm的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，終孔位置距離煤層Im;所述小75mm鉆頭沿原鉆孔中心重新鉆進(jìn)，鉆孔穿過煤層進(jìn)入頂板或底板I m。進(jìn)ー步,所述補(bǔ)氣接ロ處采用壓風(fēng)系統(tǒng)通過向鉆孔內(nèi)補(bǔ)氣,補(bǔ)氣時間大于30min。本發(fā)明提供技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明采用高壓注漿法可有效封堵鉆孔周邊大、小裂隙和裂隙水，封堵漏氣通道，實現(xiàn)快 速、準(zhǔn)確測壓；本發(fā)明應(yīng)用范圍較廣，受地質(zhì)條件限制較小，可在巖性較差地區(qū)，或暴露煤體、煤層內(nèi)直接測壓；本發(fā)明應(yīng)用時，對測壓孔角度設(shè)計沒有限制，可根據(jù)需要合理選擇；本發(fā)明操作エ藝簡單，成本較低，便于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明測壓鉆孔封孔示意圖。附圖標(biāo)記說明1-壓カ表；2_三通；3_閥門；4_補(bǔ)氣及放氣接ロ ；5_法蘭盤；6- 108mm套管；7-(M08mm鉆孔；8_(j593mm注漿鉆孔；9_(j575mm測壓鉆孔；10_煤層；11_水泥砂漿；12-巷邦。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)ー步地詳細(xì)描述。如圖1所示，本發(fā)明提供一種套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓カ的方法，該方法包括以下步驟a、先采用大直徑鉆頭小108mm的鉆頭開孔7，鉆進(jìn)5m (該鉆進(jìn)深度以足以加固套管為宜)的深度后退出鉆桿，掃凈孔7內(nèi)鉆屑，將帶有法蘭盤5的套管6送進(jìn)孔7內(nèi)，套管長度為5. 5 m，露出孔ロ長度為500mm ;b、采用注漿方式將膨脹水泥砂漿注入孔7內(nèi)加固套管6，注漿壓カ為4MPa ;c、待耐壓試驗合格、且膨脹水泥砂漿凝固后，用比步驟a大直徑鉆頭小108mm鉆頭小一號的鉆頭小93mm鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，在接近煤層10時停止鉆孔，終孔位置距離煤層lm，退出鉆桿，清除鉆屑后用注漿方式在全孔段注入膨脹水泥砂漿11加固，注漿壓カ為4MPa ;d、待耐壓試驗合格、且膨脹水泥砂漿11凝固后，再用比步驟c小一號鉆頭小75mm鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)透孔，鉆孔穿過煤層10進(jìn)入頂板或底板I m，退出鉆桿；e、將三通接ロ 2其中一個接ロ連接在法蘭盤5上，該三通余下的兩個接ロ分別與壓力表I和補(bǔ)氣接ロ 4連接，通過所述補(bǔ)氣接ロ 4采用壓風(fēng)系統(tǒng)向鉆孔內(nèi)補(bǔ)氣，補(bǔ)氣時間40min，補(bǔ)氣完成后進(jìn)行瓦斯壓カ測定。本發(fā)明套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓カ的方法實施的技術(shù)要點如下所述
(I)采用小108mm的鉆頭開孔，在鉆進(jìn)5m后退出鉆桿，掃凈孔內(nèi)鉆屑。(2)將套管(直徑小108mm)送進(jìn)孔內(nèi)，套管長度不少于5. 5 m，露出孔ロ長度不小于 300mm。(3)安裝法蘭盤及壓カ表(量程riOMPa)，孔內(nèi)注入膨脹水泥，注漿壓カ3. 0 6. OMPa，加固套管護(hù)住孔ロ。
(4)耐壓試驗合格且膨脹水泥凝固后，采用小93mm的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，終孔位置距離煤層lm。(5)通過法蘭盤全孔段注膨脹水泥，注漿壓カ不低于3. (Te. OMPa0高壓注漿應(yīng)有效封堵鉆孔內(nèi)裂隙及微裂隙，保證封孔質(zhì)量。(6)耐壓試驗合格且膨脹水泥凝固后，采用小75 mm的鉆頭沿原鉆孔中心重新鉆進(jìn)，鉆孔穿過煤層進(jìn)入頂(底)板I m。(7)鉆孔施工完畢及時退鉆，更換壓カ表(壓カ表精度等級應(yīng)優(yōu)于1. 5，最大量程4 lOMPa)。使用壓風(fēng)系統(tǒng)通過補(bǔ)氣接ロ向鉆孔內(nèi)補(bǔ)氣，補(bǔ)氣時間不小于30min。本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明技術(shù)原理所作的顯而易見的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a、先采用大直徑鉆頭開孔，鉆進(jìn)能加固套管的深度，再將外端帶有法蘭盤的套管送進(jìn)孔內(nèi)；b、采用注漿方式將膨脹水泥砂漿注入孔內(nèi)加固套管；C、待膨脹水泥砂漿凝固后，用比步驟a大直徑鉆頭小一號的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)， 在接近煤層時停止鉆孔，清除鉆屑后用注漿方式在全孔段注入膨脹水泥砂漿加固；d、待膨脹水泥砂漿凝固后，再用比步驟c小一號鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)透孔，直至穿透煤層；e、利用套管外端法蘭盤連接壓力表，測定瓦斯壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述套管的法蘭盤上連接三通接口其中一個接口，該三通余下的兩個接口分別與壓力表和補(bǔ)氣接口連接，通過所述補(bǔ)氣接口充入補(bǔ)償氣體，采用主動測壓法進(jìn)行瓦斯壓力測定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述注漿壓力為3 6MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述大直徑鉆頭為Φ 108mm鉆頭,鉆進(jìn)深度為5m,所述步驟c的鉆頭為Φ 93mm鉆頭,所述步驟 d的鉆頭為Φ75ι πι鉆頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述套管長度大于5. 5 m，該套管露出孔口長度大于300mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述Φ93mm的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，終孔位置距離煤層Im ;所述Φ75πιπι鉆頭沿原鉆孔中心重新鉆進(jìn)，鉆孔穿過煤層進(jìn)入頂板或底板I m。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，其特征在于，所述補(bǔ)氣接口處采用壓風(fēng)系統(tǒng)通過向鉆孔內(nèi)補(bǔ)氣，補(bǔ)氣時間大于30min。
全文摘要
本發(fā)明公開一種套管高壓封孔法測定煤層瓦斯壓力的方法，該方法包括以下步驟a、先采用大直徑鉆頭開孔，鉆進(jìn)能加固套管的深度，再將外端帶有法蘭盤的套管送進(jìn)孔內(nèi)；b、采用注漿方式將膨脹水泥砂漿注入孔內(nèi)加固套管；c、待膨脹水泥砂漿凝固后，用比步驟a大直徑鉆頭小一號的鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)，在接近煤層時停止鉆孔，清除鉆屑后用注漿方式在全孔段注入膨脹水泥砂漿加固；d、待膨脹水泥砂漿凝固后，再用比步驟c小一號鉆頭沿原鉆孔中心鉆進(jìn)透孔，直至穿透煤層；e、利用套管外端法蘭盤連接壓力表，測定瓦斯壓力；本發(fā)明采用高壓注漿法可有效封堵鉆孔周邊大、小裂隙和裂隙水，封堵漏氣通道，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確測壓。
文檔編號E21B47/06GK103015984SQ20121055318
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者楊建增, 張清田, 姚學(xué)慶, 貴宏偉, 郭艷飛, 俞宏慶, 李學(xué)軍, 崔飛飛, 張榮起, 李小明, 程鐵軍, 韓紅衛(wèi), 趙麥來, 周觀朝, 黃煒 申請人:河南焦煤能源有限公司科學(xué)技術(shù)研究所