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煤層瓦斯壓力測定方案設(shè)計

前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了煤層瓦斯壓力測定方案設(shè)計范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請閱讀。

摘要:在原套管-水泥封孔工藝的基礎(chǔ)上,對封孔套管及法蘭盤進行改造加工,采用3次注漿法對鉆孔進行封堵,最高承受6MPa高壓的注漿壓力。改進的新封孔工藝封孔嚴(yán)密,高壓注漿作業(yè)操作簡單、安全,有效填充測試區(qū)域巖層裂隙,避免由于巖層裂隙的存在造成測壓失敗。

關(guān)鍵詞:瓦斯壓力;封孔;穿層鉆孔;瓦斯含量;瓦斯參數(shù)

0引言

能否準(zhǔn)確測試煤層瓦斯壓力取決于封孔質(zhì)量的優(yōu)劣,目前煤層壓力測試封孔主要有聚氨酯封孔,粘土-木塞封孔,套管-水泥封孔,本次作者在原套管-水泥封孔工藝的基礎(chǔ)上,對封孔套管及法蘭盤進行改造加工。

1瓦斯壓力測定方案的選擇

聚氨酯、黏土-木塞封孔在操作過程中由于聚氨酯、粘土送不到位容易形成孔內(nèi)空腔和空隙,造成測壓失敗[2]。套管-水泥封孔對鉆孔的封堵較前者封孔更為嚴(yán)密,但是在測試區(qū)域巖層內(nèi)存在裂隙的情況下,不使用高壓注漿對巖層內(nèi)裂隙進行填充同樣不能保證測壓成功。本文作者采用穿層鉆孔測試煤層壓力,測壓鉆孔孔口必須封孔嚴(yán)密,試驗鉆孔周邊的巖體裂隙也需高壓注實,使用傳統(tǒng)的鉆孔封孔工藝無法滿足高壓注漿填注巷道圍巖圈裂隙的要求,該申報成果通過對套管-水泥封孔工藝的改進,解決鉆孔高壓注漿封孔的需求,對鉆孔周邊巖體裂隙也進行有效填充。并且通過對封孔管和法蘭盤的改造,保證高壓注漿封孔過程中的安全性,有效杜絕封孔套管高壓注漿過程中因承受不住高壓而沖出傷人[3]。

2瓦斯壓力測定方案的實施

2.1設(shè)備加工改造

(1)4寸套管管口焊接法蘭盤,套管孔口退后0.1m位置焊接2個左右對稱的拴錨桿用把手,把手各加工一個能穿過錨桿的孔眼用于施工錨桿固定套管,錨桿拴住4寸鐵管左右把手后可牢牢固定套管避免高壓注漿狀態(tài)下套管傷人。(2)耐高壓法蘭盤加工1個4′孔,4′孔焊接0.1m長的4′管,并按順序分別連接耐高壓球閥、壓力表、注漿管。(3)測壓管使用1根4′鐵管,鐵管末端連接4m長花管(可用6′篩管),測壓管孔口端加工焊接三通,三通分別接測壓管、壓力表、球閥。

2.2測試鉆孔設(shè)計

為避免偶然因素造成誤差,鉆孔共布置2組12個,鉆孔仰角42°,見煤層頂板終孔,鉆孔距巷頂300mm,間距1.5m,平行布置[4]。

2.3注漿封孔操作步驟

(1)注漿固定孔口管首先使用直徑145mm的鉆頭打孔6m深,然后把4m長的4寸套管下入鉆孔內(nèi),孔口外露100mm;孔口以里800mm套管使用聚氨酯包裹進行封孔。在套管的左右兩邊拴錨桿用把手位置各打1根1m長錨桿,并用墊片拴牢鎖緊套管,防止注漿壓力過大時彈出傷人。待聚氨酯凝固后,套管外口安裝加工好的法蘭盤,進行第一次注漿,壓力表達(dá)到1.5MPa時停止注漿,關(guān)閉閘閥,進入保壓階段[5]。(2)高壓注漿填充鉆孔周邊圍巖裂隙鉆孔等待24h漿液凝固后,打開法蘭,采用ϕ94mm的鉆頭透孔,鉆孔施工到距15#煤層底板法距1m停止鉆進,退出鉆桿安裝新法蘭盤進行第二次注漿充填鉆孔圍巖裂隙,注漿壓力達(dá)到6MPa以上時,停止注漿,關(guān)閉閘閥,進入保壓階段[6]。(3)注漿封孔測壓鉆孔漿液凝固48h后,打開法蘭,第二次使用ϕ94mm的鉆頭進行掃孔,鉆孔打穿15#煤見頂板起鉆。鉆孔施工完成后,將4′測壓管安裝至鉆孔見煤點往里2.5m、外露孔口0.3m位置,測壓管孔口端安裝三通,三通分別連接測壓管、壓力表、球閥;測壓管最里端為4′花管,花管長度4m,纏上金屬網(wǎng)。將注漿管安裝至孔口往里1.5m、外露孔口0.3m位置,注漿管孔口端安裝球閥[7]??卓谑褂镁郯滨グ舛?,長度0.8m。待聚氨酯凝固后,用高壓膠管將注漿泵及孔口注漿管閥門連接好進行第三次注漿封孔,測壓管返漿后,停止注漿,關(guān)閉注漿管球閥,待測壓管內(nèi)漿液流盡后,封孔結(jié)束。待水泥漿凝固后,關(guān)閉測壓管球閥,安裝測壓表,進行測壓[8]。

3結(jié)論

(1)通過對套管-水泥封孔工藝的改造,滿足高壓注漿的需求,有效填充測試區(qū)域巖層裂隙,避免由于巖層裂隙的存在造成測壓失敗。(2)試驗過程中,改造的套管在高壓注漿狀態(tài)下固定牢固,杜絕封孔套管注漿過程中因承受不住高壓而沖出傷人的情況,具有可靠的安全效益。(3)在原未使用改進的封孔工藝對測試區(qū)域進行封孔過程中,由于封孔不嚴(yán),封孔測壓成功率低,造成巨大的人工成本和材料成本的浪費,在使用本改進的工藝后,測試區(qū)域2組12個鉆孔全部封孔成功,封孔測壓的成功率由70%提高到100%,按照施工一個12m的穿層鉆孔人工及材料成本3600元計算,平均每個鉆孔節(jié)省1080元,經(jīng)濟效益顯著。(4)施工過程中,該成果由于需使用4m長套管進行封孔,在巷道斷面寬帶、高度小于4m×4m的區(qū)域下套管較為困難,因此巷道寬帶較小區(qū)域(小于4m×4m)不適用,可適當(dāng)考慮減小套管長度。

參考文獻:

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[3]黃質(zhì).新材料新工藝封孔技術(shù)的研究[J].煤炭工程,2008(07):95-97.

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[5]趙嶸,齊黎明.井下直接法測定煤層瓦斯壓力研究現(xiàn)狀及分析[J].煤炭技術(shù),2017(03):202-203.

[6]褚開智.煤層瓦斯的形成及瓦斯災(zāi)害的預(yù)防[J].山西科技,2008(01):116-117.

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作者:張海軍 單位:山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司

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