煤层瓦斯压力测定的影响因素分析

饶高

【摘 要】本文从系统论的观点出发，从人、设备、环境以及管理等方面详细分析了影响煤层瓦斯压力测定的因素，并指出影响测压效果的最重要的因素是人。

【关键词】通风安全；瓦斯压力；矿山管理；测压技术

中图分类号： TD712 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）15-0189-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.15.085

Analysis of Factors Influencing the Determination of Gas Pressure in Coal Cores

RAO Gao

（Hunan Province Coal Industry Group Baishanping Mining Co.， Ltd.， Fuyang 421800）

【Abstract】from the point of view of system theory， this paper analyzes in detail the factors that affect the measurement of coal seam gas pressure from human， equipment， environment and management， and points out that the most important factors that affect the measurement of pressure are human beings.

【Key words】Ventilation safety； Gas pressure； Mine management； Pressure measurement technology

0 前言

煤层瓦斯压力是指煤层孔隙中所含游离瓦斯呈现的压力，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。煤层瓦斯压力是瓦斯涌出和突出的动力，也是煤层瓦斯含量多少的标志[1]。准确测定瓦斯压力对矿井有效而合理的防治瓦斯灾害，预测预报煤与瓦斯突出危险性，合理制定防突消突措施等均具有十分重要的意义。煤层瓦斯压力测定是向煤层打一个钻孔，通过钻孔在煤孔内布置1根测压管与外界沟通，连上测压表，封闭钻孔与外界的联系。此时，由于煤孔内的瓦斯已经向外放散，压力较低，煤孔周围的煤层中瓦斯向煤孔内运移，压力逐渐增高。由于煤孔周围的煤体体积远大于煤孔的空间体积，煤层内的吸附瓦斯量又比游离瓦斯量大得多，故经过一段时间的瓦斯渗流，煤孔内的瓦斯压力逐渐接近煤层的原始瓦斯压力，从外部的压力表上可以读出煤孔内的瓦斯压力值。

1 影响瓦斯压力测定的因素分析

从系统论的观点出发，瓦斯压力测定是由人、设备、环境共同形成的一个特殊的“人-机-环境”系统。能否准确测定煤层瓦斯压力必然要受到系统中各种因素以及它们之间的相互关系的影响。系统中的人包括打钻人员、封孔人员以及煤矿工作人员。设备包括测压管、回浆管、注浆管、连接设备、注浆泵、封孔材料、测压表等。环境包括测压地点、煤层顶底板岩性情况、地质构造影响、煤体性质、钻孔的设计参数等。这些因素之间的关系复杂，涉及面很广，一个因素处理不好就可能导致测压的失败，因此，必须对它们进行合理的组织、分析，才能充分发挥各自效能以保证能准确的测出煤层的瓦斯压力。

下面来具体分析影响瓦斯压力测定的因素。

1.1 人员操作因素

人是测压的主体，同时又是影响测压的主要因素，可以说测压结果的准确性主要取决于人。人员操作因素的影响主要表现在人员的责任心不强和不规范性操作。如：测压钻孔布置不合理、打钻人员为图方便私自改变钻孔参数、钻孔深度不足或过长；测定时间掌握不规范，打钻与测定之间的时间间隔太长或者测定时未等压力表上的瓦斯压力数值稳定时就拆表读数；封孔不规范导致测压管堵塞或漏气等；这其中主要涉及的人员有技术员、打钻人员以及封孔人员。

1.2 设备因素

测压设备必须具有良好的技术和质量状态，否则也会导致测压结果的不准确。由于测压设备使用时间较长时会发生损坏，使得测定误差较大。如采用水泥浆封孔时涉及的设备主要有测压管、回浆管、注浆管、连接设备、注浆泵、封孔材料、测压表等。这些设备的技术和质量状态与测压结果有密切关系。

1.3 环境因素

（1）测压地点。煤层瓦斯压力的大小取决于煤生成后，煤层瓦斯排放条件。测压地点的选取是直接影响测压是否成功的一个关键因素。选择测压地点时，可参考以下原则：①煤层周围无采空区，尽量选取在新开拓的岩石巷道；②测压地点一般选擇在岩石比较完整，周边地质构造单一的岩巷中进行；测压钻孔及其见煤点应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围，测压煤层周围岩石致密完整、无破碎带；③煤层50m范围内无断层和大的裂隙；岩层无淋水，岩柱（垂高）至少>10m；④同一地点测压应打2个测压钻孔，钻孔口距离应在其相互影响范围外，其见煤点的距离除石门测压外应≥20m。测压结果以压力较大的一个为准；⑤选择测压地点应保证有足够的封孔深度。一般的岩巷打钻，钻孔深度不宜<12m；⑥应尽可能地选择施工仰角测压孔，避免俯角和水平钻孔；⑦如果选取顺煤层施工测压孔，钻孔长度≥40m，选取构造简单有利于施工的最新开掘的煤巷。

（2）地质构造的影响。矿井中的断层或破碎带等地质条件对测压过程有很大的影响，如果必须在断层、裂隙带或破碎带地段施工测压孔时，首先必须对测压孔周围50m范围内注水泥浆或其它封堵材料，封堵围岩裂隙，这样才能准确测定瓦斯压力。

（3）煤层顶底板岩性情况。

如果煤层的顶底板比较致密，这将有利于瓦斯在煤层中赋存，减少游离瓦斯的排放，有利于测压工作，缩短测压时间。

1.4 管理方面的因素

矿井或科研鉴定机构对测压工作重视不够、管理不科学、不严格等，这也会间接导致测压结果的不准确。有效的管理能够使得人、设备、环境组成一个能够有效实现预期目标的系统。管理这一看似影响测压结果的间接因素，却是最具根本、最能制约瓦斯压力准确性的关键所在，无论是科研鉴定机构还是煤矿自身在测压时都应重视管理。

1.5 其他影响因素

1）瓦斯压力测定方法：测定煤层瓦斯压力时，通常是從岩石巷道向煤层打孔径为50～75mm的钻孔，孔中放测压管，将钻孔密封后，用压力表直接进行测定。实践证明，应尽可能采用上向施工测压孔，避免下向和水平孔测压。尽管下向孔在理论上是行得通的，但由于下向孔的施工和封孔质量很难保证，测压成功的机率很小。

2） 封孔工艺的选择：不同的封孔工艺对测压效果有不同的影响，选择什么样的封孔工艺直接关系到测压结果的准确性，下面来分析一下各种封孔工艺的优缺点。

（1）粘土封孔。此种方法优点是简单易行，对封孔材料的要求也不高，封孔成本较低。缺点在于其封孔长度受限制，如孔深较长，粘土太软会导致刚度不够，无法送到指定长度；粘土太硬会导致封孔不密实，影响测压效果。

（2）水泥砂浆封孔。此种方法的优点就在于可以封孔深较长的孔；其封孔材料在封孔时为液态。凝固后变为固态，有效的解决了粘土封孔遇到的难题；且对人员技术要求会有所降低。固体封孔方法封孔在封孔段岩层为松软的砂岩、钻孔周围存在微裂隙或直接在煤层打测压钻孔时，固体物不能严密封闭钻孔周边裂隙，易于漏气。测出的瓦斯压力值往往低于真实的煤层瓦斯压力。

（3）胶囊粘液封孔。胶囊粘液封孔方法在当封段岩层为松软的砂岩、钻孔周围存在微裂隙或直接在煤层打测压钻孔时可以比固体封孔方法更有效更准确测出瓦斯压力的方法[2]，具有封孔时间短，密封效果较好的特点。缺点就是造价高，而且在松软岩层或煤层打测压钻孔出现塌孔时，测压封孔设备会被埋入孔中，无法回收，这样会导致测压钻孔成本上升，但此封孔方法测压效果比固体封孔方法好。

（4）聚氨酯泡沫封孔。该方法继承了胶圈胶囊封孔的优点，比之还降低了测压成本，且操作简单；配比可以延长发泡时间，发泡位数较高；克服了黄泥、水泥砂浆等在岩石微裂隙封孔不严等缺点，它能扩散渗透到钻孔周围的裂隙，大大提高封孔质量，是一种封孔测压的有效方法，测压效果更好。

2 总结

煤层瓦斯压力测定是一个涉及人、设备、环境以及管理等因素的系统工程，测压过程中应充分考虑这些因素对测压效果的影响。在众多因素中，测压结果的准确性主要取决于人。在测压过程中应加强对人的管理、培训，人员素质提高后才能对测压设备、环境等进行有效的组织，才能合理选择测压方法、测压地点以及封孔工艺，提高钻孔测压的成功率，才能准确测定煤层瓦斯压力。

【参考文献】

[1]王佑安，吴继周.煤矿安全手册第二篇，矿井瓦斯防治[M] .北京：煤炭工业出版社，1994.

[2]何书建.煤层瓦斯压力测定新技术[J].矿山压力与顶板管理，2003（3）：116-117.