摘要：通过对矿井不同地质条件下煤层瓦斯压力的测定，经过分析和总结，在煤层瓦斯压力测定中取得了简单和复杂地质条件下封孔工艺的新认识。结果表明，简单地质条件下，可以采用聚氨酯-水泥砂浆封孔工艺；复杂地质条件下，采用套管封孔测压技术更为有效。
关键词：瓦斯压力；测压；地质构造；封孔工艺
中图分类号：P62 文献标识码： A
0 引言
1 简单地质条件测压封孔工艺
1.1 上向孔封孔方法及工艺
1.1.1施工工艺
图1 上向注浆封孔示意图
Fig.1 Grouting schematic diagram of up hole
该封孔工艺适用于穿层测压孔和顺层测压孔，地点应优先选择在石门或岩巷中，岩性致密，且无断层、裂隙不甚发育等地质构造处。注浆封孔的上向测压钻孔倾角应不小于5°[4]。
选择适宜地点布置测压钻孔，钻孔φ65～75mm。钻孔施工好后，将毛巾绑在测压管的挡板上，厚度视孔径而定，保证水泥浆不能流入筛孔内。将测压管送至测压孔内预定位置，根据封孔深度确定膨胀不收缩水泥的使用量，按一定比例配制好封孔水泥浆，用泥浆泵一次连续将封孔水泥浆注入钻孔内，将钻孔整个岩孔段注满水泥浆。注浆封孔示意图如图2所示。
图2 下向注浆封孔示意图
Fig.2 Grouting schematic diagram of under hole
该封孔工艺适用于穿层测压孔和顺层测压孔，适合在岩石构造致完好、裂隙不甚发育的区域，对煤层顶底板含有少量水的钻孔也都能适用。
1.3 应用情况
平顶山天安煤业天力有限责任公司吴寨矿，生产能力45万t/a，主采煤层为戊组、己组、庚组煤层，压力试验地点选在集中回风下山14#横川向下30m处西帮钻场内，做上向测压孔和下向测压孔分别测试己15煤层和己17煤层的原始瓦斯压力，该地点岩性致密且无断层、裂隙等地质构造带，且无含水层，属于简单地质条件，采用简单地质条件的测压封孔工艺及方法测得该处己15煤层和己17煤层的原始瓦斯压力为0.35MP和0.4MP[5]，瓦斯压力自然恢复曲线如图3和图4所示，效果较好。
图3 己15煤层瓦斯压力自然恢复曲线
Fig.3 Caproic15 coal seam gas pressure natural recovery curve
图4 己17煤层瓦斯压力自然恢复曲线
Fig.4 Caproic17 coal seam gas pressure natural recovery curve
2 复杂地质条件的测压封孔工艺
2.1 施工工艺
2）将2条毛巾分别绑在2个聚氨酯泡沫封孔段的2个挡盘之间。取2份封孔剂，分别为黑料（多异氰酸酯R―NCO）和白料（聚醚多元R―OH和助剂），将2份封孔剂分别均匀倒在2条毛巾上，同时转动测压管，将带有封孔剂的毛巾缠裹在封孔管上，用细铁丝绑好，最后用导杆将封孔管送至测压孔内预定位置。
3）等封孔剂凝固以后将准备好的水泥砂浆注入测压孔中，待水泥砂浆凝固后，将引出孔外的测压管接上瓦斯压力表（为了加速瓦斯压力的上升，缩短测压时间，可以向测压室充入高压氮气，进行主动法测压）。 4）封孔结束后，要定时观察和记录瓦斯压力、如瓦斯压力连续3 d无变化，则可认为这个稳定的压力就是煤层原始瓦斯压力。测压结束后，可以收回压力表。套管固结封孔测压示意如图5所示。
图5 套管封孔测压示意图
Fig.5 Casing manometry schematic diagram
2.2 适用条件
此工艺适用于在煤层内测压以及在岩孔内压时受区域构造的影响，煤层顶底板各种小断层较多，压性滑面丰富，岩石破碎，岩层构造裂隙发育；掘进巷道靠近煤层时，由于部分底板岩石封闭性差；在岩孔段有破碎带，钻孔易发生垮孔；煤层顶底板岩层和孔内岩段存在含水层等情况。
2.3 应用情况
图6 17采区瓦斯压力自然恢复曲线
Fig.6 Gas pressure natural recovery curve of mining area 17
3 结语
1）简单和复杂地质条件使用的测压封孔工艺和方法有所不同，应根据实际情况选择合适的测压封孔方法，保证煤层原始瓦斯压力测定准确无误。
2）聚氨酯-水泥砂浆封孔测压工艺适用于简单地质构造，地点应优先选择在石门或岩巷中，岩性致密，且无断层、裂隙不甚发育等地质构造处。
3）套管封孔测压技术适用于复杂地质构造，多用于岩石破碎，岩层构造裂隙发育；在岩孔段有破碎带，钻孔易发生垮孔；煤层顶底板岩层和孔内岩段存在含水层等情况。