复杂煤层赋存条件下瓦斯压力直接测定技术研究
发布时间：2021-12-22 09:25
瓦斯压力是煤层最基础的瓦斯参数之一,其准确测定对于研究煤层瓦斯赋存规律、矿井瓦斯涌出量预测、瓦斯抽采效果评价、煤与瓦斯突出预测及防治等工作非常重要。由于我国煤层赋存条件复杂,准确测定其瓦斯压力的成功率较低,一般不到30%。如何在复杂煤层赋存条件下,快速准确直接测定其瓦斯压力成为急待解决的技术难题。本次研究将针对瓦斯压力测定影响因素进行详细分析,同时给出相应解决措施的内容作为率先研究的部分,其目的是明确测压工作中能够对测压过程和结果产生影响的各个环节,以此作为理论基础,因地制宜的采取有效措施,保障整个测压过程的顺利进行。复杂煤层赋存条件在本次研究中分为三类进行论述,即松软破碎煤层、穿多煤层涌水钻孔和超长岩孔。针对这些复杂条件,提出选取简易的一般型测压装置和复杂的复用型测压装置运用到实际测试中,并为了更好的达到测压效果,对两种装置各自的封孔器进行改进创新:一般型测压装置选取配有空心外罩的封孔器,而复用型测压装置选用改进外壳添加流变层的封孔器。同时结合前期所完成的研究给出适配的封孔材料,即合适配比的SP-I型封孔材料结合聚氨酯和三相泡沫粘液。考虑到测压装置和封孔材料对于钻孔气密性的保障能力有...
【文章来源】：华北科技学院河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
工程硕士专业学位论文18同时又能够很好的保障钻孔的密闭性，其原理就是通过运用封孔器形成密闭的测压气室，孔口和钻孔内部采用封孔材料进行裂隙封堵防止瓦斯逸散从而产生封闭性的钻孔条件，钻孔内部封孔材料的送入通过高压注入实现，整个原理简称为“两堵一注”。2.设计说明本次一般型测压装置所涉及到的设备材料主要包括：通过注水后的膨胀达到封堵测压终孔位置形成测压气室的作用的注水膨胀胶囊封孔器；连接胶囊并起到送至测压点作用和可作为注浆管和返浆管使用长度2m四分镀锌管；通过注浆后封堵钻孔内裂隙和起到封堵孔口作用的封孔材料；用于连接胶囊底部接口分别作为注水线和瓦斯线的压力管线；辅助封堵孔口材料的棉纱；在注浆管和返浆管上起到截流作用的截止阀；向孔内注入封孔材料的注浆泵；结合测水压压力表使用显示注水压力的储能罐；通过注水线和储能罐向胶囊内部注水使其膨胀的手动试压泵；显示水压和进行瓦斯压力测试的压力表、连接管线和装置的三通组件，示意图见图3-1所示。此装置能够满足设计原理的要求，形成的测压工艺简称为“两堵一注”，在一般情况下能够有效的封堵孔内裂隙，形成气密性较好的测压钻孔，能够保障测压结果的准确性。图3-1一般型测压装置示意图Figure3-1Schematicdiagramofgeneraltypepressuremeasuringdevice3.使用说明现场实际应用中，应当遵循以下步骤进行：（1）胶囊底部分别对应出口处连接注水线和瓦斯线；（2）通过连接多根2m四分镀锌管，将胶囊送入钻孔内测压点，为防止管
3测压装置的研发和封孔材料的选取21应对长钻孔测压时的效果并不显著，其原因在于焊接部分牢靠性有待商榷，碰内壁后定滑轮是可以滑动以避过，但若施加垂直外力过大可能导致定滑轮破损，同时还有一部分原因在于定滑轮的轮轴容易被钻孔内的钻屑卡住，导致失效。改进前的装置和改进后的两种装置示意对比图如图3-2所示。图3-2改进前（左）、空心外罩改进（中）和定滑轮改进（右）示意对比图Figure3-2Schematiccomparisondiagramoftheimprovementbefore(left),hollowhousingimprovement(middle)andfixedpulleyimprovement(right)根据上述分析，相比较而言，采取改进空心外罩子弹头状的封孔器无论从功能和可靠性方面都优于采用定滑轮的封孔器，所以运用改进空心外罩子弹头状的封孔器是解决超长岩孔测压一般型测压装置存在问题的必要手段。3.3.3复用型测压装置的研发1.设计原理关于测压装置研发的必要性在上述内容中进行了说明，即营造密闭的钻孔条件，使钻孔内测压气室的瓦斯气体不受到来源于自身和外部的任何影响。对于复杂的煤层赋存条件，如本次研究涉及的松软破碎煤层和穿多煤层涌水的情况，一般型测压装置不能较好的起到作用，难以将整个钻孔封闭严实，也不能应对较为复杂的地质条件造成测压过程中的相关影响，所以采取一种复用型测压装置，其主要原理为“两级胶囊-粘液”联合作用，即通过两级胶囊的注水膨胀和胶囊间粘液的注入营造良好的测压钻孔条件，通过连接杆送至测压指定位置，原理简称为“两堵两注”。在矿井现场的测压工作中，此种方法的雏形已经得到运用，但是都或多或少的存在着一些问题，本次设计的原理来源就是根据存在的缺陷对装置进行改进和
【参考文献】：
期刊论文
[1]上行含水钻孔双测压管测定瓦斯压力试验[J]. 李志强,刘瑞杰. 能源与环保. 2019(10)
[2]含水钻孔瓦斯压力测定新技术及其应用[J]. 王军龙. 水力采煤与管道运输. 2019(03)
[3]三相复合泡沫体系起泡性能和封堵效果评价[J]. 郐婧文,曹伟佳,卢祥国,徐国瑞,张云宝,葛嵩. 石油化工. 2018(11)
[4]复杂条件下瓦斯原始压力测定方法的研究与应用[J]. 仝艳军. 能源与环保. 2018(07)
[5]煤层瓦斯压力测定的影响因素分析[J]. 饶高. 科技视界. 2018(15)
[6]穿含水层松软煤层瓦斯压力测定技术[J]. 陈学习,刘志强,陈鹏. 华北科技学院学报. 2017(06)
[7]一种新型带压注浆封孔测压技术的密封效果研究[J]. 尹红杰,王佰顺. 矿业安全与环保. 2017(04)
[8]封孔器在有残留煤渣钻孔中移动的试验研究[J]. 齐黎明,葛须宾,赵嵘. 中国安全科学学报. 2016(11)
[9]地质构造复杂矿井煤层瓦斯压力测定的影响因素[J]. 赵文清,但章玉,潘孝康. 西部资源. 2016(05)
[10]钻孔参数对瓦斯压力测定时间的影响分析[J]. 王超杰,蒋承林,杨丁丁,杨凯. 煤炭科学技术. 2016(07)
博士论文
[1]低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究[D]. 程庆迎.中国矿业大学 2012
[2]材料复合技术及其在钻孔密封中的应用研究[D]. 郝志勇.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]低透气性突出煤层顺层钻孔CO2致裂强化预抽瓦斯技术研究[D]. 侯宗斌.贵州大学 2019
[2]SP-I型双阶段膨胀无机复合注浆封孔材料性能实验研究[D]. 毕瑞卿.华北科技学院 2016
[3]煤层透气性对主、被动测压法测压结果的准确性影响研究[D]. 王智立.中国矿业大学 2014
[4]阳泉开元煤矿3#煤层瓦斯压力实测与分布规律研究[D]. 马成龙.中国矿业大学 2014
本文编号：3546165
【文章来源】：华北科技学院河北省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
工程硕士专业学位论文18同时又能够很好的保障钻孔的密闭性，其原理就是通过运用封孔器形成密闭的测压气室，孔口和钻孔内部采用封孔材料进行裂隙封堵防止瓦斯逸散从而产生封闭性的钻孔条件，钻孔内部封孔材料的送入通过高压注入实现，整个原理简称为“两堵一注”。2.设计说明本次一般型测压装置所涉及到的设备材料主要包括：通过注水后的膨胀达到封堵测压终孔位置形成测压气室的作用的注水膨胀胶囊封孔器；连接胶囊并起到送至测压点作用和可作为注浆管和返浆管使用长度2m四分镀锌管；通过注浆后封堵钻孔内裂隙和起到封堵孔口作用的封孔材料；用于连接胶囊底部接口分别作为注水线和瓦斯线的压力管线；辅助封堵孔口材料的棉纱；在注浆管和返浆管上起到截流作用的截止阀；向孔内注入封孔材料的注浆泵；结合测水压压力表使用显示注水压力的储能罐；通过注水线和储能罐向胶囊内部注水使其膨胀的手动试压泵；显示水压和进行瓦斯压力测试的压力表、连接管线和装置的三通组件，示意图见图3-1所示。此装置能够满足设计原理的要求，形成的测压工艺简称为“两堵一注”，在一般情况下能够有效的封堵孔内裂隙，形成气密性较好的测压钻孔，能够保障测压结果的准确性。图3-1一般型测压装置示意图Figure3-1Schematicdiagramofgeneraltypepressuremeasuringdevice3.使用说明现场实际应用中，应当遵循以下步骤进行：（1）胶囊底部分别对应出口处连接注水线和瓦斯线；（2）通过连接多根2m四分镀锌管，将胶囊送入钻孔内测压点，为防止管
3测压装置的研发和封孔材料的选取21应对长钻孔测压时的效果并不显著，其原因在于焊接部分牢靠性有待商榷，碰内壁后定滑轮是可以滑动以避过，但若施加垂直外力过大可能导致定滑轮破损，同时还有一部分原因在于定滑轮的轮轴容易被钻孔内的钻屑卡住，导致失效。改进前的装置和改进后的两种装置示意对比图如图3-2所示。图3-2改进前（左）、空心外罩改进（中）和定滑轮改进（右）示意对比图Figure3-2Schematiccomparisondiagramoftheimprovementbefore(left),hollowhousingimprovement(middle)andfixedpulleyimprovement(right)根据上述分析，相比较而言，采取改进空心外罩子弹头状的封孔器无论从功能和可靠性方面都优于采用定滑轮的封孔器，所以运用改进空心外罩子弹头状的封孔器是解决超长岩孔测压一般型测压装置存在问题的必要手段。3.3.3复用型测压装置的研发1.设计原理关于测压装置研发的必要性在上述内容中进行了说明，即营造密闭的钻孔条件，使钻孔内测压气室的瓦斯气体不受到来源于自身和外部的任何影响。对于复杂的煤层赋存条件，如本次研究涉及的松软破碎煤层和穿多煤层涌水的情况，一般型测压装置不能较好的起到作用，难以将整个钻孔封闭严实，也不能应对较为复杂的地质条件造成测压过程中的相关影响，所以采取一种复用型测压装置，其主要原理为“两级胶囊-粘液”联合作用，即通过两级胶囊的注水膨胀和胶囊间粘液的注入营造良好的测压钻孔条件，通过连接杆送至测压指定位置，原理简称为“两堵两注”。在矿井现场的测压工作中，此种方法的雏形已经得到运用，但是都或多或少的存在着一些问题，本次设计的原理来源就是根据存在的缺陷对装置进行改进和
【参考文献】：
期刊论文
[1]上行含水钻孔双测压管测定瓦斯压力试验[J]. 李志强,刘瑞杰. 能源与环保. 2019(10)
[2]含水钻孔瓦斯压力测定新技术及其应用[J]. 王军龙. 水力采煤与管道运输. 2019(03)
[3]三相复合泡沫体系起泡性能和封堵效果评价[J]. 郐婧文,曹伟佳,卢祥国,徐国瑞,张云宝,葛嵩. 石油化工. 2018(11)
[4]复杂条件下瓦斯原始压力测定方法的研究与应用[J]. 仝艳军. 能源与环保. 2018(07)
[5]煤层瓦斯压力测定的影响因素分析[J]. 饶高. 科技视界. 2018(15)
[6]穿含水层松软煤层瓦斯压力测定技术[J]. 陈学习,刘志强,陈鹏. 华北科技学院学报. 2017(06)
[7]一种新型带压注浆封孔测压技术的密封效果研究[J]. 尹红杰,王佰顺. 矿业安全与环保. 2017(04)
[8]封孔器在有残留煤渣钻孔中移动的试验研究[J]. 齐黎明,葛须宾,赵嵘. 中国安全科学学报. 2016(11)
[9]地质构造复杂矿井煤层瓦斯压力测定的影响因素[J]. 赵文清,但章玉,潘孝康. 西部资源. 2016(05)
[10]钻孔参数对瓦斯压力测定时间的影响分析[J]. 王超杰,蒋承林,杨丁丁,杨凯. 煤炭科学技术. 2016(07)
博士论文
[1]低透煤层水力致裂增透与驱赶瓦斯效应研究[D]. 程庆迎.中国矿业大学 2012
[2]材料复合技术及其在钻孔密封中的应用研究[D]. 郝志勇.中国矿业大学 2010
硕士论文
[1]低透气性突出煤层顺层钻孔CO2致裂强化预抽瓦斯技术研究[D]. 侯宗斌.贵州大学 2019
[2]SP-I型双阶段膨胀无机复合注浆封孔材料性能实验研究[D]. 毕瑞卿.华北科技学院 2016
[3]煤层透气性对主、被动测压法测压结果的准确性影响研究[D]. 王智立.中国矿业大学 2014
[4]阳泉开元煤矿3#煤层瓦斯压力实测与分布规律研究[D]. 马成龙.中国矿业大学 2014
本文编号：3546165
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