煤矿井下煤层⽡斯压⼒的直接测定⽅法
板间1 范围
本标准规定了煤矿井下直接测定煤层⽡斯压⼒的原理、设备材料、仪表以及打钻、封孔、测压等⼯艺的要求。 本标准适⽤于煤矿井下直接测定煤层⽡斯压⼒(简称⽡斯压⼒测定)。
2 引⽤标准
下列标准包含的条⽂，通过在本标准中引⽤⽽构成为本标准的条⽂。本标准出版时，所⽰版本均为有效。所有标准都会被修订，使⽤本标准的各⽅应探讨使⽤下列标准最新版本的可能性。
JJG 52—71 ⼯业⽤单圈管弹簧式压⼒表、真空表和真空压⼒表检定规程国家技术监督局
防治煤与⽡斯突出细则1995—05—01 煤炭⼯业部
⽓瓶安全监察规程1989—12—22 劳动部
3 测定原理
通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利⽤煤层中⽡斯 的⾃然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的⽡斯压⼒。
4 ⽅法分类
4．1 按测压⽅式分
4．1．1 主动测压法
钻孔封完孔后，通过钻孔向被测煤层充⼊补偿⽓体达到⽡斯压⼒平衡⽽测定煤层⽡斯压⼒的测压⽅法。补偿⽓体可选⽤⾼压氮⽓(N2)，
⾼压⼆氧化碳⽓体(CO2)或其他惰性⽓体。补偿⽓体的充⽓压⼒应略⾼于预计煤层⽡斯压⼒。
4．1．2 被动测压法
钻孔封完孔后，通过被测煤层⽡斯的⾃然渗透，达到⽡斯压⼒平衡⽽测定其⽡斯压⼒的测压⽅法。
4．2 按封孔材料分
4．2．1 黄泥、⽔泥封孔测压法
封孔材料为黄泥，⽔泥或黄泥⽔泥混合物，封孔⽅式为⼿⼯操作，主要适⽤于⽯门揭煤的⽡斯压⼒测定。
核桃杨封孔材料为胶囊、密封粘液，封孔⽅式为⼿⼯操作。适⽤于松软岩层或煤巷⽡斯压⼒测定。
4．2．3 注浆封孔测压法
封孔材料为膨胀不收缩⽔泥浆加粘液，封孔⽅式为压⽓注浆器或泥浆泵注浆封孔。适⽤于井下各种条件下的⽡斯压⼒测定，特别适⽤于近距离煤层分煤层的⽡斯压⼒测定。
5 设备材料、仪表及⼯具淤泥固化剂
5．1 钻孔设备：
打钻孔⽤的钻机可根据实际情况选⽤，其能⼒必须应满⾜测压钻孔长度的要求，钻头直径选⽤φ650～90mm。
5．2 材料：
⽊楔，压⼒表联接头，密封垫，密封带以及真空密封膏。
5．3 仪表：
压⼒表量程为预计煤层⽡斯压⼒的1．5倍，准确度优于1．5级，必须符合JJG 52的规定。
5．4 ⼯具：
管钳，扳⼿，剪⼑，⽪尺，⽔桶，螺丝⼑，⼿⼯封孔送料管。
5．5 ⽤黄泥、⽔泥封孔测压法时，还需：
黄泥将质地致密可塑性好的粘⼟制成两端头呈球状，通过阴⼲，烤或晒，使其外⽪半⼲，⾥⾯湿软；
⽔泥不低于425#；
黄泥⽔泥混合物由黄泥和⽔泥按适当⽐例混合；
速凝⽔泥凝结时间≤20min；
管材φ6×1mm紫铜管，φ6mm尼龙管，φ3mm铁管，以及相应联接头； 其他⽊塞，挡板，铁丝，肥皂。
5．6 ⽤胶囊—密封粘液封孔测压法时，还需：密封粘液；
密封粘液罐和压⼒⽔罐⽤于预计的煤层⽡斯压⼒⼩于5 MPa时的封孔，液压和⽔压由液态CO2提供；封孔器组件进液管、进⽔管、测压管、胶囊及测定仪表。
5．7 ⽤注浆封孔测压法时，还需:⼿摇注液泵；压⽓注浆器⽤于测压钻孔长度⼩于20m时的封孔注浆，其容量应⼤于封20m钻孔所需的⽔泥浆容量，动⼒为井下压缩空⽓； 泥浆泵宜⽤柱塞泥浆泵，其流量为20～50L／min，压⼒为3～4MPa；密封粘液密封粘液由⾻料、填料和粘液混合⽽成。密封粘液(封堵间隙为不⼤于4 mm)的配⽅为：
化学浆糊粉(淀粉+防腐剂)与⽔的⽐例(质量⽐)1：16制成粘液，⾻料与粘液的⽐例(体积⽐)为1：8，填料与粘液的⽐例(体积⽐)为1：16。其中⾻料由粒度为0．5～1．0，1．0～2．5，2．5～5．0mm的炉渣按体积⽐1：2：3混合⽽成；填料由0．25～0．5，0．5～1，1．0～2．5 mm的锯末按体积⽐1：1：1均匀混合⽽成； 膨胀不收缩⽔泥浆由膨胀不收缩⽔泥与⽔(井下清洁⽔)按⼀定⽐例制成；测压管、注浆管(φ13mm 铁管)及附件。
高压电线杆5．8 ⽤主动测压法时，还需：
⾼压储⽓罐必须符合劳动部《⽓瓶安全监察规程》的要求；
充⽓联接装置必须联接⽅便、可靠；
补偿⽓体⾼压N2，⾼压CO2⽓体或其他惰性⽓体。
6 ⽡斯压⼒测定⼯艺
6．1 测定地点的选择
6．1．1 同⼀地点应打两个测压钻孔，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不⼩于20m。⽯门揭煤⽡斯压⼒测定按《防治煤与⽡斯突出细则》(简称《细则》)的有关规定进⾏。 6．1．2 除在煤巷中测定本煤层⽡斯压⼒外，测定地点应选择在⽯门或岩巷中。
6．1．3 钻孔应避开地质构造裂隙带、巷道的卸压圈和采动影响范围。
6．1．4 测定煤层原始⽡斯压⼒的见煤点应避开地质构造裂隙带、
巷道、采动及抽放等的影响范围。
6．1．5 选择⽡斯压⼒测定地点应保证有⾜够的封孔深度。
6．1．6 ⽡斯压⼒测定地点宜选择在进风系统，⾏⼈少且便于安设保护栅栏的地⽅。
6．2 测定⽅法的选择
6．2．1 测压处岩⽯坚硬、少裂隙，可采⽤黄泥、⽔泥封孔测压法。 6，2．2 在松软岩层及煤巷中测定煤层的⽡斯压⼒时：钻孔长度≤15m时应采⽤胶囊—密封粘液封孔测压法；
钻孔长度>15m时应采⽤注浆封孔测压法。
6．2．3 竖井揭煤可采⽤注浆封孔测压法。
⽯门揭煤的测压，按《细则》的有关规定进⾏。
6．2．4 测定邻近煤层的⽡斯压⼒或煤层分层测压应采⽤注浆封孔测压法。
6．2．5 测压时间充⾜时，宜采⽤被动测压法。
测压时间较短时，应采⽤主动测压法。
6．3 钻孔施⼯
6．3．1 钻孔的开孔位置应选在岩⽯(煤壁)完整的位置。
6．3．2 钻孔施⼯应保证钻孔平直、孔形完整，穿层测压钻孔宜穿煤层全厚。
6．3．3 钻孔施⼯好后，应⽴即清洗钻孔，保证钻孔畅通。
6．3．4 在钻孔施⼯中应准确记录钻孔⽅位、倾⾓、长度、钻孔开始见煤长度及钻孔在煤层中长度，钻孔开钻时间、见煤时间及钻毕时
间。
6．4 封孔
6．4．1 钻孔施⼯完后应在24h内完成封孔⼯作。
6．4．2 准备⼯作：
6．4．2．1 按选⽤的封孔⽅法准备好封孔材料、仪表、⼯具等。
6．4．2．2 检查测压管是否通畅及其与压⼒表联接的⽓密性。
6，4．2．3 钻孔为下向孔时应将钻孔⽔排除。
6．4．3 封孔深度：
6．4．3．1 封孔深度应超过钻孔施⼯地点巷道的影响范围，并满⾜以下要求：
a)黄泥、⽔泥封孔测压法的封孔深度应不⼩于5m；
b)胶囊—密封粘液封孔测定本煤层⽡斯压⼒的封孔深度应不⼩于10m；
c)注浆封孔测压法的封孔深度不⼩于12m，煤层分层测压时则应封堵⾄被测煤层在钻孔侧的顶板或底板；
d)应尽可能加长测压钻孔的封孔深度。
6．4．3．2 本煤层测压孔封孔应保证其测压⽓室长不⼩于1．5m，穿层测压孔的封孔不宜超过被测煤层在钻孔侧的顶板或底板。
6．4．4 黄泥、⽔泥封孔测压法封孔步骤：
a)如图1所⽰，将挡板固定在测压管的端头，然后送⾄预定的封孔深度；
b)⽤送料管将封孔材料送⾄挡板处，轻轻捣实将测压管固定住，
然后将黄泥或⽔泥团逐步送⼊孔中，并⽤送料管将其捣实，⼀直到孔⼝。在封孔的过程中，每隔1 m
左右打⼊⼀个⽊塞；
c)在距孔⼝0．5m处⽤速凝⽔泥封孔，孔⼝⽤⽊楔固定；
d)封孔24h后，安装压⼒表。
6．4．5 胶囊—密封粘液封孔测压法封孔步骤：
a)如图2所⽰，在测压地点先将封孔器组装好，将其放⼊预计的封孔深度，在钻孔孔⼝安装好阻退楔，联接好封孔器与密封粘液罐、压⼒⽔罐，装上各种控制阀，安装好压⼒表；
b)启动压⼒⽔罐开关向胶囊充压⼒⽔，待胶囊膨胀封住钻孔后开启密封粘液罐往钻孔的密封段注⼊密封粘液，密封粘液的压⼒应略⾼于煤层预计的⽡斯压⼒。
开口料1—三通；2—压⼒表；3—密封粘液罐；4—阻退楔；5—输液管；6—胶囊1；7—密封粘液；8—胶囊2；9—压⼒⽔罐；10—钻孔
图2 胶囊—密封粘液封孔测压⽰意图
6．4．6 注浆封孔测压法封孔步骤：
钻孔直径为φ65～75 mm，钻孔长度为15～70m。封孔步骤为：
a)如图3所⽰，将测压管安装⾄预定的封孔深度，在孔⼝⽤⽊楔封住，并安装好注浆管；
b)根据封孔深度确定膨胀不收缩⽔泥的使⽤量，按⼀定⽐例配好封孔⽔泥浆，⽤压⽓注浆器或泥浆泵⼀次连续将封孔⽔泥浆注⼊钻孔内；
c)注浆48h后，通过测压管⽤⼿摇注液泵将粘液注⼊钻孔内；
d)撤下⼿摇注液泵，在孔⼝安装三通及压⼒表。
图3 注浆封孔测压封孔⽰意图
7 ⽡斯压⼒观测与确定
7．1 测压管理
7．1．1 必须设专⼈负责⽡斯压⼒的测定⼯作。
7．1．2 在⽡斯压⼒测定过程中，应作好各种参数及施⼯情况的记录。
7．2 观测
主动测压法应每天观测⼀次，被动测压法应⾄少3天观测⼀次。在观测中发现⽡斯压⼒值变化较⼤，则应增加观测次数。
记录表的格式如表1。
7．3 ⽡斯压⼒观测时间
采⽤主动测压法时，当煤层的⽡斯压⼒⼩于4 MPa时需5～10d；当煤层的⽡斯压⼒⼤于4 MPa时，则需20～40d。
深水采样器被动测压法时，则视煤层的⽡斯压⼒及透⽓性⼤⼩的不同，需30d 以上。
7．4 ⽡斯压⼒的确定
7．4．1 将观测结果绘制在以时间(d)为横坐标，⽡斯压⼒(MPa)为纵坐标的坐标图上，当测压时间达到7．3的规定，如压⼒变化⼩于0．005MPa／d，测压⼯作即可结束；否则，应延长测压时间。
7．4．2 对于上向测压钻孔，在结束测压⼯作、撤卸表头时(撤表头时应制定相应的安全措施)，应测量从钻孔中放出的⽔量，根据钻孔参
数、封孔参数计算出钻孔⽔的静⽔压⼒，并从测定压⼒中扣除。对⽔平及下向测压孔则以测定值作为⽡斯压⼒值。7．4．3 同⼀地点以最⾼⽡斯压⼒作为测定结果。
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