MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪使用说明书.doc

MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪

使 用 说 明 书

华 北 科 技 学 院
二○○八年十月

一、煤层瓦斯压力测定技术概述
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。准确测定煤层瓦斯压力对有效而合理地制定矿井防治瓦斯的措施，预测预报煤与瓦斯突出的危险性，具有重要意义。
几十年来，国内外学者对煤层瓦斯压力测定方法进行了大量的研究，提出的测定方法主要有间接测定法和直接测定法两类。间接测定法一般用于难以进行直接测压的条件，计算准确性依赖于其它瓦斯参数的结果，只能作为参考。直接测定法是用钻机由岩层巷道或煤层巷道向预定测量瓦斯地点打一钻孔，然后在钻孔中放置测压装置、再将钻孔严密封闭堵塞并将压力表和测压装置相连来测出瓦斯压力。直接测定法的关键是封闭钻孔的质量。根据封孔原理的不同，一般将封孔方法分为被动式与主动式。被动式封孔的历史可以追溯到19世纪，长期以来一直被国内外采用。经过近百年的发展，该测压方法基本上没有发生变化，都是采用黄泥、水泥沙浆、胶圈、胶囊等进行封孔测定。由于被动式封孔方法对钻孔周边微裂隙缺乏封堵能力，故而只适用于孔周微裂隙不大的致密岩石段的封孔，在松软岩层及煤层中容易发生瓦斯泄漏，造成所测瓦斯压力值偏低。
主动式封孔测压方法由20世纪80年代周世宁院士提出，其基本原理是“固体封液体、液体封气体”，即利用两个膨胀胶囊，在胶囊之间充入具有一定压力的粘液，粘液的压力略高于瓦斯压力，粘液在压力作用下渗入钻孔周边裂隙，杜绝瓦斯的泄漏，从而使测出的瓦斯压力值等于煤层真实的瓦斯压力。近年来，在周世宁院士的带领下，借助国家“十五”科技攻关项目的支持，华北科技学院进行了不懈努力，研制了新型主动式煤层瓦斯压力测定仪。该测定仪采用新型封孔材料，适于直接在各种煤层中进行瓦斯压力测定，仪器结构简单、操作方便、测定过程快捷，“固、液、气”三相封孔特性使测定结果准确可靠，从而为煤层瓦斯压力测定工作奠定了良好的基础。
二、MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪结构
MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪结构如图1所示。

护管4
护管3
护管2
护管1
第二胶囊
连接管
第一胶囊
瓦斯入口

红色
黑色
绿色

减压表
膨胀液管

氮气瓶

黑色
粘液管

方案1

方案2
储能罐
瓦斯管

瓦斯压力表
红色

瓦斯补气口
粘液罐

手压泵
手压泵
储能罐

绿色

图1 MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪示意图

三、MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪操作规程
MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪是目前先进的仪器，为了保证该仪器的正确和安全使用，特编制如下操作规程。
1．在使用本仪器前，需认真详细阅读《MWYZ-HⅢ型主动式煤层瓦斯压力测定仪使用说明书》，并熟悉仪器各部分功能和整个测试系统。
2．在井下正式测试之前，需在地面模拟钻孔中做耐压试验，试验压力应高于井下预计瓦斯压力0.5～1.0 MPa（注意：该仪器的额定测压值为6 MPa）。在地面试验中应认真观察整个观测系统是否可靠，发现情况异常或泄漏应及时查明原因，并进行排除，以确保整个测试系统在井下安全可靠。
3．选择合适的测压地点，测压地点应无复杂地质构造。直接在煤层中进行瓦斯压力测定时，应选择新鲜暴露煤层；通过岩层测定煤层瓦斯压力时，应垂直于煤层打钻，当钻孔接近煤层后，停止钻进，待测压人员到达现场后，恢复钻进。注意：钻孔直径宜为70~75mm，否则，直径过大会造成胶囊过度膨胀，易使胶囊破裂。
4．胶囊用的乳化液必须经过过滤，且杂质粒度应小于1mm，以防由于管路堵塞，造成胶囊压力低于压力表显示的压力。乳化液为皂化液+水，其体积比为1︰19（即1份皂化液+19份水）。
5．在打钻期间，完成压力粘液的配制，并放入粘液罐中。压力粘液为膨润土+乳化液（或水），其体积比为1︰7（即1份膨润土+7份乳化液或水）。若密封粘液使用三相泡沫，可先将泡沫粉先放入胶囊之间的护管里，然后使用手压泵打水或乳化液。
注：压力粘液的输送可以选择氮气瓶气压驱动，也可选择手压泵用乳化液驱动。
6．钻孔完工后，要清除孔底的钻屑，以提高密封效果。清除完钻屑后，要尽快将封孔器送入钻孔中，这样可大大缩短测压时间。
7．将封孔器放入钻孔内的预定位置后，为避免危险，先暂时打开瓦斯补气口处的开关，排放瓦斯，然后利用手动式乳化液泵将乳化液压力加至1.5 Mpa，检查胶囊是否膨胀并封住钻孔。检查时可用力拉护管，观察是否松动。如松动，说明胶囊未膨胀，应先放出乳化液卸压，然后检查管路是否发生阻塞，并及时排除，确保胶囊及管路通畅之后方可使用。
8．在整个操作和测压期间，工作人员不得面对封孔器，以防封孔器突然冲出伤人。
9．封孔器安装完毕后，应把“管道冲出危险 切勿正对钻孔”警示牌挂在钻孔处的护管上，并通过护管将封孔器固定在专用的立柱上，以防测压时封孔器突然抛出。这一点很重要，因为胶囊反复使用后可能产生泄漏，使乳化液压力突然下降，如果没有固定封孔器的立柱，封孔器可能在瓦斯压力作用下突然抛出，造成事故。
10．胶囊膨胀封住钻孔后，打开氮气瓶总开关和粘液罐高压截止阀开关。为了快速将粘液密封腔充满粘液，先将氮气瓶减压表的压力调到0.8～1.0 MPa，当粘液密封腔充满粘液后，再将氮气瓶减压表的压力暂时调到0.2～0.3 MPa，封堵胶囊周边钻孔裂隙。
11．关闭瓦斯补气口处的开关，观察瓦斯压力表上的变化。为加速瓦斯压力的上升，缩短测压时间，在完成钻孔密封后可通过瓦斯补气口向瓦斯室内充入补偿高压氮气。
注：补气可以选择氮气瓶补氮气，也可利用压风补气。
12．测压期间要定时观察和记录瓦斯压力、乳化液压力和粘液压力。如乳化液压力或粘液压力下降，应及时补压，保证乳化液压力高于瓦斯压力1.5 MPa，粘液压力高于瓦斯压力0.2～0.3 MPa。
13．如果瓦斯压力连续24小时没有变化，则可认为这个稳定的压力就是煤层瓦斯压力。
14．测压完毕后，回收测压仪。注意：测压仪回收时，要严格按照操作程序，按顺序进行，先释放瓦斯，再释放粘液压力，最后释放胶囊乳化液压力，否则会出现危险。
15．测压仪器使用完后应及时清理，并擦干各部件，以防生锈。注意：通粘液的通道要通过手动式乳化液泵打压清洗，避免粘液堵塞管路。