[发明专利]瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试方法及测试装置

说明书

本发明涉及矿下瓦斯压力测试技术，瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试装置，其中钢管的前段管壁具有若干分布的孔洞，使得钢管的前段形成测压花管，测压钢管中心内置不锈钢丝，且测压钢管和不锈钢丝间隔设置，测压钢管的前端和不锈钢丝的前端之间的端面通过绝缘套密封；测压钢管的尾端密封，所述精密压力表安装在测压钢管尾端，该测压钢管用于检测测压钻孔内气体和液体的总压力；直流电源的第一电极通过测试线经变阻箱连接测压钢管，第二电极通过测试线连接不锈钢丝。本发明提出瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试方法，以精确修正含水钻孔的水压，本装置及本方法操作简单、计算精确、测试周期极短，同时避免传统工艺引发的瓦斯超限或冲击事故。

技术领域

本发明涉及矿下瓦斯压力测试技术，特别是煤矿井下直接法测定煤层瓦斯压力的精确测量和修正技术。

背景技术

煤层瓦斯压力是评估煤与瓦斯突出危险性、检验瓦斯抽采达标和预测煤层瓦斯灾害危险的重要基础参数，精确测定煤层瓦斯压力是矿井安全采掘作业前的必要环节。

目前测定煤层瓦斯压力依据中华人民共和国安全生产行业标准-《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法-AQ/T1047-2007》进行，然而面对含水煤岩层的测压条件，瓦斯测压钻孔中往往会积存一定长度的水柱，尤其对于上向测压钻孔，水柱产生的静压会直接作用到压力表上，压力表显示的数值为钻孔内瓦斯气体压力和水压之和，因此，准确排除水压部分是修正煤层瓦斯压力的必要程序。

目前瓦斯压力测试钻孔中水压排除方法主要分为三大类：

(1)按照AQ/T1047-2007行业标准，当压力表测试值稳定后，拆除测试系统量取孔内积存液体的体积，结合测压管直径、钻孔倾角、钻孔直径等参数反算孔内液体高度，进而求取液体产生的水压。该过程操作繁琐、耗时较长，且测量误差大，严重影响测试结果；另外，该过程存在未能预先判断瓦斯压力大小的弊端，当释放孔内积留液体时，如果目标煤层瓦斯压力较大，高压瓦斯气体会压迫液体快速喷出，势必造成测压空间内瓦斯超限，冲击伤害周围人或物，尤其小倾角测压孔的喷出效应更加明显，该过程存在安全隐患。

(2)在压力表和测压管之间安装一个三通阀门，三通阀门另一端通过高压胶管连接一定体积容器的储水罐，为保证气密性和耐压性，储水罐一般为焊接严密的铁质容器。瓦斯测压孔的液体利用自重自动进入储水罐，孔内瓦斯气体直接作用在压力表上，实现了孔内的气水分离，压力表读数为煤层瓦斯压力。然而，由于预先无法判断孔内水柱长短，储水罐的体积大小不能根据孔内液体体积精确制定，储水罐体积或大或小均影响测试结果。若储水罐体积小，孔内液体在存满储水罐后会继续在测压管内积留，重新造成孔内气水混合，无法排除多余水柱的干扰；若储水罐体积多大，储水罐沉重，搬运费时费力，一个钻孔配备一个储水罐，成本投入也大大提高。

(3)还有做法直接通过三通阀门释放孔内液体，释放结束后，重新旋转三通阀门将压力表和气体导通，读取气体压力，将此值视为煤层瓦斯压力。该过程忽略了孔内液体释放后的游离空间会使气体压力减小，压力表测值小于真实瓦斯压力，误差扩大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试方法，解决以往钻孔中水柱长度测算程序操作复杂、误差偏离严重、气水释放不可控等问题，提供一种不拆除测压系统前提下的水柱高度间接快速、精准测试方法，直接通过测试系统获得水柱压力，进而修正煤层真实瓦斯压力。另外，本发明还提出针对该测试方法使用的瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

瓦斯压力测定钻孔中水柱长度测试装置，其特征在于：包括测压钢管、不锈钢丝、绝缘套、可读电流及可变输出电压的直流电源、变阻箱和精密压力表，其中钢管的前段管壁具有若干分布的孔洞，使得钢管的前段形成测压花管，所述测压钢管中心固定不锈钢丝，且测压钢管和不锈钢丝间隔设置，所述测压钢管的前端和不锈钢丝的前端之间的端面通过绝缘套密封；