石门及井筒揭煤突出危险性快速预测方法技术

一种石门及井筒揭煤突出危险性快速预测方法，通过岩层注浆，密实岩层，对巷道或井筒工作面前方的煤层瓦斯压力进行快速测定，然后用取芯装置采集煤层的完整煤芯，以判断软分层的位置及取得软分层煤样，待完整煤芯采集结束后，将温度计通过取芯钻孔送入煤层滞留半小时后取出，读取煤层温度，再将采集到的煤芯中的软分层煤样进行初始释放瓦斯膨胀能指标Ｗｐ测定，根据测得的初始释放瓦斯膨胀能指标Ｗｐ的大小与已有的弱突出及强突出的临界值比较，就能确定石门或井筒揭开该煤层时是否会发生突出，以及突出强度的大小。该方法预测时间短，３～５天左右即可完成，预测准确，操作方便，效果好，具有广泛的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿灾害预测技术，尤其，于石门及井筒揭煤前^I预测煤层的突出危险性的方法。
技术介绍
A^f周知，目前井下进行石门及井筒揭;^a程中普3i^用的突出预测方法是!給指标法。《防 治煤与瓦斯突出细则》第32 ^H定石门揭开突出廳前，^ffl!l^指标法、钻屑瓦其識军吸指 标法^它会S^衞正实有效的方法预测工作面突出危险性。但在实际使用中，石门及井筒揭煤4顿 较多的主要还是纟^^指*示法。煤与瓦斯突出是一种发生在含瓦斯的软煤中的动力现象，作用力慰i^力和瓦斯压力，作用的 介质是含高压瓦斯的软煤。在石门及井筒揭'^^牛下，'j:聽是否突出与软煤内鹏力，瓦斯压力及 煤体^^f关。根据煤与瓦斯突出的球壳失稳理论，突出过程中，煤体先在i鹏力作用下破碎，释 放出瓦斯，瓦斯再^^碎的煤1樹旭出，形離续的破坏过程。煤层能否突出，主要取决于初始释放 瓦斯膨胀能，初始释放瓦斯膨胀育鹏大，突出危险性越大。初始释放瓦斯膨胀能4懐了土鹏力，瓦 斯压力及煤体3艘在突出过程中的作用，因此可以用初始释放瓦斯膨胀肖统代替i鹏力，瓦斯压力 及煤体3艘。Mil逸验，己经证实，当煤样的初始释放瓦斯膨胀魁旨标Wp舰43^/g时，j;聽 具有弱突出危险当初^^放瓦斯膨胀能指标Wp舰賜my/g时，》媒具招跌出危险。《防治煤与瓦斯突出细则》第30条规定了这种石门及井筒揭煤突出预测方法的应用步骤。当工作面到j;媒的法距在iom左右时，向f仿打两个测压钻孔，测定j;媒的瓦斯压力，然后打两个取芯钻孔，用长度为300nm的取芯管，jg^钻每隔lm采取一个煤样，测定煤样的iE^瓦斯放謝旨 标，再根据测得的瓦斯压力及赋存深度等指I诉十算餘指标D值和K值，再与临射旨标相比，若大 于临界值就预测为突出危险，否贝僦预测为突出劇办。(参考文献中华人民共和国卡驟IDlk部制 订，《防治煤与瓦斯突出细则》，^m出版社，1995年元月，P18 P21。)这个方法的不^ 处在于:测压时间长，1要7 10天以上，严重耽^MIX期；每隔lm采取一个煤样，有可能将 软分层煤样漏掉；所用的预测指标未经严格的科学飽正，无法给出突出预测的精度。这一微f重地阻碍着现场对煤层的突出预测'特别是在井筒揭煤的劍牛下。因此j;irmfcij迫切需要i新的石门及井筒揭煤突出危险性预测方法H滩在短期内完^X寸Mg的突出危险性预测工作，以傲糊判 断揭煤期间是否会发生突出这种动力现象，为纟W5贴汤的科学管理提供依据。
技术实现思路
本专利技术的目的是劍共一种，快速测定煤层的瓦斯压 九取出煤层的完麟芯，并进行初始释放瓦斯膨胀能测定，加附曷煤突出危险性预测过程鹏高 突出危险性预测的御免性，从而为现场决策樹共可靠的依据。本专利技术的石门及井筒揭煤突出危险性'决速预测方法首先对巷道或井筒工作前方煤层进行瓦 斯压力'鹏测定，然后用取芯装fi^對媒的完徵某芯，以确定软分层的{體并取得软分层煤样，待^^I5采集结束后，将温度计通过取芯钻孑LJtA廳滞留半小时后取出，读聰某恩驢，最后 将采集至啲软分层煤样进行初始释放瓦斯膨胀能Wp测定，并将测得的初始释放瓦斯ff彭胀能指标Wp与已有的弱突出及5跌出的临界值比较，艮卩能确定石门鹏筒揭开谢媒时是否会发生突出，以及 突出^g的大小。所述的瓦斯压力测定的步骤为a. 在巷道或井筒工作鹏侧郞親方向打一钻孔，在钻孔内插入带有法兰f的孔口管，用聚Ml旨或决干水泥固定，再注入^W速凝剂的7K泥浆，使得孔口管与周围岩体紧密结合为一体b. 将钻孔钻进直至煤层，将注^h的胶管与孔口管上的法i^:连接，向钻孔中注入一定压力 的速凑feK泥衆，凝固一段时间，以圭棍钻 调围的裂隙；C.髓原先的钻孔钻进，超深入煤层一定的深度；d. 用压风管清除钻孔内的煤鳳e. 用中间管向钻 L中送入前后两^I狩[J讓，迅速用水压泵12往两个封孔胶囊中注入压力7K， 使前后两賴孑服翻长，封住钻孔；f. 用粉皿向前后两个,之间注A^占液；g. 在穿过两个封孔胶囊的中间管外端接上瓦斯压力表；h. f，水,一定的压力，并大于粘液泵的压力0.5Mpa; ^^4沾M—定的压力，并大于瓦 斯压力赴的压力0. 5Mpa;i. 钻孑LM好以后，记录瓦斯压力表的压力值，开始时每隔10min记录一次后面每隔30min 2h记录一次，直到瓦斯压力表稳定10h以上，即可拆除钻孔中的粘M^寸孑,，完成一W占孔的 瓦斯压力测定；j.在同一工作面另-,再打一孔，重复上述测压步骤，取两W占孔中压力较高者作为煤层的瓦斯压力。戶舰向钻 L中注A3IM7jC泥浆的压力约为12Mpa，凝固时间约8h;戶;M深入煤层一定的深度为 0.5 L5m;臓鹏7K压泵一定的压力大于3.0 Mpa;保凝&麟一定的压力大于2. 0 Mpa。 戶/M的采集iSS的步骤为a. 在工作面向煤层方向钻一个孔，钻孑頃达，聽后，停下辦几，将^f及钻头取出；b. 将取芯装置与f沐下相连，送入钻孔，边f^力边钻进，直达煤层； C.继续钻进，并舰f鹏入压风排屑；d. 当取芯装置深入廳的长度超拌合内管的长度时，停止钻进，向夕卜拉动^J;某芯取芯體，此时取芯装置卡环座上的卡环向前,卡住;KE，在f浙拉力作用下，拉断煤芯；e. 将取芯装置拉出孑L外，从f浙上拧下，拧开驗头，取出内管，将内管两端的内管接头及卡 环座松开，打开半合内管，取出傲l5,力认专用 采样盒内，完成一次取芯工作；f. 将取芯驢组装好，重复b e的步骤，直至取芯驢穿过》媒为止，^g勉啲取芯工作。g. 在石门及井筒工作面的另一边另打一个取芯钻孔，重复a f步骤，采對某层的^M紘。 M艮据两,占孔中取出的魏煤芯，确定软分层所在位置，并从两个完徵^S中取出软分层煤样，以用于初始释放瓦斯膨胀能的测定。戶脱的初始释放瓦斯膨胀能测定步骤为a. 从两个取芯孔取出的软分层煤样中^隨最软煤样置于初始释放瓦斯膨胀能测定體的煤样 罐中，抽真空一段时间；b. ^A与原廳同样的瓦斯压力的甲烷，在与原廳同样的《鹏下恒温^^勺一段时间；c. 突然打开煤样^±的阀门，煤样罐内的瓦SfPti^ffliiaid:M喷口冲出驗卜，煤样罐中的压 力与^^变化均由煤样罐中的压力传^1和纟，传^1经控制顿各在计敦;几中记录下来，由此计算出搏蹄喷口喷出来的动能随时间变化的會遣曲线；d. 用与煤样同倂只的铁i颠iA煤样罐中，在同样的斜牛下测出另一条倉罎曲线，将两条倉糧曲线相减，得到一条由煤样中涌出的瓦Dfn流的會缰曲线，逸就是w某体内释放出来的具釗故功能力的瓦斯膨胀能曲线；e. 对瓦斯膨胀能曲线在0 10秒的时间内进衍只分，并除以煤样的M，得到煤样的初々嫌 放瓦斯膨胀能指标Wp。戶JM由真空的一段时间约为8 h;所述在与原煤层(C)同样的 ，下恒温i，的一段时间约 为8 h。本专利技术的优点在于細快速测定纟媒瓦斯压力的方法、^M芯取芯方法与初始释放瓦斯膨胀能测定方法结合在一起，相辅相淑勾成的一种新的石门及井筒揭煤突出危险性预测方法。用目前最可靠的瓦斯压力测定装置-禾故鼓寸孔器与注浆技术，与快3^寸孑LT艺结合^^，构成1快速测定纟親瓦斯压力的方法，用不到1天的时间就能准确地测定出廳的瓦斯压力；翻^fc某 芯取芯技术，保证取出软分层煤样并7侮射也确定软分层的{體;釆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石门及井筒揭煤突出危险性快速预测方法，其特征在于：首先对巷道或井筒工作面（Ａ）前方的煤层（Ｃ）进行瓦斯压力测定，然后用取芯装置对煤层进行煤芯采集，以判断软分层的位置并取得软分层煤样，待完整煤芯采集结束后，将温度计通过取芯钻孔送入煤层（Ｃ）滞留半小时后取出，读取煤层温度，最后将采集到的煤芯中的软分层煤样进行初始释放瓦斯膨胀能指标Ｗｐ测定，根据测得的初始释放瓦斯膨胀能指标Ｗｐ的大小与已有的弱突出及强突出的临界值比较，即能确定石门或井筒揭开该煤层时是否会发生突出，以及突出强度的大小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋承林，陈松立，吕淑文，李晓伟，唐俊，陈裕佳，解庆雪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]