[发明专利]钻孔瓦斯抽采实验室模拟方法及封孔材料密封性测试方法

说明书

本发明公开了一种钻孔瓦斯抽采实验室模拟方法，包括步骤：一、实验前期准备；二、预制堵头模拟结构并形成注浆空间；三、往钻孔模拟管内注浆，模拟封孔，并通过声发射系统采集用于研究裂隙封堵情况的声发射信号数据；四、测试抽负压能力；五、检测钻孔模拟管不同位置漏气对抽采瓦斯浓度的影响；本发明还公开了一种封孔材料密封性测试方法，包括步骤：一、实验前期准备；二、预制堵头模拟结构并形成注浆空间；三、往钻孔模拟管内注入封孔材料，并观察裂隙封堵情况；四、测试抽负压能力。本发明能够真实模拟现场情况，实验耗费的人力物力少，实验效果好，实验结果精确性高，实用性强。

技术领域

本发明属于钻孔瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种钻孔瓦斯抽采实验室模拟方法及封孔材料密封性测试方法。

背景技术

我国大部分地区煤层中的瓦斯含量高、压力大、煤层透气性低，地质构造条件复杂。而瓦斯灾害是我国煤矿主要的灾害之一，对矿井的安全生产有着严重的威胁，而钻孔密封效果直接影响着瓦斯的抽采效果和钻孔的有效抽采半径，资料表明：进入抽采系统的空气80％以上是通过钻孔吸入的，如果钻孔空气吸入量减少1/2～1/3，钻孔瓦斯流量可增加1.5～2倍。因此，封孔效果的好坏直接影响了瓦斯的抽采效果。瓦斯抽采钻孔封孔过程中，由于钻孔孔内本身成孔后就有大量裂隙，同时钻孔周边的孔(裂)隙进一步的发育、扩张，在抽采负压的作用下外界空气易从这些孔(裂)隙通道进入孔内，从而导致瓦斯抽采浓度下降，直接造成了煤矿封孔难度大、封孔效果差的现状。我国煤层抽采的抽出瓦斯的浓度较低，抽采负压也普遍较低，且负压越高抽出的瓦斯浓度越低。由此可以推断：现行的封孔技术远远没有达到密封隔绝效果。对于高瓦斯松软煤层，本煤层瓦斯抽采钻孔漏气问题尤为突出。另外，封孔效果的好坏又影响着煤层瓦斯压力测定的准确性，封孔段若存在极少量的漏气，都将使得到的压力值偏低，导致对瓦斯赋存和突出情况较大误差的评判，乃至做出不当的防治方案和措施。根据防治煤与瓦斯突出规定，现场实际测定的最大煤层瓦斯压力是煤层突出危险性鉴定的四个单项指标之一，煤层瓦斯压力的大小反映了煤层突出危险性的严重程度，通过对瓦斯压力测定钻孔进行高效密封，可以准确测定的煤层瓦斯压力，这就为矿井有针对性地制定防突措施、编制瓦斯地质图等提供重要依据。目前，此类试验大都是在现场进行，实验室能进行此类试验的相对较少，而且井下受到一些条件、各种因素的限制，试验效果差强人意，操作耗费的人力物力也高。因此，急需一种实验系统，来模拟钻孔瓦斯抽采，研究钻孔壁裂隙漏气对钻孔瓦斯抽采的影响以及封孔材料的密封性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钻孔瓦斯抽采实验室模拟系统，其结构简单，设计新颖合理，实现方便，能够真实模拟现场情况，并将需要在现场做的实验搬到实验室中，实验耗费的人力物力少，实验效果好，实验结果的精确性高，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钻孔瓦斯抽采实验室模拟系统，其特征在于：包括钻孔模拟管、封孔注浆系统、瓦斯压力模拟加载系统和瓦斯检测仪，以及声发射系统和与声发射系统相接的计算机；所述钻孔模拟管内两头设置有堵头模拟结构，位于两个堵头模拟结构之间的一段钻孔模拟管的管壁上设置有多个裂隙模拟孔，所述裂隙模拟孔上连接有裂隙模拟管，所述裂隙模拟管上连接有漏气检测开关；

所述封孔注浆系统包括伸入钻孔模拟管内的注浆管和返浆管，以及与注浆管连接的注浆泵；所述注浆泵上设置有注浆手柄和注浆压力表；

所述瓦斯压力模拟加载系统包括通过真空泵连接管连接在瓦斯抽采管一端的真空泵和通过瓦斯气体罐连接管连接在钻孔模拟管一端的瓦斯气体罐，所述真空泵连接管上连接有真空压力表和抽真空开关，所述瓦斯气体罐的瓦斯气体出口上设置有瓦斯气体罐开关，所述瓦斯气体罐连接管上连接有瓦斯压力表和瓦斯抽采开关；所述注浆管固定在瓦斯抽采管的下侧，所述返浆管固定在瓦斯抽采管的上侧，所述瓦斯检测仪通过瓦斯检测仪连接管连接在真空泵连接管上。