4. 瓦斯压力指标判读
瓦斯压力是煤与瓦斯突出危险性鉴定中最基础、也最具物理意义的指标之一。它直接反映煤层孔隙—裂隙系统中游离瓦斯的能量水平,是驱动瓦斯涌出和参与突出的主要动力来源。与瓦斯含量、放散初速度等间接指标相比,压力指标更接近“能量源头”,因此其测定质量与判读结论对鉴定结果影响极大。本节围绕“怎么测、临界值怎么定、数据可不可信、结论怎么下”四个环节展开。
一、瓦斯压力的测定方法
工程上常用的煤层瓦斯压力测定方法为钻孔封孔测压法,其基本思路是:向煤层施工钻孔,穿透至目标测压点后,用封孔材料将钻孔与外界隔离,使测压室内的瓦斯压力逐步恢复并趋于稳定,再通过压力表或压力传感器读取稳定压力值。按封孔方式可分为水泥砂浆封孔、胶囊(胶囊—注浆)封孔和聚氨酯封孔等;按测压方式可分为主动测压与被动测压。
一个完整的测压过程通常包括以下关键控制点:
- 测压点选择:应布置在原始煤体、未受采动和瓦斯抽采影响的区域,避开断层破碎带、巷道卸压带和已抽采区域,否则测得的压力偏低,不能代表原始瓦斯压力。
- 钻孔参数:钻孔应垂直或大角度穿过煤层,见煤后继续钻进至设计测压深度,测压室长度一般控制在 0.5~1.0 m,避免测压室过长导致压力恢复缓慢。
- 封孔质量:封孔长度应满足封堵要求,封孔段必须密实、无窜漏;封孔质量是测压成败的首要因素,漏气会使压力长期偏低且难以稳定。
- 压力恢复与稳定判读:封孔后连续观测压力,通常要求压力在连续若干天内变化很小(例如连续 3 天日变化量小于 0.01~0.02 MPa)方可视为稳定。
需要强调的是,测压读数不是“封孔后立刻读表”,而是等待压力恢复至稳定后的值。若压力持续上升不收敛,说明封孔段仍在充气或测压室与外界存在连通;若压力上升后缓慢下降,则要警惕封孔漏气或测压室与卸压带连通。
二、临界值的确定
瓦斯压力指标的临界值并非全国统一固定值,而是依据《防治煤与瓦斯突出细则》等规范,结合煤层赋存条件、埋深、煤的坚固性系数等因素综合确定。工程判读中常见的参考界限为:煤层瓦斯压力 P ≥ 0.74 MPa 时,一般应判定为具有突出危险倾向,需进一步结合其他指标综合鉴定;当 P 低于该值时,也不能简单判定为无突出危险,仍须结合瓦斯含量、放散初速度、坚固性系数及地质构造条件综合判断。
临界值的确定应把握三点:一是以本矿区实测资料和鉴定报告为依据,不能照搬其他矿区数值;二是临界值应随埋深、煤层厚度、构造复杂程度进行修正;三是临界值只是判据之一,必须与含量、放散初速度等指标形成组合判据,避免单指标误判。
三、数据可靠性分析
测压数据是否可靠,直接决定判读结论是否成立。可靠性分析应从以下几个维度检查:
- 压力恢复曲线形态:正常曲线应表现为封孔后压力较快上升、随后增速递减并趋于平稳;若曲线长期单调上升、无收敛趋势,或出现台阶式突跳,说明封孔或测压室存在问题。
- 封孔质量核查:检查封孔长度、封孔材料密实度、孔口有无漏气,必要时采用注气或注水检漏。
- 测点代表性:核对测点是否位于原始煤体,是否受采动、抽采、巷道卸压影响。
- 平行测点对比:同一区域布置 2 个以上测点,若各测点压力值离散过大,应分析地质非均质性或封孔差异,不能简单取最大值。
- 观测时长:观测时间不足、压力尚未稳定即读数,是最常见的失真原因。
四、判读要点与流程
综合上述内容,瓦斯压力指标的判读可归纳为“先验可靠性、再比临界值、后作综合判定”的逻辑。下图给出测压—稳定—可靠性筛查—临界值比对—综合判定的信号与判断关系,便于现场对照使用。
结合上图,现场判读可按以下要点执行:
- 先看曲线再看数值:压力恢复曲线是否收敛,是判断数据能否使用的第一道关口。曲线不收敛,数值再高也不能直接采用。
- 核对测点代表性:确认测点位于原始煤体,未受采动、抽采影响;若测点处于卸压带,测值偏低属正常现象,不能据此判定无危险。
- 平行测点交叉验证:同一区域至少布置 2 个测点,测值离散较大时应分析地质非均质性,必要时补充测点,不宜简单取最大值或平均值。
- 临界值比对要结合矿区修正:0.74 MPa 是常用参考界限,实际判读应结合本矿区鉴定报告确定的临界值及埋深修正。
- 形成组合判据:瓦斯压力应与瓦斯含量、放散初速度、煤的坚固性系数等指标共同构成判据体系,单指标不得作为最终鉴定结论的唯一依据。
综上,瓦斯压力指标判读的核心不在于“读到一个数”,而在于确认这个数是否真实、是否代表原始煤体、是否达到稳定,再与临界值和其它指标组合判断。测压质量决定数据可靠性,数据可靠性决定判读结论,三者环环相扣,任何一环失守都可能导致鉴定结论偏差。