煤层瓦斯含量测定深孔快速取样技术研究

严明庆

1中煤科工集团重庆研究院有限公司 重庆 400037

2瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室 重庆 400037

煤 层的瓦斯含量是瓦斯安全治理和煤层气开发利用的关键基础性参数[1]。准确、快速地测量瓦斯含量，对瓦斯治理、瓦斯气体开发利用都有着十分重要的现实意义。采用传统的钻孔取样，取样时间较长，势必造成瓦斯一定程度的解析遗失，从而导致无法准确测量煤层瓦斯含量。

由于传统的瓦斯含量测定取样装置存在取样深度不能满足全覆盖、取样测定时间长等缺点，从而导致瓦斯含量测定不够准确，难以满足煤矿安全生产的需求。

反循环钻探技术的研究始于 20 世纪 40 年代[2]。随着学者研究的深入，该技术已经取得了重大突破[3]。澳大利亚学者与袁亮院士等人成功地将反循环取样技术应用于顾桥等煤矿的煤层取样，深度为 65 m，但未能实现更大孔深的定点取样[4]；康建宁等人提出的双臂反循环取样技术成功在淮南矿区、贵州水城矿区等区域进行了成功应用，取样深度达到了 120 m[5]。

虽然双臂反循环取样技术在煤矿上的技术应用取得了重大突破[6-8]，但是该取样装置的钻孔为开放状态，由于未封堵孔口，因此形成稳定的反循环状态所需的时间较长。笔者针对此情况进行了深孔快速取样技术的研究。

1 深孔快速取样技术

1.1 快速取样装置

快速取样装置如图 1 所示，主要由取样钻头、双壁钻杆、取样凤尾、阀门 1、阀门 2 和阀门 3 等部件组成。钻杆正常钻进时，有压风流经双壁钻杆内管通道和环形通道流入，并将钻头底部切削的煤渣屑经钻杆通道和孔壁间隙输送至孔外；……