[发明专利]确定水力冲孔有效抽采半径的方法

说明书

本发明公开了一种确定水利冲孔有效抽采半径的方法，通过模拟试验水力冲孔前瓦斯抽采和水力冲孔后瓦斯抽采，并收集两次抽采的气体压力数据，根据气体压力数据获取每一断面的有效抽采面积，再计算模拟试验的有效抽采半径，从而获取模拟试验状态下水力冲孔前后的有效抽采半径比值，由于实际生产中，传统抽采方法的有效抽采半径基本是确定的，再利用模拟试验状态获取的比值即可计算出实际生产中水力冲孔的有效抽采半径；这样通过模拟试验的方式来确定水力冲孔前后有效抽采半径比值，并指导实际水利冲孔有效抽采半径的确定，避免了在现场反复测试的高成本，并且操作方便。

技术领域

本发明属于煤层气开采技术领域，具体地讲，特别涉及一种确定水力冲孔有效抽采半径的方法。

背景技术

煤层瓦斯的抽采，能从根本上预防和解决煤矿瓦斯事故，同时能解决世界油气资源短缺问题。无论是把煤层瓦斯作为一种资源进行综合开采，还是把煤层瓦斯作为一种灾害因素加以防治，最直接的问题就是如何提高瓦斯抽采效率。然而，我国煤田地质条件比较复杂，煤层渗透率普遍较低，煤层瓦斯抽采往往需要对煤储层实施增产改造措施，为此，学者们提出了诸如水力冲孔、水力压裂、水力割缝、深孔松动爆破等强化煤层瓦斯抽采技术，在一定程度上提高了我国煤层瓦斯抽采效率。但是，针对松软低透气性煤层地区，部分增透技术受到限制，而水力冲孔技术恰恰能较好的实现增透效果，是应用较为广泛的卸压增透措施之一。

水力冲孔技术是以岩石巷道为安全屏障，采用高压水射流破碎煤体，冲出部分煤体和瓦斯，引起钻孔周边煤岩体应力降低、卸压增透，强化抽放效果，达到提高抽采量、消除掘进期间突出危险性、保证巷道安全快速掘进的目的。水力冲孔对煤层卸压增透的作用主用体现在以下几个方面：首先，水力冲孔利用高压水射流冲出大量煤与瓦斯，释放煤体的突出潜能和瓦斯的内能。其次，冲孔过程中，高压水进入并湿润煤体，增加了煤的流变性，降低了煤体内部的应力集中，进一步消除其突出危险性。再次，高压水进入煤体裂隙，促进煤层裂隙的扩张和发育，增加了煤层的透气性，使得水力冲孔的瓦斯抽采半径要比一般的钻孔大得多，从而增加了瓦斯抽采量，增大了煤层中卸压增透的范围。

在实际生产中，正确设计抽采钻孔的布置方式、数目等对提高煤层瓦斯的抽采率以及合理制定瓦斯防治措施等都具有非常重要的意义；如果钻孔间距过大，在抽放范围内容易形成抽放盲区；如果钻孔间距过小，容易造成人力和物力的浪费。因此，煤层瓦斯抽采钻孔的设计应以钻孔的有效抽采半径为依据。由于有效抽采半径受煤体形态、增透抽采方法等多重因素的影响，目前水利冲孔有效抽采半径的确定多集中在现场测试方面，具有成本高、难以重复等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过模拟试验确定水力冲孔有效抽采半径的方法。

本发明的技术方案如下：一种确定水力冲孔有效抽采半径的方法，包括以下步骤，

步骤1、前期准备

1a)将煤样破碎筛分备用，对传感器进行标定备用；

1b)型煤成型，在试件箱内对煤样进行加压成型，并在成型过程中埋入预埋杆；并且，在型煤内选取与预埋杆垂直的至少一个断面，在每一断面上均布有多个传感器，所述传感器也在型煤成型过程中埋入，所述传感器均为气体压力传感器；

1c)安装试件箱盖板并检查密封效果；

1d)连接箱体传感器和电脑；将箱体的进气管路与真空泵连接，将预埋杆取出，安装抽采管，将抽采管出口与流量计相连；

步骤2、第一次瓦斯抽采试验

开启应力加载及数据采集系统，对箱体三个方向施加试验设定的预应力；然后启动真空泵对煤样进行抽真空；抽真空完成后连接进气管路和甲烷气瓶，按照试验设定的吸附平衡气压Pj进行瓦斯吸附；吸附完成后，打开抽采管进行第一次瓦斯抽采；

步骤3、水力冲孔试验