[发明专利]基于残余瓦斯含量的钻孔抽采瓦斯有效半径测定法

摘要

本发明涉及一种基于残余瓦斯含量的顺层钻孔有效抽采半径测定法，包括阶梯式残余瓦斯含量测定法和分组残余瓦斯含量测定法，包括如下步骤在预抽区域，选取构造简单、煤层赋存稳定区域施工钻孔；对取样后的钻孔扩孔、钻进，以达到常规顺层预抽钻孔规格；对预抽钻孔进行封孔、联管抽采，并连续测定抽采参数，待稳定抽采30天后，测定抽采后残余瓦斯量；重复步骤，测定n组残余瓦斯含量；统计测定结果，绘制结果曲线，确定有效抽采半径。本发明减少了钻孔难度，减小了测定结果误差，有利于煤矿的安全生产。

主权项

一种基于残余瓦斯含量的顺层钻孔有效抽采半径测定法，其特征在于：包括阶梯式残余瓦斯含量测定法和分组残余瓦斯含量测定法，其中阶梯式残余瓦斯含量测定法包括如下步骤：(1)在预抽区域，选取构造简单、煤层赋存稳定区域按《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》施工钻孔A，垂直煤壁施工，直径42mm；在钻进15m后每隔2～3m取样测定煤层瓦斯含量，至少测定3组数据(Q1、Q2、Q3……)，取其平均值作为预抽前平均瓦斯含量Q均；(2)对取样后的钻孔扩孔、钻进，以达到常规顺层预抽钻孔规格；(3)对预抽钻孔A进行封孔、联管抽采，并连续测定抽采浓度和抽采流量，计算单孔瓦斯抽采纯量＝抽采流量×抽采浓度，作为考察“同一抽采时间残余瓦斯含量随钻孔间距的变化曲线”拟合准确性的参考；待稳定抽采30天后，在同一平面上，距钻孔A5m处，按《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》施工考察钻孔A’，考察钻孔A’与预抽钻孔A夹角10°，当钻进深度超过16m后开始测定考察钻孔A’的残余瓦斯含量，每隔2～3m取样测定预抽后残余瓦斯含量，至少测定3组数据(Qc1、Qc2、Qc3……)；(4)重复步骤(1)、(2)、(3)，施工抽采钻孔B、C……，和考察钻孔B’、C’……，考察预抽60天、90天……抽采效果；(5)将测定的结果按下表统计钻孔间距以残余瓦斯含量8m3/t作为评判指标，QcL1＝8m3/t；以预抽率大于30％作为评判指标，Q cL2＝Q×(1‑η)＝0.7Q均；瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，以残余可解吸瓦斯量Q ckj作为评判指标，Q cL3＝Q ckj+Q bj，其中Q bj为常温不可解吸瓦斯含量，采用朗缪尔公式计算；对瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面，以瓦斯抽采率η作为评判指标，QcL4＝Q×(1‑η)＝Q均×(1‑η)；钻孔抽采瓦斯有效半径根据抽采达到的目的，选取以上四种情况最低的残余瓦斯含量指标，即Q cL＝min(Q cL1，QcL2，QcL3，Q cL4)；确定指标QcL，绘制同一抽采时间残余瓦斯含量随钻孔间距的变化曲线和有效抽采半径随抽采时间的变化曲线，根据矿井的采掘接替计划，确定有效预抽期T，进而确定相应的有效抽采半径d；当在较软煤层中测定钻孔抽采瓦斯有效半径时，施工斜向考察钻孔难度大，取煤样难度大，采用分组残余瓦斯含量测定法，分组残余瓦斯含量测定法包括如下步骤：(1)在预抽区域，选取构造简单、煤层赋存稳定区域，在同一水平高度垂直煤壁依次间隔不同距离，根据瓦斯赋存情况可按2m、3m、4m、5m……布置一组常规抽采钻孔；(2)对这组抽采钻孔进行封孔、联管抽采，并连续测定抽采浓度和抽采流量；抽采30天、60天、90天……，按《煤层瓦斯含量井下直接测定方法》，依次在这组抽采钻孔中间施工考察钻孔1’、2’、3’、4’，测定预抽后残余瓦斯含量(Q c1、Q c2、Q c3、Q c4)；(3)为考察抽采随时间的变化，重复步骤1、2布置n组测定不同抽采时间后残余的瓦斯含量；(4)将测定的结果按下表统计：以残余瓦斯含量8m 3/t作为评判指标，Q cL1＝8m 3/t；以预抽率大于30％作为评判指标，Q cL2＝Q×(1‑η)＝0.7Q均；在瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面，以残余可解吸瓦斯量Q ckj作为评判指标，Q cL3＝Q ckj+Q bj，其中Q bj为常温不可解吸瓦斯含量，采用朗缪尔公式计算；对瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面，以瓦斯抽采率η作为评判指标，Q cL4＝Q×(1‑η)＝Q均×(1‑η)；钻孔抽采瓦斯有效半径根据抽采达到的目的，选取以上四种情况最低的残余瓦斯含量指标，即Q cL＝min(Q cL1，Q cL2，Q cL3，Q cL4)；确定指标Q cL，绘制同一抽采时间残余瓦斯含量随钻孔间距的变化曲线和有效抽采半径随抽采时间的变化曲线，根据矿井的采掘接替计划，确定有效预抽期T，进而确定相应的有效抽采半径d。