[發明專利]瓦斯抽放孔深度的檢測方法

無效

• 申請號: 200710062297.4
• 申請日: 2007-07-12
• 公開（公告）號: CN101089368A
• 公開（公告）日: 2007-12-19
• 發明（設計）人: 張昌鎖;張世平;李義;馮增朝
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 山西五維專利事務所有限公司
• 代理人: 楊耀田

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯抽放技術，特別涉及一種對瓦斯抽放孔深度進行檢測的方法。

背景技術

我國煤礦絕大多數是井工礦井，地質條件復雜，災害類型多，分布面廣，在世界各主要產煤國家中開采條件最差、災害最嚴重。國有重點煤礦中，高瓦斯礦井占21.0％；煤與瓦斯突出礦井占21.3％；低瓦斯礦井占57.7％。地方國有煤礦和鄉鎮煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占15％。而且隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量的增大，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會增加。因而瓦斯事故成為煤礦開采的眾害之首。2005年，在全國煤礦一次死亡3人以上的事故中，瓦斯事故158起，占58.9％，居第一位。為此，國家在制定十一五煤礦發展綱要時確立了“先抽后采、監測監控、以風定產”的煤礦瓦斯治理工作方針。只有經過瓦斯抽采后，瓦斯含量降低到允許開采標準以下，方可實施開采。因此，瓦斯的預抽放成為煤礦開采的極為重要環節。“先抽后采”就是對煤層中的瓦斯(煤層氣)在開采煤層前進行抽取利用，其意義在于對寶貴的煤層氣資源進行充分利用，同時保證了在煤層開采過程中瓦斯涌出量大幅度降低保障生產過程中的安全。而抽采煤層氣的主要手段，是通過預先在煤層或鄰近層中，布置一系列的鉆孔，然后通過真空泵抽取賦存在煤層中的氣體。因此，鉆孔的質量是決定預抽煤層氣效果的關鍵。預先對鉆孔質量進行檢測無疑對保證抽出效率是非常重要的。

及時、快速、方便地檢測瓦斯抽放孔的深度，對于保證瓦斯抽放效果具有非常重要的意義。目前對瓦斯抽放孔深度的確定僅僅依靠打鉆人員的匯報及跟班人員的記錄。由于無法對瓦斯抽放孔的深度進行準確的檢測，往往造成匯報鉆孔深度和實際深度的差別非常大，給后期的煤礦安全生產帶來了非常大的隱患。瓦斯抽放孔的設計深度接近于工作面的長度，一般深達100米以上。瓦斯抽放孔具有深度大、軸線具有一定曲率(不是直線)、孔壁由于地應力的作用經常造成局部塌落等特點。由于在鉆孔過程中不能夠保證直線鉆進，孔口與孔底的標高相差很大，因此，采用通常的波測法與光測法無法對軸線彎曲的瓦斯抽放孔深度進行準確的檢測。經檢索，目前也未發現有相關適用的儀器。

發明內容

本發明的目的在于克服上述瓦斯抽放孔無法用常規機械法、波測法以及激光法測量深度的缺點，提供一種瓦斯抽放孔深度的檢測方法。它采用易流動的氣體來檢測瓦斯孔的體積，從而能夠方便、準確地對深度大、軸線彎曲的瓦斯抽放孔的深度進行現場檢測。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案的核心，是采用壓縮空氣壓入瓦斯抽放孔，并用流量計測定注入瓦斯抽放孔內的氣體在標準狀態下的體積；當氣壓達到平衡狀態以后，采用壓力傳感器測定瓦斯抽放孔內流場的平衡壓力；然后根據氣體的狀態方程確定瓦斯抽放孔的體積，從而根據瓦斯抽放孔的直徑計算確定其深度。

一種瓦斯抽放孔深度的檢測方法的具體步驟為：

(1)用含有壓力表、溫度計、流量計的輸氣導管與壓縮空氣源和被測孔口連接，并在瓦斯抽放孔內距離孔口不同位置處布置至少兩個壓力傳感器、溫度傳感器，然后密封孔口；

(2)向孔內注入壓縮空氣，同時通過壓力表、溫度計、流量計分別測出氣體的初始壓力P₁、溫度T₁以及體積V₁；

(3)當所有壓力傳感器的壓力讀數相等時，停止注氣，測出孔內氣體的壓力P₂以及孔內的溫度T₂；通過氣體的狀態方程計算瓦斯抽放孔的體積V₂；

(4)直接測量瓦斯抽放孔的直徑D，取其平均值，由瓦斯抽放孔的體積V₂計算瓦斯抽放孔的深度L。

所述氣體的狀態方程為：????PV＝nRT

式中：n-理想氣體的摩爾數，P-氣體的壓力，V-氣體的體積，T-絕對溫度，R-氣體常量。

所述瓦斯抽放孔的體積V₂的計算公式為：??V₂＝P₁V₁?T₂/(T₁P₂)式中：P₂-孔內氣體的壓力，T₂-孔內氣體的溫度，P₁-初始壓力，V₁-初始體積，T₁-初始溫度。