[發(fā)明專利]實驗室快速測定煤礦井下工作面前方煤體滲透率的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410184997.0
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103940723A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 王剛;程衛(wèi)民;黃啟銘;孫路路;張孝強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 張紅鳳

1.一種測定煤礦井下工作面前方煤體滲透率的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、測定工作面前方煤體采動應力，其包括以下分步驟：

a利用計算機將采動影響平面區(qū)域劃分為網格，并以各網格節(jié)點作為測點，在測點處沿工作面走向布置若干個鉆孔，各個相鄰的鉆孔沿工作面走向間距為q，鉆孔深度依次為L、L+1p、L+2p、L+3p、…L+np，其中，L+np<100m；

b準備實驗硬件，所述實驗硬件包括采動應力監(jiān)測系統(tǒng)，所述采動應力監(jiān)測系統(tǒng)包括系統(tǒng)主機、鉆孔應力計、導向桿、調節(jié)器和穩(wěn)壓電源；

c安裝實驗硬件，接步驟a，用導向桿將鉆孔應力計緩慢送入鉆孔指定位置，然后注入油壓，使應力感應探頭與煤巖體主動耦合；井下部分利用礦用通訊電纜連接穩(wěn)壓電源、調制調解器，搭建壓力監(jiān)測分站；地面部分連接系統(tǒng)主機；

d啟動穩(wěn)壓電源，所述鉆孔應力計將煤體應力轉化為液壓油的油壓，油壓再轉化為電信號，最后轉為壓力傳輸至系統(tǒng)主機，所述系統(tǒng)主機用于收集監(jiān)測數(shù)據(jù)并對其進行分類、處理；

步驟2、繪制煤體單元應力變化曲線，

對上述步驟d中監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，制作表格，描述工作面前方煤體采動應力σ₁、σ₂、σ₃在煤體深度方向X上的分布，結合理論繼而得出工作面前方煤體內部單元所承載的三個方向上采動應力σ₁、σ₂、σ₃在工作面推進過程中不同時刻的應力值，以表格進行記錄，根據(jù)表格數(shù)據(jù)，以時間t為橫軸，以采動應力值為縱軸，借助MATLAB軟件進行曲線擬合，繪制工作面前方煤體單元采動應力隨時間t的變化曲線；

步驟3、編制軸壓加載、圍壓卸載同步伺服控制程序，

以步驟2中所繪制的煤體單元應力變化曲線為依據(jù)，利用Visual?C++編程語言編寫軸壓加載和圍壓卸載同步伺服控制程序，導入真三軸滲透率測試系統(tǒng)計算機控制裝置；

步驟4、真三軸滲透率測試系統(tǒng)測定煤體滲透率，其包括以下分步驟：

e制作煤體試件，采集煤樣，加工成高度為l，橫截面積為A的長方體試件，置于真空干燥箱內，加熱烘干，得煤體試件；

f安裝，利用鉆孔取芯采樣法在工作面布置鉆孔，將上述煤體試件裝入真三軸滲透率測試試驗臺；

g啟動，啟動計算機控制裝置，所述煤體試件三向應力初始值按照煤層準靜水壓力狀態(tài)進行設定，即σ₁＝σ₂＝σ₃＝γh，施加瓦斯氣體壓力，進氣端瓦斯壓力P₁為煤層瓦斯壓力，出氣端瓦斯壓力P₂為工作面附近氣壓；

h運行，運行軸壓加載和圍壓卸載同步伺服控制程序，在時間t內完成采動應力作用過程的模擬，當氣體排出速度穩(wěn)定后，測定瓦斯?jié)B流量Q₀，結合理論計算煤體試件滲透率K，即得工作面前方深度為L處煤體單元的滲透率。

2.根據(jù)權利要求1所述的測定煤礦井下工作面前方煤體滲透率的方法，其特征在于：所述步驟h中，按照如下公式(1)計算滲透率：

K=2Q0P0μl(P12-P22)A---(1)]]>

式中：K——滲透率，md；

P₀——大氣壓力，MPa；

Q₀——瓦斯?jié)B流量，cm³/s；

μ——氣體黏性系數(shù)，取0.0158cPa；

l——煤體試件高度，cm；

P₁——進氣端瓦斯壓力，MPa；

P₂——出氣端瓦斯壓力，MPa；

A——試件橫截面積，cm²。