[發明專利]基于殘余瓦斯含量的鉆孔抽采瓦斯有效半徑測定法

有效

• 申請號: 201510049655.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104696004B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 韓穎;張飛燕;程虹銘;曹文濤;周玉軍;朱林劍;王博;余偉凡;宋德尚
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B47/10
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務所(普通合伙)41122
• 代理人: 馬鵬鷂

技術領域

本發明屬于煤礦開采技術領域，尤其涉及一種基于殘余瓦斯含量的鉆孔抽采瓦斯有效半徑的測試方法。

背景技術

1.鉆孔抽采瓦斯有效半徑定義

井下鉆孔抽采瓦斯時，煤層中瓦斯在瓦斯壓力與抽采負壓所形成的驅動力作用下向鉆孔中心運移，受此驅動力影響的區域稱為抽采影響范圍。依據鉆孔抽采瓦斯的目的確定的抽采影響范圍即為鉆孔抽采瓦斯有效半徑，

如果為了防突，應使抽采影響范圍內煤層瓦斯失去突出能力；

如果為了防止瓦斯濃度超限，應使抽采影響范圍內煤層瓦斯含量或瓦斯涌出量降低到通風可以安全排放的程度。

2.鉆孔抽采瓦斯效果相關規定

《防治煤與瓦斯突出規定》對突出煤層預抽煤層瓦斯區域效果檢驗時明確指出應當以預抽區域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標，臨界值以始突深度瓦斯壓力或瓦斯含量為評判依據；在缺少始突深度瓦斯壓力或瓦斯含量資料時，以煤層殘余瓦斯壓力小于0.74MPa或殘余瓦斯含量小于8m3/t為評判依據。

《煤礦瓦斯抽采達標暫行規定》及《煤礦瓦斯抽采基本指標》對預抽瓦斯效果做出了規定：

①瓦斯涌出量主要來自于開采層的采煤工作面，以工作面前方20m以上范圍內煤的可解吸瓦斯量作為評判指標，應滿足表1規定。

②對于突出煤層，以煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量作為評判指標；防突效果達標瓦斯壓力或瓦斯含量按煤層始突深度處的瓦斯壓力或瓦斯含量取值；沒有考察出煤層始突深度處的煤層瓦斯壓力或含量時，分別按照0.74MPa、8m³/t取值。

③瓦斯涌出量主要來自于突出煤層的采煤工作面，需同時滿足①、②，方可判定該工作面瓦斯預抽效果達標。

④瓦斯涌出量主要來自于鄰近層或圍巖的采煤工作面，以瓦斯抽采率作為評判指標，應滿足表2規定。

表1采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量應達到的指標

表2采煤工作面瓦斯抽采率應達到的指標

《煤礦瓦斯抽放規范》對預抽煤層瓦斯從瓦斯抽出率和鉆孔量做了規定：

①預抽煤層瓦斯的礦井，礦井抽出率應不小于20％，回采工作面抽出率不小于25％；突出礦井，預抽煤層瓦斯后，突出煤層的瓦斯含量應小于該煤層始突深度的原始煤層瓦斯含量或將煤層瓦斯壓力降到0.74MPa；

②采用順層鉆孔抽放時，鉆孔量應滿足表3。

表3噸煤鉆孔量表

《煤礦安全規程》第一百九十條規定：預抽煤層瓦斯后，必須對預抽瓦斯防治突出效果進行檢驗，其有效性指標應根據礦井實測資料確定。如無實測數據，可依據下列指標之一確定：

①預抽煤層瓦斯后，突出煤層的殘余瓦斯含量小于該煤層始突深度的原始瓦斯含量。

①煤層瓦斯預抽率大于30％。

3.鉆孔抽采瓦斯有效半徑確定指標的選取

根據鉆孔抽采瓦斯效果相關規定和規程的分析，主要從煤層殘余瓦斯壓力、煤層殘余瓦斯含量和預抽率三方面進行抽采效果評價，三者滿足的關系為：

式中，η為瓦斯預抽率，％；Q_c為殘余瓦斯含量，m³/t；Q為原始瓦斯含量，m³/t；p_c為殘余瓦斯壓力，MPa；p為原始瓦斯壓力，MPa；α為煤層瓦斯含量系數，m³/(t·MPa^1/2)。

在實際生產運用中，為了達到較好的抽采效果，考慮到順層鉆孔有效抽采段長，一般將其作為采區大面積治理瓦斯的首選抽采方法。通常情況下，含瓦斯煤體相對巖體均比較松軟，且鉆孔受巷道卸壓的影響，順層鉆孔封孔較穿層鉆孔封孔難度系數大，長時間的封孔質量差。因此，在順層鉆孔中采用一般的煤層瓦斯壓力測定法，很難測定出準確的煤層瓦斯壓力，尤其在抽采負壓和鉆孔相互影響下，測定誤差更大。相反，如果避開封孔的影響和鉆孔間的相互影響，測定誤差就會相對減小。為此，在順層鉆孔預抽煤層瓦斯考察預抽效果時可以采用測定煤層殘余瓦斯含量的方法。

鉆孔抽采瓦斯有效半徑是根據鉆孔抽采瓦斯的目的確定的，其實質也是預抽效果的判斷指標，因此，用殘余的瓦斯含量確定鉆孔抽采瓦斯有效半徑是可行的。

①以殘余瓦斯含量8m³/t作為評判指標，Q_c1＝8m³/t；