[發明專利]煤層透氣性系數原位徑向測試方法

在審

• 申請號: 202011303286.2
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112557275A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉東;辛新平;蔣恒;閆本正;張新過;李鋒;張洋;王峰;湯紅槍;白克新;楊正宇;邱家川;李海江;蔣志剛
• 申請（專利權）人: 河南能源化工集團研究總院有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 邊鵬

本發明涉及煤層瓦斯抽采技術領域，涉及一種煤層透氣性系數原位徑向測試方法，包括以下步驟：在巖石抽采巷中施工垂直于煤層的抽采鉆孔，抽采鉆孔的半徑為r，煤層的下部為底板，在抽采鉆孔內匹配設置一端穿過底板的抽采管，抽采管與底板之間密封連接，抽采管與井下抽采管路連接進行負壓抽采，抽采管路與綜合參數測量儀相連接實時在線監測抽采參數；本發明的方法是可以在現場測試，通過綜合考慮到現場的各種復雜的條件，在現場測得瓦斯流量、抽采流量、氣體溫度、以及鉆孔壁的氣體壓力等數據，代入推導出來的公式科學、精準計算煤層透氣性系數，本發明的應用有助于掌握煤層真實抽采參數，為提高煤層瓦斯抽采系數奠定基礎。

技術領域

本發明涉及煤層瓦斯抽采技術領域，具體涉及一種煤層透氣性系數原位徑向測試方法。

背景技術

隨著煤炭開采深度的增加，煤層瓦斯對煤礦安全高效生產的制約效應愈發嚴重，瓦斯預抽作為礦井瓦斯災害防治的根本措施，不僅保障了礦井安全生產，還能夠達到綜合利用瓦斯資源的目的。煤層瓦斯抽采效率受到多種因素的影響，其中煤層透氣性系數是影響瓦斯抽采的關鍵因素之一，也是瓦斯抽采中要求測量的關鍵參數。目前，煤層透氣性測試多以實驗室煤樣測試為主，煤樣為整體煤塊加工或者煤粉二次成型得到，無法代表具有復雜裂隙系統和構造的原位煤體，測試結果難以指導瓦斯抽采工程；現場透氣性系數測試雖能夠測得原位煤體的對應參數，但因存在瓦斯流動狀態不穩定、瓦斯流動邊界瓦斯壓力處于變化狀態等問題，測試結果不能準確反映真實的滲流狀態。鑒于此，亟需一種方便、科學的測試方法，以精準測得煤層透氣性系數，為瓦斯抽采設計和施工提供重要參數依據。

發明內容

本發明的目的是解決上述問題，提供一種方便、科學的測試方法，能夠通過根據科學推導出來的公式，綜合考慮到現場的各種復雜的條件，在現場測得瓦斯流量、抽采流量、氣體溫度、以及鉆孔壁的氣體壓力等數據，代入推導出來的公式科學、精準計算煤層透氣性系數，本發明的應用有助于掌握煤層真實抽采參數，為提高煤層瓦斯抽采效率奠定基礎。

為了解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種煤層透氣性系數原位徑向測試方法，包括以下步驟：

1)在巖石抽采巷中施工垂直于煤層的抽采鉆孔，抽采鉆孔的半徑為r，煤層的下部為底板，在抽采鉆孔內匹配設置一端穿過底板的抽采管，抽采管與底板之間密封連接，抽采管與井下抽采管路連接進行負壓抽采，抽采管路與綜合參數測量儀相連接實時在線監測抽采參數；

2)在與距抽采鉆孔中心距離R的圓周上施工n個直徑為94mm的恒壓供氣鉆孔，在恒壓供氣鉆孔內匹配設置耐壓管，耐壓管與底板之間密封連接；

3)將每根耐壓管連接至供氣管，并將供氣管接到多通的相應的多通接頭，通過減壓閥使多通與瓦斯氣源連接，多通連接有氣壓表；

4)打開減壓閥，通過減壓閥上的氣壓表讀取供氣壓力，調整減壓閥使供氣壓力達到預定壓力值p1，并保持恒定；

5)定期觀測記錄瓦斯流量變化，待瓦斯流量穩定不變3天以上后，記錄各參數，并測量煤層溫度T；

6)關閉減壓閥，將多通連接至井下抽采系統進行抽采；

7)將以上測得的各參數代入透氣性系數計算公式，得到煤層透氣性系數。

所述步驟(1)中的抽采管及所述步驟(2)中耐壓管位于煤層段為四周帶孔的花管。

所述步驟(2)中恒壓供氣鉆孔在所述圓周上均勻分布，所述距離R不超過5m，優選2-3m，相鄰兩個恒壓供氣鉆孔之間的間距不超過2m，恒壓供氣鉆數量n不少于πR，即若R為3m，則恒壓供氣鉆數量n不少于10。

所述步驟(4)中所述供氣壓力p1大于煤層的原始瓦斯壓力，一般比原始壓力值高0.2MPa。

所述步驟(7)中透氣性系數公式為：