[發明專利]一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法

在審

• 申請號: 202210041777.7
• 申請日: 2022-01-14
• 公開（公告）號: CN114386283A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 林海飛;季鵬飛;孔祥國;李樹剛;魏宗勇;龍航;白楊;李莉;雙海清;肖鵬;趙鵬翔;丁洋
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07;E21F7/00;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 西安眾星藍圖知識產權代理有限公司 61234
• 代理人: 張倩

本發明公開了一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法，包括以下步驟：一、待研究煤層地質參數的獲取；二、構建考慮煤體滲透率動態演化的瓦斯抽采數學模型；三、鉆孔參數設計方案的獲取；四、構建煤巖體模型并獲取鉆孔間最大瓦斯壓力與達標壓力比的回歸模型；五、鉆孔參數的優化及獲取鉆孔參數等值線圖；六、待研究煤層的現場鉆孔抽采。本發明方法步驟簡單，設計合理，基于鉆孔間最大瓦斯壓力與達標壓力比最優化鉆孔參數，實現抽采負壓、鉆孔直徑和鉆孔間距的優化，改善瓦斯抽采效果，降低施工成本的前提下保障煤層瓦斯抽采達標，實現煤層瓦斯精準抽采，為現場抽采鉆孔布置提供了理論依據和技術指導。

技術領域

本發明屬于煤層瓦斯抽采技術領域，尤其是涉及一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法。

背景技術

我國大部分礦區瓦斯含量較高，瓦斯災害防控壓力大，制約礦井安全生產。鉆孔抽采煤層瓦斯技術是降低瓦斯含量，預防瓦斯事故，實現煤炭安全開采的根本措施。其中，鉆孔抽采煤層瓦斯技術在礦井瓦斯治理方面應用效果顯著。針對煤層瓦斯賦存的區域性特點，關鍵是精準確定鉆孔布置參數，實現煤層瓦斯抽采達標，這對防治礦井瓦斯災害具有重要意義。

采用鉆孔抽采煤層瓦斯時，鉆孔參數的合理性直接影響煤層瓦斯抽采效果，這關乎抽采區域能否在設定時間內抽采達標，同時還影響鉆孔施工量?，F有抽采技術中鉆孔參數判定指標主要為有效抽采半徑，該指標可用于確定鉆孔間距，而對于抽采負壓、鉆孔直徑等抽采工藝參數，目前沒有明確的判定方法，其參數選擇多依賴于現場抽采經驗，導致鉆孔參數設計缺乏理論依據，易造成鉆孔施工量偏多，施工成本提高，抽采不達標等問題，無法實現煤層瓦斯精準抽采。

因此，現如今缺少一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法，實現抽采負壓、鉆孔直徑、鉆孔間距的優化，降低施工成本的前提下保障煤層瓦斯抽采達標，實現煤層瓦斯精準抽采。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法，其方法步驟簡單，設計合理，基于鉆孔間最大瓦斯壓力與達標壓力比最優化鉆孔參數，實現抽采負壓、鉆孔直徑和鉆孔間距的優化，改善瓦斯抽采效果，降低施工成本的前提下保障煤層瓦斯抽采達標，實現煤層瓦斯精準抽采，為現場抽采鉆孔布置提供了理論依據和技術指導。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種鉆孔抽采煤層瓦斯鉆孔優化方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、待研究煤層地質參數的獲?。?/p>

步驟101、勘探獲得待研究煤層區域地質參數；其中，所述待研究煤層區域地質參數包括煤體密度ρ_c、彈性模量E、剪切模量G、泊松比v、有效應力系數β、煤體溫度T、煤體初始孔隙率煤體的體積模量K_s、瓦斯摩爾質量M、朗格繆爾體積吸附常數a、朗格繆爾壓力吸附常數b、瓦斯動力粘性系數u、瓦斯的擴散系數D、瓦斯的解吸擴散系數τ、標椎狀態下瓦斯密度ρ_ga、摩爾氣體常數R₁；

步驟102、獲取待研究煤層的垂直地應力F；

步驟103、對待研究煤層進行瓦斯含量測量，得到待研究煤層的最小瓦斯含量和待研究煤層的最大瓦斯含量；

對待研究煤層進行透氣性系數測量，得到待研究煤層的最小透氣性系數和待研究煤層的最大透氣性系數；

步驟104、設定待研究煤層劃分為I個煤層抽采區，并設定第i個煤層抽采區的抽采時間為第i個預設抽采時間；其中，i為正整數，1≤i≤I；

步驟二、構建考慮煤體滲透率動態演化的瓦斯抽采數學模型：

步驟201、采用計算機構建含瓦斯煤體滲透率動態演化模型，如下：