钻孔瓦斯抽采半径的确定方法及实践_唐兵

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1、2012年8月矿业安全与环保第39卷第4期钻孔瓦斯抽采半径的确定方法及实践1，231，2唐兵，司春风，孟贤正(1．瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037;2．中煤科工集团重庆研究院瓦斯研究分院，重庆400037;3．皖北煤电集团有限责任公司，安徽宿州234000)摘要:钻孔瓦斯抽采半径主要与煤层瓦斯含量、透气性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的和时间等因素有关。传统的抽采半径确定方法对于透气性较好、煤层测压条件较佳时可能得到考察结果，但效率较低;当煤层透气性差时，测定成功率极低，实用性差。为此，在已知煤层瓦斯含量基础上，选用直接测定钻孔瓦斯动态抽采流量，按照抽

2、采目标确定抽采率进而确定钻孔不同抽采时间的抽采半径。实践表明，该方法具有较强的实用性。关键词:钻孔;抽采半径;瓦斯压力降低法;抽采瓦斯统计法+中图分类号:TD712．62文献标志码:B文章编号:1008－4495(2012)04－0043－0322确定煤层瓦斯合理抽采半径是实现矿井抽采达2πmλ(p0－pr0)－αt=(1－e)(4)标最重要的技术工作之一。合理的抽采半径或抽采Rαpstdln钻孔间距，是通过在一定条件下充分利用允许的预r032抽时间，减少钻孔工程量，提高抽采效率的优化参数式中q0———钻孔瓦斯涌出初始强度，m/(min·m);32获取。传统的抽采半径确定方法

3、，对于透气性较好、q'———t时刻的钻孔瓦斯涌出强度，m/(min·m);32煤层测压条件较佳时可能得到考察结果，但其测试q———t时刻的钻孔瓦斯涌出量，m/(min·m);［1－2］3效率低;当煤层透气性差时测定成功率极低，实Q———在t时间内钻孔瓦斯抽采总量，m;用性差。目前，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井在贯彻t———钻孔内瓦斯流动时间，min;《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿瓦斯抽采达标规λ———煤层透气性系数，m2/(MPa2·d);定》过程中迫切需要简单易行，便于推广应用的钻孔p0———煤层原始瓦斯压力，MPa;抽采半径确定的新方法。为此，在已知煤层瓦斯含pr0———钻

4、孔内瓦斯压力，MPa;量的基础上，采用直接测定钻孔瓦斯动态抽采流量pstd———标准状态下的大气压，MPa;的方法来确定钻孔不同抽采时间的抽采半径。R———钻孔瓦斯流动场的影响半径，m;1钻孔瓦斯抽采基础理论r0———钻孔半径，m;m———煤层厚度或钻孔穿煤长度，m;一般情况，煤层的透气性及钻孔瓦斯补给量是－1α———钻孔瓦斯流量衰减系数，d。有限的，煤层的瓦斯流动性质是非稳定流动，即随着钻孔瓦斯抽采半径主要与煤层瓦斯含量、透气流动时间的增长，钻孔的瓦斯涌出强度、瓦斯流量会性系数、抽采钻孔直径及负压、抽采目的及时间等因衰减。根据煤层瓦斯流动理论，穿层抽采钻孔的瓦［3］素有关。

5、因此，在煤层瓦斯含量测定基础上，根据抽斯流动表达式如下:22采目的，测定出钻孔瓦斯抽采能力，通过三者之间的λ(p0－pr0)q0=(1)关系计算分析，就可确定出钻孔的抽采半径。Rr0pstdln由式(4)可知，煤层透气性系数越大、钻孔直径r0－αt越大、抽采负压越大、抽采时间越长、煤层厚度越大，q'=q0e(2)q=2πrmq'=2πrmqe－αt(3)则钻孔抽采瓦斯流量越大。一般情况下，在特定的000t2πrmq区域，钻孔直径、抽采负压确定后，煤层厚度、透气性00－αtQ=∫qdt=(1－e)0α系数可认为是一定值，因此钻孔抽采瓦斯的能力与－αt抽采时间呈(1－e)关系，从

6、而根据钻孔抽采能力与抽采半径的关系就可分析得出钻孔不同抽采时间收稿日期:2011－09－30;2012－05－07修订所对应的抽采半径。·43·2012年8月矿业安全与环保第39卷第4期标规定的瓦斯抽采率:2确定钻孔瓦斯抽采半径的方法W－Wjη5=×100%。2．1瓦斯抽采率确定W按照《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿瓦斯抽确定的抽采率η=max(η1，η2，η3，η4，η5)。采基本指标》的相关要求，必须将控制范围内煤层的2．2钻孔瓦斯抽采能力测试3瓦斯含量降到8m/t以下、瓦斯压力降到0．74MPa钻孔瓦斯抽采能力受诸多因素影响，但在特定以下，或瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦

7、斯含量以的煤层区域，可直接测定一组钻孔瓦斯动态抽放流下、瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下，则量，得出不同时间对应的抽采瓦斯流量{q1，q2，q3，可由以下几种方法确定煤层抽采达标的瓦斯抽…，qn}。钻孔瓦斯涌出强度随时间一般呈负指数衰采率。减，根据考察的抽采瓦斯流量数据组可通过最小二1)将残余瓦斯含量降到8m3/t时的抽采率:－αt乘法拟合得出钻孔t时刻的瓦斯抽采流量qt=q0e=W－8×100%;的关系式，即得出钻孔瓦斯抽采流量随时间衰减的η1Wt－αt2)将残余瓦斯含量降到始突深度处煤层瓦斯曲