抽采半径考察

汾西矿业双柳矿瓦斯抽采半径考察方案

一、为什么

煤矿瓦斯抽放是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施。衡量瓦斯抽放工作优劣的二个主要指标是瓦斯抽放率和瓦斯抽放量。提高抽放瓦斯效果的主要途径为:在瓦斯抽放时,尽可能地设法多抽瓦斯，不断扩大抽放瓦斯的范围。同时，在提高煤层透气性上加强研究，不断改进和提高抽放工艺、系统和设备。钻孔间距是影响瓦斯抽放效果的重要因素，钻孔间距过大，在抽放范围内容易形成抽放盲区；钻孔间距过小，容易造成人力和物力的浪费。所以瓦斯抽放钻孔的布置应以钻孔的有效抽放半径为依据，而抽放半径的测定目前还没有一个规范的标准，如何考察测定是需要解决的主要问题。

二、是什么

煤矿瓦斯抽采半径是一个随抽采时间变化的幂函数关系式，X坐标是时间（d），Y坐标是半径(m)，通常说抽采半径是指3个月的预抽期（也有说6个）。现场测定通常采用压降法或流量法，也可采用示踪气体跟踪法。

压降法：施工几个钻孔封好孔后测定瓦斯压力，其中，预留一个孔先不施工，等其他几个瓦斯压力较稳定后再施工。施工后封抽放，记录抽放的开始时间，观察各钻孔瓦斯压力的变化，发生突变时，认为抽放影响到了，记录抽放时间与不同钻孔的距离相对应的几组离散点，通过这些离散点拟合一个幂函数曲线，确定抽采半径。

流量法：和压降法类似，不过是封孔后每天测定钻孔的流量，等流量突然增大时表示抽放时间影响到了。

示踪气体法：一般采用FS6，一般一组施工三个钻孔，中间的充示踪气体，两边不同的间距施工抽放孔，然后每天从抽放孔内抽出一些气体，观察里面有没有示踪气体，发现有且等级较高时，认为抽放影响到了。

三、怎么办 1、钻孔施工条件

为保证瓦斯抽放半径测定结果的科学性、可靠性,试验区域的选择必须满足以下条件：

①必须选择未进行过瓦斯抽放的原始煤层；

②最好选择可以施工穿岩钻孔的区域,否则必须选择新暴露的煤巷掘进工作面；

③必须保证各钻孔终孔位置距离煤层暴露点最小距离不小于10m； ④必须保证在整个测试过程中测试区域不受采动影响； ⑤方便接入抽放系统,并可独立测定抽放参数。 2、测定钻孔布置

根据以上条件并结合试验地点的实际条件,均选定新暴露的煤巷进行钻孔布置：

（1）采用顺层孔测定

①在煤层巷中,顺煤层的预留孔两侧分别施工距预留孔（流量法为考察孔）的平行顺层孔（压降法为考察孔），左侧孔1号1.5m、3号2.5m、5号3.5m、7号4.5m、9号5.5m；右侧孔2号2.0m、4号3.0m、6号5.0m、8号6.0m、10号7.0m。孔深50m,孔径75mm,封孔深度12m。10个施工前后时相差系数不超过30%，同时，并按装测定仪器仪表。测定孔就序后立即施工预孔，孔深50m,孔径75mm,封孔深度12m，合茬抽放。记录

起始时间及相关参数（压力、流量、瓦斯浓度、瓦斯涌出初速度变化）等。

每天三班定时记录测定钻孔瓦斯抽放参数（累计时间为三个月）。 将各观察孔不同抽放时间的瓦斯浓度、瓦斯涌出初速度随抽放时间变化绘制曲线,分析数据。将各观察孔不同抽采时间的瓦斯浓度、瓦斯压力、瓦斯混合流量及涌出初速度随抽打时间变化绘制曲线,分析数据。

②半径考察方法 i、流量法：

煤层顺层平行孔在施工好全部为闭孔，开始考察时从1号孔依次打开，打开的孔为前一孔已抽采影响到的孔，考察后随即关闭。1号孔为开始抽采即打开，待考察孔（合茬抽采管路前段安装流量表和压力表）瓦斯浓度、压力降低，混合流量增在后关闭。

ii、压降法：

煤层顺层平行孔在施工好全部安压力表，预留孔合茬抽采，观察1～10号孔的压力变化。

③孔口抽采负压固定在13kPa。 （1）采用穿层孔测定

方法同上，穿层孔需突煤层全厚至岩层50mm,穿层孔为垂直于煤层，封孔深度不少于8m。

3、抽采效果考察

为了评价该钻孔的抽采瓦斯效果,需要确定该区域的抽放瓦斯量,式(3)是估算煤层瓦斯量M的计算公式:

M=X(Vρ-m)(1)

式中:X—试验区原煤瓦斯含量,m3/t

V—试验区原煤体积,m3;

ρ—试验区原煤的视密度,t。

三个月后此区域的瓦斯抽采量、煤体残余瓦斯量（取芯测定）、瓦斯抽采率。

钻孔抽采时间必须根据采、掘接替所允许的抽放时间，要求的抽放率和煤层透气性等因素确定，但钻孔的有效抽放时间不应超过极限抽放时间Tj，Tj可按如下方法确定：

Tj可按如下方法确定：

K=Qf/Qi=1-exp（-αTj）（2）

式中 ：

K—钻孔瓦斯抽放有效性系数，取K=95%； Qf—钻孔累计抽放瓦斯量，m3； Qi—瓦斯极限抽放量，m3； Tj—极限抽放时间,，d；

α—钻孔瓦斯流量衰减系数,d-1。一般取K=95%，由式（2）

得：

Tj=3/α（3）

4、考察结果分析

（1）钻孔瓦斯浓度考察结果分析

（2）钻孔瓦斯流量考察结果分析

（3）钻孔瓦斯压力考察结果分析

（4）钻孔瓦斯流量衰减系数察结果分析

综上分析后将75mm抽放钻孔的60d有效抽放半径确定为R，极限抽放时间内R的最大值即Rmax。 综合考虑R的影响因素(抽放时间t、抽放负压P、α),R有如下性质:在P一定时,R与t成某种函数关系,该函数在t=60d处可导,且关于t收敛;在t一定时,P越大R越大,但总不会超过Rmax。据此分析观察数据,应用高斯牛顿法,得出如下结论:在抽放率达到30%(抽放效果理想时的抽放率最小值)及以前抽放半径与抽放时间成线性关系,且与P,α有关；当抽放率大于30%以后抽放半径与抽放时间符合另一种复合函数关系。原则上抽放时间不应超过Tj,因为抽放Tj以后R几乎不再增大。 5、结论 确定R、Rmax和Tj。 附：1、钻孔施工现场记录表； 2、抽采半径现场考察记录表； 3、各孔参数整理分析表。 钻孔施工现场记录表 地点 钻孔编号 1 2 3 4 钻孔地点 倾角(°) 水平角(°) 见煤深穿煤深度（m） 度（m） 终孔深度(m) 封孔深度(m)

5 6 7 8 9 抽采半径现场考察记录表 2015年月日 记录人 孔号 浓度 流量 压力 瓦斯涌钻孔瓦累计抽孔速度 斯衰减 采时间 其他 备注 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 各孔参数整理分析表 孔号： 日期 浓度 流量 压力 瓦斯涌孔钻孔瓦斯累计抽采其他 速度 衰减 时间

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mqg3.html