汾 西礦業雙柳礦瓦斯抽采半徑考察 方案

　一 、 為什么

　煤礦瓦斯抽放就是降低礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸與煤與瓦斯突出災害得重要措施。衡量瓦斯抽放工作優劣得二個主要指標就是瓦斯抽放率與瓦斯抽放量。提高抽放瓦斯效果得主要途徑為:在瓦斯抽放時,盡可能地設法多抽瓦斯,不斷擴大抽放瓦斯得范圍。同時,在提高煤層透氣性上加強研究,不斷改進與提高抽放工藝、系統與設備。鉆孔間距就是影響瓦斯抽放效果得重要因素,鉆孔間距過大,在抽放范圍內容易形成抽放盲區;鉆孔間距過小,容易造成人力與物力得浪費。所以瓦斯抽放鉆孔得布置應以鉆孔得有效抽放半徑為依據,而抽放半徑得測定目前還沒有一個規范得標準,如何考察測定就是需要解決得主要問題。

　二 、 就是什么

　煤礦瓦斯抽采半徑就是一個隨抽采時間變化得冪函數關系式,X 坐標就是時間(d),Y 坐標就是半徑(m),通常說抽采半徑就是指 3 個月得預抽期(也有說 6 個)。現場測定通常采用壓降法或流量法,也可采用示蹤氣體跟蹤法。

　壓降法:施工幾個鉆孔封好孔后測定瓦斯壓力,其中,預留一個孔先不施工,等其她幾個瓦斯壓力較穩定后再施工。施工后封抽放,記錄抽放得開始時間,觀察各鉆孔瓦斯壓力得變化,發生突變時,認為抽放影響到了,記錄抽放時間與不同鉆孔得距離相對應得幾組離散點,通過這些離散點擬合一個冪函數曲線,確定抽采半徑。

　流量法:與壓降法類似,不過就是封孔后每天測定鉆孔得流量,等流量突然增大時表示抽放時間影響到了。

　示蹤氣體法:一般采用 FS 6 ,一般一組施工三個鉆孔,中間得充示蹤氣體,兩邊不同得間距施工抽放孔,然后每天從抽放孔內抽出一些氣體,觀察里面有沒有示蹤氣體,發現有且等級較高時,認為抽放影響到了。

　三 、 怎么 辦

　1 1 、 鉆孔施工條件 為保證瓦斯抽放半徑測定結果得科學性、可靠性,試驗區域得選擇必須滿足以下條件: ①必須選擇未進行過瓦斯抽放得原始煤層; ②最好選擇可以施工穿巖鉆孔得區域,否則必須選擇新暴露得煤巷掘進工作面; ③必須保證各鉆孔終孔位置距離煤層暴露點最小距離不小于 10m; ④必須保證在整個測試過程中測試區域不受采動影響; ⑤方便接入抽放系統,并可獨立測定抽放參數。

　2 2 、 測定鉆孔布置

　根據以上條件并結合試驗地點得實際條件,均選定新暴露得煤巷進行鉆孔布置: ( ( 1) 采 用順層孔 測 定

　①在煤層巷中,順煤層得預留孔兩側分別施工距預留孔(流量法為考察孔)得平行順層孔(壓降法為考察孔), 左側孔 1 號 1、5m、3 號 2、5m、5 號 3、5m、7 號 4、5m、9 號 5、5m;右側孔 2 號 2、0m、4 號 3、0m、6號 5、0m、8 號 6、0m、10 號 7、0m。孔深 50m,孔徑 75mm,封孔深度 12m。10 個施工前后時相差系數不超過 30%,同時,并按裝測定儀器儀表。測定孔就序后立即施工預孔,孔深 50m,孔徑 75mm,封孔深度 12m,合茬抽放。記錄起始時間及相關參數(壓力、流量、瓦斯濃度、瓦斯涌出初速度變化)等。

　每天三班定時記錄測定鉆孔瓦斯抽放參數(累計時間為三個月)。

　將各觀察孔不同抽放時間得瓦斯濃度、瓦斯涌出初速度隨抽放時間變化繪制曲線,分析數據。將各觀察孔不同抽采時間得瓦斯濃度、瓦斯壓力、瓦斯混合流量及涌出初速度隨抽打時間變化繪制曲線,分析數據。

　② 半徑考察方法

　i、流量法: 煤層順層平行孔在施工好全部為閉孔,開始考察時從 1 號孔依次打開,打開得孔為前一孔已抽采影響到得孔,考察后隨即關閉。1 號孔為開始抽采即打開,待考察孔(合茬抽采管路前段安裝流量表與壓力表)瓦斯濃度、壓力降低,混合流量增在后關閉。

　ii、壓降法: 煤層順層平行孔在施工好全部安壓力表,預留孔合茬抽采,觀察1～10 號孔得壓力變化。

　③孔口抽采負壓固定在 13kPa。

　( ( 1) 采 用 穿 層孔 測 定

　方法同上,穿層孔需突煤層全厚至巖層50mm, 穿層孔為垂直于煤層,封孔深度不少于 8m。

　3 3 、 抽 采效果考察

　為了評價該鉆孔得抽采瓦斯效果,需要確定該區域得抽放瓦斯量,式(3)就是估算煤層瓦斯量 M 得計算公式: M=X(Vρ-m)

　(1) 式中:X—試驗區原煤瓦斯含量,m3 /t V—試驗區原煤體積,m3 ; ρ—試驗區原煤得視密度,t 。

　三個月后此區域得瓦斯抽采量、煤體殘余瓦斯量(取芯測定)、瓦斯抽采率。

　鉆孔抽采時間必須根據采、掘接替所允許得抽放時間,要求得抽放率與煤層透氣性等因素確定,但鉆孔得有效抽放時間不應超過極限抽放時間 T j ,T j 可按如下方法確定: T j 可按如下方法確定: K=Q f / Q i

　=1-exp(-αT j )

　(2) 式中 : K—鉆孔瓦斯抽放有效性系數,取 K=9 5 % ; Q f —鉆孔累計抽放瓦斯量,m 3 ; Q i —瓦斯極限抽放量,m 3 ; T j —極限抽放時間,,d;

　α—鉆孔瓦斯流量衰減系數,d -1 。一般取 K=9 5 % ,由式(2)得: T j =3/α

　(3) 4、 考察結果分析 (1) ) 鉆孔瓦斯濃度考察結果分析

　( ( 2) 鉆孔瓦斯 流量 考察結果分析

　( ( 3) 鉆孔瓦斯 壓力 考察結果分析

　( ( 4) 鉆孔瓦斯流量衰減系數 察結果分析

　綜上分析后將 75mm 抽放鉆孔得 60d 有效抽放半徑確定為 R,極限抽放時間內 R 得最大值即 R max 。

　綜合考慮 R 得影響因素(抽放時間 t、抽放負壓 P、α),R 有如下性質:在 P 一定時,R 與 t 成某種函數關系,該函數在 t=60d 處可導,且關于t 收斂;在 t 一定時,P 越大 R 越大,但總不會超過 R max 。據此分析觀察數據,應用高斯牛頓法,得出如下結論:在抽放率達到 30%(抽放效果理想時得抽放率最小值)及以前抽放半徑與抽放時間成線性關系,且與 P,α有

　關;當抽放率大于 30%以后抽放半徑與抽放時間符合另一種復合函數關系。原則上抽放時間不應超過 T j ,因為抽放 T j 以后 R 幾乎不再增大。

　5 5 、結論

　確 定 R、R max 與 T j 。

　附:1、鉆孔施工現場記錄表; 2、抽采半徑現場考察記錄表; 3、各孔參數整理分析表。

　鉆 孔施工現場記錄表

　地點

　 鉆孔編號 鉆孔地點 傾角(°) 水平角(°) 見煤深度(m) 穿煤深度(m) 終孔深度(m) 封孔深度(m) 1

　 2

　 3

　 4

　 5

　 6

　 7

　 8

　 9

　 抽 采半徑現場考察記錄表

　2015 年

　月

　 日

　 記錄人

　 孔號 濃度 流量 壓力 瓦斯涌孔速度 鉆孔瓦斯衰減 累計抽采時間 其她 備注 1

　2

　3

　4

　5

　6

　7

　8

　9

　10

　各 孔 參 數整理分析表

　孔 號: :

　日期

　 濃度 流量 壓力 瓦斯涌孔速度 鉆孔瓦斯衰減 累計抽采時間 其她

推薦訪問： 半徑 考察