[发明专利]一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法

说明书

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，尤其涉及一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法。

背景技术

顺层钻孔抽采是目前高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井采煤工作面最常用的抽采技术措施，在降低工作面煤层瓦斯方面起着至关重要的作用，而本煤层钻孔的设计和布置的主要依据是钻孔的抽采有效半径。抽采有效半径是指在预抽煤层瓦斯时，在煤层瓦斯压力梯度和钻孔抽采负压的共同影响作用下，钻孔周围煤体内的瓦斯不断进入钻孔而被抽走，形成了一个以钻孔为中心的类圆形的影响区域。抽采有效半径是影响顺层钻孔预抽瓦斯效果的主要因素，直接关系到预抽钻孔布置密度和预抽时间的长短。抽采有效半径确定过大，那么在抽采钻孔之间会形成抽采空白区，给安全生产带来了极大的事故隐患；若抽采有效半径确定过小，虽然会在一定程度上提高瓦斯抽采率，增大瓦斯抽采量，但这也增加了不必要的钻孔施工量，增加不必要的成本负担。因此，准确确定顺煤层钻孔的抽采有效半径在矿井的瓦斯抽采工作中起着至关重要的作用。

但目前常用的测定方法存在工程量大、工艺复杂繁琐或不能测定钻孔抽采半径的有效范围。针对目前测试方法存在的弊端，利用计算机模拟辅助SF₆气体示踪法进行钻孔瓦斯抽采有效半径测试，解决了测试工艺繁琐、成功率低以及不能准确确定抽采有效范围的缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法。

本发明实施例是这样实现的，一种钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法，该钻孔瓦斯抽采有效半径的测试方法包括：

选取SF₆气体示踪法进行现场测试，测试不同孔距情况下，抽采检测孔检测到SF₆气体所需时间T_i，i＝1，2，3......；

根据测试地点煤层赋存情况，以达西定律为基础建立模型，模拟SF₆气体在瓦斯渗流场内的流动情况；

结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a；

根据SF₆气体示踪法所测抽采检测孔检测到SF₆气体所需实际时间即可求得相应距离瓦斯压力降至有效值以下所需时间，根据钻孔抽采瓦斯有效抽采影响半径r(m)与抽采时间t(d)之间的幂函数关系求得钻孔抽采瓦斯有效半径。

进一步，根据测试地点煤层赋存情况，以达西定律为基础建立模型，模拟SF₆气体在瓦斯渗流场内的流动情况，该步骤采取以下方法：

(1)煤层顶底板渗透率比煤层小的多，因此，视顶底板为不透气岩层，仅考虑瓦斯在煤层内的流动，而且煤层视为各向同性；

(2)气体视为理想气体，气体流动过程按照等温过程处理；

(3)吸附瓦斯遵从朗格缪尔方程，瓦斯的解吸过程瞬间完成；

(4)因注入SF₆气体量比较小，因此，不考虑SF₆气体对煤体变形的影响；

(5)SF₆气体在流动过程中不被煤体吸附；

(6)瓦斯在煤层中的流动符合达西定律。

进一步，结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a进一步包括以下步骤：

通过计算机模拟计算求得SF₆气体运移至抽采检测孔所需时间T_i，，i＝1，2，3......，并计算求得注气孔相应位置瓦斯压力降至有效值所需时间t_i，i=1，2，3......。

进一步，结合现场钻孔布置的实际情况建立煤层内的瓦斯流动模型，计算抽采有效系数a进一步包括以下步骤：

将实测结果T_i与模拟结果T_i’进行对比分析，验证所建模型的正确性；根据相似正定律可知，相似模型之间的各对应物理量之比应当是常数，由此可知，两模型对应时间之比为一常数：