[发明专利]一种高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法

权利要求书

1.一种高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法，其特征是，所用的测试装置包括反应器、钻孔变形模拟器、蓄水控制调节装置、排水测量装置和围压控制调节装置，所述的反应器包括反应器箱体(8)、安全泄压阀(13)和真空泵(14)，反应器箱体(8)为填充有松软煤体(17)的气密性箱体，反应器箱体(8)内部通过管道连接安全泄压阀(13)和真空泵(14)；

所述的钻孔变形模拟器埋于反应器箱体(8)内的松软煤体(17)中，包括钻孔保护膜(9)、钻孔定型器(12)和转接头(20)；钻孔保护膜(9)为圆柱形高强塑料膜，钻孔保护膜(9)内部封套有钻孔定型器(12)，钻孔保护膜开口的一端与转接头(20)密封连接，转接头(20)固定于反应器箱体(8)侧壁上用于连通外部装置；

所述的蓄水控制调节装置包括蓄水器(7)、增压泵(6)和第一单向控制阀(5)，蓄水器(7)经由增压泵(6)，并通过第一单向控制阀(5)连通钻孔保护膜(9)；

所述排水测量装置包括第二单向控制阀(10)和液体定量收集罐(11)，液体定量收集罐(11)通过第二单向控制阀(10)连通钻孔变形模拟器内的钻孔保护膜(9)；

所述的围压控制调节装置包括高压瓦斯储气罐(1)、压力调节安全球阀(2)、压力表(3)和高压管路(4)，高压瓦斯储气罐(1)由高压管路(4)接通反应器箱体(8)内部，在高压管路(4)上沿气体流向依次装有压力调节安全球阀(2)和压力表(3)；

测试过程包括以下步骤：

步骤1、采集高瓦斯软煤试样储性参数，包括煤体强度、瓦斯含量、瓦斯压力；

步骤2、依据高瓦斯松软煤样的煤体强度，制备高瓦斯松软煤样；

步骤3、依据高瓦斯软煤试样的瓦斯含量和瓦斯压力，模拟井下高瓦斯软煤层的状况；

步骤4、使用钻孔变形模拟器形成高瓦斯软煤层的钻孔；

步骤5、用围压控制调节装置增加瓦斯压力，记录瓦斯压力对应的钻孔产渣量和钻孔变形量。

2.根据权利要求1所述高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法，其特征是，还包括以下步骤：

步骤6、改变钻孔的直径，重复上述步骤2至步骤5，测试高瓦斯松软煤样钻孔变形量；

步骤7、绘制钻孔变形量随钻孔直径、瓦斯含量与瓦斯压力的动态变化曲率线。

3.根据权利要求1或2所述的高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法，其特征是，在步骤2中，所述制备高瓦斯松软煤样为：

把煤样分层装入反应器箱体(8)中，并逐层夯实加压至反应器箱体高度的一半，然后将钻孔定型器(12)套入钻孔保护膜(9)中，水平将其放置于煤层试样表面，并封闭钻孔保护膜，继续分层充填松软煤样并夯实，直至反应器箱体(8)被填满煤样，封闭反应器箱体(8)的盖板，使用真空泵(14)将反应器箱体(8)抽真空。

4.根据权利要求3所述的高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法，其特征是，在步骤3中，所述模拟井下高瓦斯软煤层的状况为：

用高压瓦斯储气罐(1)、压力调节安全球阀(2)以及高压管路(4)向制备的高瓦斯松软煤样内充气，保持反应器箱体(8)内压力为10MPa，待压力表(3)读数开始下降时，表明松软煤样正处于吸附过程，静置120h后停止瓦斯输入，测试反应器箱体内松软煤样瓦斯含量，此时压力表(3)读数即为松软煤样瓦斯压力。

5.根据权利要求4所述的高瓦斯软煤钻孔产渣量和钻孔变形的测试方法，其特征是，在步骤4中，所述使用钻孔变形模拟器形成高瓦斯软煤层的钻孔为：

取出钻孔定型器(12)，采用增压泵(6)、第一单向控制阀(5)与高压管路将蓄水器(7)内的清水泵入钻孔保护膜(9)中，保持泵入压力5MPa，待增压泵(6)压力升高时，表明钻孔保护膜(9)被清水完全填充，关闭增压泵(6)及钻孔保护膜(9)。