[发明专利]一种用于抽采上隅角瓦斯的大直径钻孔参数确定方法

说明书

一种用于抽采上隅角瓦斯的大直径钻孔参数确定方法，包括以下步骤：测试回采工作面进风巷风速以及回采工作面瓦斯涌出量；在上隅角现场采集工作面顶板处的岩样；将采集的岩样在实验室加工成标准煤岩试件，测试原始岩石孔隙率、渗透率和碎胀系数，得到碎胀后采空区渗透率；建立上隅角瓦斯浓度的数值计算模型；根据上隅角瓦斯浓度的数值计算模型，确定钻孔参数。本发明克服了煤矿工作人员依靠经验确定钻孔参数的误差，本发明原理科学，通过现场采集试样，然后在实验室进行模拟计算，操作过程简单，最后确定的钻孔参数准确度高，有利于大直径钻孔抽采上隅角瓦斯技术的推广应用。

技术领域

本发明属于瓦斯治理技术领域，具体涉及一种用于抽采上隅角瓦斯的大直径钻孔参数确定方法。

背景技术

上隅角瓦斯治理是回采工作面生产过程中的重中之重，上隅角瓦斯治理方法主要有采空区埋管抽采、高位钻孔抽采、利用瓦斯治理巷进行上隅角抽采和安装引射器等方法，上述方法能够一定程度上治理瓦斯，但具有一定的局限性。

大直径钻孔上隅角瓦斯抽采技术近年来得到应用，即由临近巷道向工作面回风巷道，每隔一段距离施工大直径钻孔，接入瓦斯抽采系统进行工作面上隅角瓦斯抽采。

大直径钻孔上隅角瓦斯抽采技术实现了采空区大流量、低负压瓦斯抽采，降低了上隅角瓦斯浓度。目前煤矿主要通过经验确定大直径钻孔的参数，但由于煤矿人员的实践经验的差异，导致大直径钻孔在实际应用过程中效果各异。如何准确确定大直径钻孔直径、孔距等参数，成为该技术推广的关键。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的上隅角瓦斯积聚问题，提供一种可操作性强、提高瓦斯抽采效果、更加安全可靠的用于抽采上隅角瓦斯的大直径钻孔参数确定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于抽采上隅角瓦斯的大直径钻孔参数确定方法，包括以下步骤：

（一）测试回采工作面进风巷风速V₁，以及回采工作面瓦斯涌出量Q；

（二）通过钻孔取样方法，在上隅角现场采集工作面顶板处的岩样；

（三）将步骤（二）采集的岩样在实验室加工成标准煤岩试件，测试原始岩石孔隙率 n_s、渗透率 K_s和碎胀系数 K_r；

碎胀后岩石孔隙率 n为：；

碎胀后采空区渗透率 K为：；

（四）根据步骤（三）计算的采空区渗透率，建立上隅角瓦斯浓度的数值计算模型；

（五）根据上隅角瓦斯浓度的数值计算模型，确定钻孔参数。

步骤（四）中的数值计算模型为：

式中：为上隅角瓦斯浓度；L为钻孔间距，m；r为钻孔直径，m；M_g为瓦斯气体的分子量； R为理想气体常数；Q为工作面瓦斯涌出量；为模型常数；v为工作面巷道风速；K为采空区渗透率；e为自然常数。