汾 西礦業(yè)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(zāi)害得重要措施。衡量瓦斯抽放工作優(yōu)劣得二個主要指標(biāo)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(shè)法多抽瓦斯,不斷擴(kuò)大抽放瓦斯得范圍。同時,在提高煤層透氣性上加強(qiáng)研究,不斷改進(jìn)與提高抽放工藝、系統(tǒng)與設(shè)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(nèi)容易形成抽放盲區(qū);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(yīng)以鉆孔得有效抽放半徑為依據(jù),而抽放半徑得測定目前還沒有一個規(guī)范得標(biāo)準(zhǔn),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(shù)關(guān)系式,X 坐標(biāo)就是時間(d),Y 坐標(biāo)就是半徑(m),通常說抽采半徑就是指 3 個月得預(yù)抽期(也有說 6 個)。現(xiàn)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(yù)留一個孔先不施工,等其她幾個瓦斯壓力較穩(wěn)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(fā)生突變時,認(rèn)為抽放影響到了,記錄抽放時間與不同鉆孔得距離相對應(yīng)得幾組離散點,通過這些離散點擬合一個冪函數(shù)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(nèi)抽出一些氣體,觀察里面有沒有示蹤氣體,發(fā)現(xiàn)有且等級較高時,認(rèn)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(jié)果得科學(xué)性、可靠性,試驗區(qū)域得選擇必須滿足以下條件: ①必須選擇未進(jìn)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(qū)域,否則必須選擇新暴露得煤巷掘進(jìn)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(qū)域不受采動影響; ⑤方便接入抽放系統(tǒng),并可獨立測定抽放參數(shù)。

　2 2 、 測定鉆孔布置

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

　①在煤層巷中,順煤層得預(yù)留孔兩側(cè)分別施工距預(yù)留孔(流量法為考察孔)得平行順層孔(壓降法為考察孔), 左側(cè)孔 1 號 1、5m、3 號 2、5m、5 號 3、5m、7 號 4、5m、9 號 5、5m;右側(cè)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(shù)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(yù)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(guān)參數(shù)(壓力、流量、瓦斯?jié)舛取⑼咚褂砍龀跛俣茸兓?等。

　每天三班定時記錄測定鉆孔瓦斯抽放參數(shù)(累計時間為三個月)。

　將各觀察孔不同抽放時間得瓦斯?jié)舛取⑼咚褂砍龀跛俣入S抽放時間變化繪制曲線,分析數(shù)據(jù)。將各觀察孔不同抽采時間得瓦斯?jié)舛取⑼咚箟毫Α⑼咚够旌狭髁考坝砍龀跛俣入S抽打時間變化繪制曲線,分析數(shù)據(jù)。

　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(guān)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?jié)舛取毫档?混合流量增在后關(guān)閉。

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

　③孔口抽采負(fù)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(qū)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(qū)原煤瓦斯含量,m3 /t V—試驗區(qū)原煤體積,m3 ; ρ—試驗區(qū)原煤得視密度,t 。

　三個月后此區(qū)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(jù)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(yīng)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(shù),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(shù),d -1 。一般取 K=9 5 % ,由式(2)得: T j =3/α

　(3) 4、 考察結(jié)果分析 (1) ) 鉆孔瓦斯?jié)舛瓤疾旖Y(jié)果分析

　( ( 2) 鉆孔瓦斯 流量 考察結(jié)果分析

　( ( 3) 鉆孔瓦斯 壓力 考察結(jié)果分析

　( ( 4) 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 察結(jié)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(nèi) 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(fù)壓 P、α),R 有如下性質(zhì):在 P 一定時,R 與 t 成某種函數(shù)關(guān)系,該函數(shù)在 t=60d 處可導(dǎo),且關(guān)于t 收斂;在 t 一定時,P 越大 R 越大,但總不會超過 R max 。據(jù)此分析觀察數(shù)據(jù),應(yīng)用高斯牛頓法,得出如下結(jié)論:在抽放率達(dá)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(guān)系,且與 P,α有

　關(guān);當(dāng)抽放率大于 30%以后抽放半徑與抽放時間符合另一種復(fù)合函數(shù)關(guān)系。原則上抽放時間不應(yīng)超過 T j ,因為抽放 T j 以后 R 幾乎不再增大。

　5 5 、結(jié)論

　確 定 R、R max 與 T j 。

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

　鉆 孔施工現(xiàn)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(xiàn)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(shù)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

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