汾 西矿业双柳矿瓦斯抽采半径考察 方案
一 、 为什么
煤矿瓦斯抽放就是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸与煤与瓦斯突出灾害得重要措施。衡量瓦斯抽放工作优劣得二个主要指标就是瓦斯抽放率与瓦斯抽放量。提高抽放瓦斯效果得主要途径为:在瓦斯抽放时,尽可能地设法多抽瓦斯,不断扩大抽放瓦斯得范围。同时,在提高煤层透气性上加强研究,不断改进与提高抽放工艺、系统与设备。钻孔间距就是影响瓦斯抽放效果得重要因素,钻孔间距过大,在抽放范围内容易形成抽放盲区;钻孔间距过小,容易造成人力与物力得浪费。所以瓦斯抽放钻孔得布置应以钻孔得有效抽放半径为依据,而抽放半径得测定目前还没有一个规范得标准,如何考察测定就是需要解决得主要问题。
二 、 就是什么
煤矿瓦斯抽采半径就是一个随抽采时间变化得幂函数关系式,X 坐标就是时间(d),Y 坐标就是半径(m),通常说抽采半径就是指 3 个月得预抽期(也有说 6 个)。现场测定通常采用压降法或流量法,也可采用示踪气体跟踪法。
压降法:施工几个钻孔封好孔后测定瓦斯压力,其中,预留一个孔先不施工,等其她几个瓦斯压力较稳定后再施工。施工后封抽放,记录抽放得开始时间,观察各钻孔瓦斯压力得变化,发生突变时,认为抽放影响到了,记录抽放时间与不同钻孔得距离相对应得几组离散点,通过这些离散点拟合一个幂函数曲线,确定抽采半径。
流量法:与压降法类似,不过就是封孔后每天测定钻孔得流量,等流量突然增大时表示抽放时间影响到了。
示踪气体法:一般采用 FS 6 ,一般一组施工三个钻孔,中间得充示踪气体,两边不同得间距施工抽放孔,然后每天从抽放孔内抽出一些气体,观察里面有没有示踪气体,发现有且等级较高时,认为抽放影响到了。
三 、 怎么 办
1 1 、 钻孔施工条件 为保证瓦斯抽放半径测定结果得科学性、可靠性,试验区域得选择必须满足以下条件: ①必须选择未进行过瓦斯抽放得原始煤层; ②最好选择可以施工穿岩钻孔得区域,否则必须选择新暴露得煤巷掘进工作面; ③必须保证各钻孔终孔位置距离煤层暴露点最小距离不小于 10m; ④必须保证在整个测试过程中测试区域不受采动影响; ⑤方便接入抽放系统,并可独立测定抽放参数。
2 2 、 测定钻孔布置
根据以上条件并结合试验地点得实际条件,均选定新暴露得煤巷进行钻孔布置: ( ( 1) 采 用顺层孔 测 定
①在煤层巷中,顺煤层得预留孔两侧分别施工距预留孔(流量法为考察孔)得平行顺层孔(压降法为考察孔), 左侧孔 1 号 1、5m、3 号 2、5m、5 号 3、5m、7 号 4、5m、9 号 5、5m;右侧孔 2 号 2、0m、4 号 3、0m、6号 5、0m、8 号 6、0m、10 号 7、0m。孔深 50m,孔径 75mm,封孔深度 12m。10 个施工前后时相差系数不超过 30%,同时,并按装测定仪器仪表。测定孔就序后立即施工预孔,孔深 50m,孔径 75mm,封孔深度 12m,合茬抽放。记录起始时间及相关参数(压力、流量、瓦斯浓度、瓦斯涌出初速度变化)等。
每天三班定时记录测定钻孔瓦斯抽放参数(累计时间为三个月)。
将各观察孔不同抽放时间得瓦斯浓度、瓦斯涌出初速度随抽放时间变化绘制曲线,分析数据。将各观察孔不同抽采时间得瓦斯浓度、瓦斯压力、瓦斯混合流量及涌出初速度随抽打时间变化绘制曲线,分析数据。
② 半径考察方法
i、流量法: 煤层顺层平行孔在施工好全部为闭孔,开始考察时从 1 号孔依次打开,打开得孔为前一孔已抽采影响到得孔,考察后随即关闭。1 号孔为开始抽采即打开,待考察孔(合茬抽采管路前段安装流量表与压力表)瓦斯浓度、压力降低,混合流量增在后关闭。
ii、压降法: 煤层顺层平行孔在施工好全部安压力表,预留孔合茬抽采,观察1～10 号孔得压力变化。
③孔口抽采负压固定在 13kPa。
( ( 1) 采 用 穿 层孔 测 定
方法同上,穿层孔需突煤层全厚至岩层50mm, 穿层孔为垂直于煤层,封孔深度不少于 8m。
3 3 、 抽 采效果考察
为了评价该钻孔得抽采瓦斯效果,需要确定该区域得抽放瓦斯量,式(3)就是估算煤层瓦斯量 M 得计算公式: M=X(Vρ-m)
(1) 式中:X—试验区原煤瓦斯含量,m3 /t V—试验区原煤体积,m3 ; ρ—试验区原煤得视密度,t 。
三个月后此区域得瓦斯抽采量、煤体残余瓦斯量(取芯测定)、瓦斯抽采率。
钻孔抽采时间必须根据采、掘接替所允许得抽放时间,要求得抽放率与煤层透气性等因素确定,但钻孔得有效抽放时间不应超过极限抽放时间 T j ,T j 可按如下方法确定: T j 可按如下方法确定: K=Q f / Q i
=1-exp(-αT j )
(2) 式中 : K—钻孔瓦斯抽放有效性系数,取 K=9 5 % ; Q f —钻孔累计抽放瓦斯量,m 3 ; Q i —瓦斯极限抽放量,m 3 ; T j —极限抽放时间,,d;
α—钻孔瓦斯流量衰减系数,d -1 。一般取 K=9 5 % ,由式(2)得: T j =3/α
(3) 4、 考察结果分析 (1) ) 钻孔瓦斯浓度考察结果分析
( ( 2) 钻孔瓦斯 流量 考察结果分析
( ( 3) 钻孔瓦斯 压力 考察结果分析
( ( 4) 钻孔瓦斯流量衰减系数 察结果分析
综上分析后将 75mm 抽放钻孔得 60d 有效抽放半径确定为 R,极限抽放时间内 R 得最大值即 R max 。
综合考虑 R 得影响因素(抽放时间 t、抽放负压 P、α),R 有如下性质:在 P 一定时,R 与 t 成某种函数关系,该函数在 t=60d 处可导,且关于t 收敛;在 t 一定时,P 越大 R 越大,但总不会超过 R max 。据此分析观察数据,应用高斯牛顿法,得出如下结论:在抽放率达到 30%(抽放效果理想时得抽放率最小值)及以前抽放半径与抽放时间成线性关系,且与 P,α有
关;当抽放率大于 30%以后抽放半径与抽放时间符合另一种复合函数关系。原则上抽放时间不应超过 T j ,因为抽放 T j 以后 R 几乎不再增大。
5 5 、结论
确 定 R、R max 与 T j 。
附:1、钻孔施工现场记录表; 2、抽采半径现场考察记录表; 3、各孔参数整理分析表。
钻 孔施工现场记录表
地点
钻孔编号 钻孔地点 倾角(°) 水平角(°) 见煤深度(m) 穿煤深度(m) 终孔深度(m) 封孔深度(m) 1
2
3
4
5
6
7
8
9
抽 采半径现场考察记录表
2015 年
月
日
记录人
孔号 浓度 流量 压力 瓦斯涌孔速度 钻孔瓦斯衰减 累计抽采时间 其她 备注 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
各 孔 参 数整理分析表
孔 号: :
日期
浓度 流量 压力 瓦斯涌孔速度 钻孔瓦斯衰减 累计抽采时间 其她
