基于壓降法確定本煤層鉆孔有效抽采半徑.pdf

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1、2015年第40卷第4期能源技術(shù)與管理Vo1．4ONo．4EnergyTechnologyandManagement71doi：10．3969／j．issn．1672-9943．2015．04．027基于壓降法確定本燥層鉆孔有效抽半徑牛建飛(山西省襄垣縣煤炭工業(yè)局，山西襄垣046200)[摘要]本煤層瓦斯抽采中鉆孔抽采半徑是確定瓦斯抽采效果好壞的重要數(shù)據(jù)。為了測(cè)定七一新發(fā)煤業(yè)現(xiàn)行抽采條件下本煤層抽采鉆孔的有效影響半徑，在不同鉆孔間距條件下采用壓降法，根據(jù)瓦斯壓力變化測(cè)定了抽采鉆孔有效抽采半徑。確定了七一新發(fā)煤業(yè)采用孔徑94mm的鉆孔進(jìn)行本煤層瓦斯抽采20d時(shí)，有效影響半徑為1．5m，這與

2、以往測(cè)試結(jié)果相符，這對(duì)該礦的瓦斯抽采及防治工作具有重要意義。[關(guān)鍵詞]本煤層鉆孔；抽采鉆孔有效抽采半徑；鉆孔間距；壓降法；瓦斯抽采[中圖分類號(hào)]TD713+．3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B[文章編號(hào)]1672-9943(2015)040713為94mm，孔深均為110m。1號(hào)孑L與抽采支管相0引言連，待2號(hào)孔壓力穩(wěn)定后，1號(hào)孑L進(jìn)行正常的抽礦井瓦斯防治中瓦斯抽采是最有效的方法之采，觀察2號(hào)孔壓力變化情況。每日8：30對(duì)壓力一，本煤層瓦斯抽采中鉆孔有效抽采半徑是評(píng)判變化情況進(jìn)行記錄，測(cè)試期限為20d。瓦斯抽采效果的重要參數(shù)，準(zhǔn)確測(cè)定鉆孑L的有效抽采半徑對(duì)礦井瓦斯防治工作具有重要意義。目前國內(nèi)測(cè)定鉆孔有

3、效抽采半徑，常用的測(cè)定方法有流量法?、計(jì)算機(jī)模擬確定鉆孑L有效抽采半徑法[2-3]、氣體示蹤法等]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，受井下條件限制，采用上述方法測(cè)試時(shí)非常困難，本次選用壓降法試驗(yàn)分析測(cè)定本煤層抽采鉆孔的有效影響半徑。注：1號(hào)鉆孔為抽采孔；2?345號(hào)鉆孔為測(cè)壓觀察孔1壓降法測(cè)試定義及方案設(shè)計(jì)圖1鉆孔布置示意圖1．2．2封孔方案1．1壓降法測(cè)試定義封孔選用水泥砂漿的封孔方式，封孔示意圖工作面進(jìn)行本煤層瓦斯預(yù)抽時(shí)，在抽采鉆孔如圖2所示。封孔時(shí)為保證封孔質(zhì)量，待水泥砂漿內(nèi)的抽采負(fù)壓和煤體內(nèi)瓦斯自然流動(dòng)共同作用注入后，穩(wěn)定24h之后按設(shè)壓力表。待2、3、4、5下，以鉆孔為軸心會(huì)形成瓦斯的徑向流

4、動(dòng)圈，煤體號(hào)鉆孔壓力均穩(wěn)定3d后，對(duì)1號(hào)孔進(jìn)行瓦斯抽內(nèi)瓦斯不斷流向抽采鉆孔，形成以鉆孔為中心的采。觀察2、3、4、5號(hào)本煤層鉆孔壓力變化，如果類似圓形的瓦斯徑向流動(dòng)圈，這個(gè)徑向流動(dòng)圈的2、3、4、5號(hào)觀測(cè)鉆孑L測(cè)定的瓦斯壓力值都比未抽半徑可稱為抽采半徑；抽采時(shí)間越長(zhǎng)，抽采半徑流采前下降20％以上，說明該觀測(cè)孔處于鉆孔的徑動(dòng)圈影響范圍就越大，一直到煤體內(nèi)瓦斯壓力和向影響圈范圍內(nèi)，觀測(cè)孔徑向影響圈最遠(yuǎn)距離視抽采負(fù)壓之間的負(fù)壓差不足以抽動(dòng)煤體內(nèi)瓦斯為為鉆孔的有效抽采半徑。止。在這個(gè)圓形瓦斯徑向流動(dòng)圈內(nèi)瓦斯壓力會(huì)逐漸下降，所以在抽采鉆孑L周邊布置觀測(cè)孑L，可以對(duì)抽采鉆孔有效抽采半徑進(jìn)行觀測(cè)。1．

5、2測(cè)試方案及設(shè)計(jì)1．2．1鉆孔的設(shè)計(jì)方案1．壓力表；2．球閥；3．4分鍍鋅鋼管；4．集氣管；5．棉紗；6．木楔此次試驗(yàn)1號(hào)鉆孔為抽采鉆孔，2、3、4、5號(hào)7．水泥砂漿；8．擋板；9．注漿管；10閘閥鉆孔為觀測(cè)孔，鉆孔布置如圖1所示。設(shè)計(jì)孔徑均圖2瓦斯壓力測(cè)定封孑L示意圖2015年8月72牛建飛基于壓降法確定本煤層鉆孔有效抽采半徑Aug．，2015表2抽采前后瓦斯壓力觀測(cè)子L降低情況2壓降法現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)2．15001工作面概況此次試驗(yàn)地點(diǎn)為七一新發(fā)煤業(yè)有限公司5001回剛頤槽，煤層的透氣性系數(shù)為0．554m2／(MPa·d)，原始瓦斯含量為5．12～9．37m3／t，煤層穩(wěn)定程度為較穩(wěn)定，全區(qū)

6、可采。該工作面位于井田的西北部，根據(jù)圖3和表2中4個(gè)壓力觀測(cè)孔的壓力變3號(hào)煤層為分叉煤層，分為3上煤層和3號(hào)煤層?；厔?shì)進(jìn)行分析可知：3上煤層厚度1．5-2．66in，平均厚度2ITI，煤層直接(1)1號(hào)抽采鉆孔24h不間斷抽采后，2-5號(hào)頂主要為細(xì)砂巖，平均厚3．53in；老頂為細(xì)一中粒壓力觀測(cè)孔的瓦斯壓力值下降均在20％以上，說砂巖，厚1．50～7．571TI。距3號(hào)煤層層間距0．80—明鉆孔都在抽采有效半徑內(nèi)。15．53nl，一般為6．68ITI。(2)2號(hào)壓力觀測(cè)孔在抽采后直線下降，到第2_2測(cè)試過程中注意事項(xiàng)10d時(shí)降到0MPa，壓力降低百分比達(dá)100％，說利用壓降法進(jìn)行本煤層

7、抽采鉆孔的抽采半徑明此時(shí)2號(hào)孔在鉆孔的有效抽采半徑內(nèi)。測(cè)試過程中必須注意的事項(xiàng)如下：①在1～5號(hào)鉆(3)3號(hào)壓力觀測(cè)孑L在抽采前8d出現(xiàn)直線孔施工過程中按照設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格施工孔間距，并下降的趨勢(shì)，第8d開始出現(xiàn)緩慢下降，第19d下保證鉆孔處于同一水平：②鉆孔注入水泥砂漿時(shí)，降到0．02MPa，壓力降低百分比達(dá)到93．55％，說要嚴(yán)把封孔質(zhì)量關(guān)，確保所有觀測(cè)孔不漏氣，待篩明此時(shí)3號(hào)壓力觀測(cè)孔處于有效抽采半徑內(nèi)。管反水后停止注入水泥砂漿：