基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径

图 ３㊀ 瓦斯抽采流量曲线
并且后期测试数据拟合曲线的衰减系数要小于测试 数据拟合曲线的衰减系数ꎮ 表明抽采 ２０ ｄ 时ꎬ 抽采 钻孔开始对考察孔瓦斯抽采流量造成影响ꎮ 在连管 抽采 ２７ ~ ３０ ｄ 后ꎬ 该考察孔瓦斯抽采流量波动逐渐 趋于稳定ꎮ 抽采钻孔影响半径达到 １������ ２ ｍꎮ ㊀ ㊀ ３) 由图 ３ｃ 可知ꎬ４ 号考察孔在连管抽采 ２３ ｄ 数略大于测试数据拟合曲线的衰减系数ꎮ 后ꎬ瓦斯抽采流量开始略有起伏波动ꎻ２ 条拟合曲线 近似平行无交叉ꎬ后期测试数据拟合曲线的衰减系 ㊀ ㊀ 在连管抽采 ３５ ｄ 后ꎬ抽采钻孔依然未能影响到 明显的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ伏波动ꎻ说明在新安煤矿现用封孔工艺㊁抽 采负压及钻孔直径的条件下ꎬ 本煤层钻孔经历 ４５ ｄ 的抽采后ꎬ有效影响半径未能达到 １������ ５ ｍꎮ 煤层抽采钻孔的有效影响半径可达 １������ ２ ｍꎮ ㊀ ㊀ 综上所述ꎬ 本煤层钻孔经历 ３０ ｄ 的抽采期ꎬ 本
条件下采用瓦斯抽采流量法ꎬ根据瓦斯抽采流量的变化确定了抽采钻孔的有效影响半径ꎮ 结果表明:
Ｄｅｒｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｉｎ － Ｓｅａｍ Ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇａｓ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｆｌｏｗ Ｍｅｔｈｏｄ
２.Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ＤｉｖｉｓｉｏｎꎬＹｉｍａ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＬｉｍｉｔｅｄꎬＹｉｍａ㊀ ４７２３００ꎬＣｈｉｎａ) (１.Ｘｉｎ̓ａｎ Ｃｏａｌ ＭｉｎｅꎬＨｅｎａｎ Ｄａｙｏｕ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬｉｍｉｔｅｄꎬＬｕｏｙａｎｇ㊀ ４７１８４２ꎬＣｈｉｎａꎻ
) ꎬ男ꎬ河南三门峡人ꎬ工程师ꎬ现任河南大有能源股份有限公司新安煤矿总工程师ꎮ
引用格式:李书文ꎬ张智峰ꎬ宣德全. 基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径[ Ｊ] . 煤炭科学技术ꎬ２０１４ꎬ４２(４) :４３－４５. Ｍｅｔｈｏｄ[ Ｊ] .Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１４ꎬ４２(４) :４３－４５.
ＬＩ Ｓｈｕ￣ｗｅｎꎬＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ￣ｆｅｎｇꎬＸＵＡＮ Ｄｅ￣ｑｕａｎ.Ｄｅｒｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｎ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｉｎ－Ｓｅａｍ Ｂｏｒｅｈｏｌｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇａｓ Ｄｒａｉｎａｇｅ Ｆｌｏｗ
４３
２０１４ 年第 ４ 期
煤炭科学技术
０㊀ 引㊀ ㊀ 言
㊀ ㊀ 目前在测试钻孔有效影响半径时ꎬ 常用的测定 方法有压降法 径法
[２] [１]
采半径的考察依据ꎮ 故笔者通过瓦斯抽采流量法试 验分析测试点本煤层抽采钻孔的有效影响半径ꎬ 并 通过参考以往该采区所测试的有效影响半径判断流 量法测试的可靠性ꎮ ㊁计算机模拟确定钻孔有效抽采半
[３－８]
采用上述方法在现场进行测试时非常困难ꎬ 且以前 所用的瓦斯抽采流量法未能充分考虑抽采钻孔本身 对煤层的卸压增透效果 负指数方程的关系
[９－１１]
㊁气体示踪法等
ꎮ 然而受井下条件限制ꎬ ꎮ 根据研究可知煤层钻
１㊀ 试验方案设计
１４２００ 上平巷新掘巷道段内ꎬ 试验点所采煤层属山 西组二１ 煤层ꎬ煤层普氏系数 ｆ 小于 ０������ ２ꎬ原始瓦斯含 量 ８ ~ １０ ｍ ３ / ｔꎬ平均密度 １������ ３９ ｔ / ｍ ３ ꎬ煤层层理为中等 １������ ０ ~ １������ ２ ｍꎮ 发育ꎮ 该采区以往测试 １ 个月的抽采影响半径为 ㊀ ㊀ １ ) 试 验 点 概 况ꎮ 此 次 试 验 安 排 在 新 安 煤 矿
孔瓦斯涌出量随时间的延长而逐渐衰减ꎬ 并呈现出
[１２－１５]
加ꎬ瓦斯涌出量具有明显波动㊁且不符合正常衰减规
ꎮ 可将 随着抽采时间的增
律 的考察孔确认为受到抽采影响ꎬ 并以此作为抽
收稿日期:２０１３－１２－２９ꎻ责任编辑:王晓珍㊀ ㊀ ＤＯＩ:１０.１３１９９ / ｊ.ｃｎｋｉ.ｃｓｔ.２０１４.０４.０１２ 作者简介:李书文( １９７０
㊀ ㊀ 待第 ２ 段聚氨酯送入钻孔并到位反应 １０ ｍｉｎ 后ꎬ再用水泥砂浆将孔口 ０������ ５ ｍ 段封堵并捣实ꎮ
图 ２㊀ 钻孔封孔示意
２㊀ 考察孔瓦斯抽采流量测试及分析
㊀ ㊀ 测试瓦斯抽采流量期间ꎬ１ 压在 １２ ~ １３ ｋＰａꎬ封孔管接口处也无明显漏气现象ꎮ 在进行测试时ꎬ由于 １ 号考察孔距抽采钻孔的间距 过小( 间距为 １������ ２ ｍ) ꎬ导致在抽采钻孔连管后ꎬ１ 号 孔内出现气流倒吸现象ꎬ 即 １ 号孔和抽采钻孔出现 串孔现象ꎬ遂不再观测 １ 号孔ꎮ ２ 期间及后期瓦斯抽采流量曲线如图 ３ 所示ꎮ ４ 号考察孔抽采 ４ 号考察孔抽采负
㊀ ㊀ 中间抽采钻孔保证持续连管抽采ꎬ 试验期间主 钻孔瓦斯抽采流量采用瓦斯抽采综合参数测定仪进 测试 １ 组数据ꎬ测试期限为 ３５ ｄꎮ
图 １㊀ 钻孔具体布置
要考察两侧考察孔抽采的瓦斯抽采流量变化情况ꎮ 行测试ꎬ要求前 ３ ｄ 每班测试 １ 组数据ꎬ３ ｄ 后每天 ㊀ ㊀ ３) 钻孔封孔方案ꎮ 采用新安煤矿本煤层钻孔 常用封孔方法ꎬ 即聚氨酯和 ø５０ ｍｍ 的塑胶管进行 封孔ꎮ 为提高钻孔封孔质量ꎬ 钻孔采用分段 ( 钻孔 里端用 ２ 段聚氨酯进行封孔ꎬ 孔口 ０������ ５ ｍ 采用水泥 配合封孔) 的方案进行封孔ꎬ如图 ２ 所示ꎮ ㊀ ㊀ 封 孔 时 ꎬ 要 求 将 第 １ 段 聚 氨 酯 在 １２０ ｓ 内 送 入
李书文１ ꎬ张智峰１ ꎬ宣德全２
摘㊀ 要:为了准确地测出新安煤矿现行抽采条件下本煤层抽采钻孔的有效影响半径ꎬ在不同钻孔间距 采用瓦斯抽采流量法确定的本煤层抽采钻孔的有效影响半径为 １.２ ｍꎬ这与以往的测试结果相符ꎬ 说 明采用瓦斯抽采流量法测定的本煤层抽采钻孔有效影响半径ꎬ可为现场钻孔间距布置提供依据ꎮ 关键词:抽采条件ꎻ本煤层钻孔ꎻ抽采钻孔有效影响半径ꎻ钻孔间距 中图分类号:ＴＤ７１２㊀ ㊀ ㊀ 文献标志码:Ａ㊀ ㊀ ㊀ 文章编号:０２５３ － ２３３６(２０１４)０４ － ００４３ － ０３
ＬＩ Ｓｈｕ￣ｗｅｎ １ ꎬＺＨＡＮＧ Ｚｈｉ￣ｆｅｎｇ １ ꎬＸＵＡＮ Ｄｅ￣ｑｕａｎ ２
Ａｂｓｔｒａｃｔ :Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｉｎ－ｓｅａｍ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｇａｓ ｐｒｅ－ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｘｉｎ̓ａｎ Ｍｉｎｅꎬｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｐａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓꎬｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｆｌｏｗ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒａ￣ ｄｉｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓ ｆｌｏｗ.Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｉｎ－ｓｅａｍ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｆｌｏｗ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ １.２ ｍ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｆｉｔｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ.Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｉｎ－ｓｅａｍ ｂｏｒｅｈｏｌｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｆｌｏｗ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ ｓｐａｃｅ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎꎻｉｎ－ｓｅａｍ ｂｏｒｅｈｏｌｅꎻｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｂｏｒｅｈｏｌｅꎻｓｐａｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ
㊀ 第 ４２ 卷第 ４ 期
㊀ ２０１４ 年 ４月
Ｃｏａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
煤炭科学技术
Ｖｏｌ������ ４２㊀ Ｎｏ������ ４㊀ Ａｐｒ.㊀ ２０１４㊀
基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径
(１. 河南大有能源股份有限公司 新安煤矿ꎬ河南 洛阳㊀ ４７１８４２ꎻ２������ 义马煤业集团股份有限公司 通风处ꎬ河南 义马㊀ ４７２３００)
４ 号孔ꎬ从而在数据的整个测试过程中ꎬ 未出现较为
李书文等:基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径
２０１４ 年第 ４ 期
[５] ㊀ 余㊀ 涛ꎬ卢㊀ 平ꎬ孙金华ꎬ等. 基于钻孔瓦斯流量和压力测定有 [６] ㊀ 王兆丰ꎬ周少华ꎬ李志强. 瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的数值计 [７] ㊀ 徐三民. 确定瓦斯有效抽采半径的方法探讨 [ Ｊ] . 煤炭工程师ꎬ [８] ㊀ 杜泽生. 平宝公司首山一矿已 ＿( １６－ １７) 煤层瓦斯抽采半径测 [９] ㊀ 曹新奇ꎬ辛海会ꎬ徐立华ꎬ等. 瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的测 [１０] ㊀ 杜泽生ꎬ罗海珠. 煤矿瓦斯有效抽采半径的测定计算方法 [ Ｊ] . [１１] ㊀ 郝富昌ꎬ刘明举ꎬ孙丽娟. 瓦斯抽采半径确定方法的比较及存 [１２] ㊀ 于不凡ꎬ王佑安. 煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册 [ Ｍ] . 北 [１３] ㊀ 俞启香. 矿井灾害防治理论与技术 [ Ｍ] . 徐州: 中国矿业大学 [１４] ㊀ 林柏泉ꎬ张建国. 矿井瓦斯抽采理论与技术 [ Ｍ] .２ 版. 徐州: 中 [１５] ㊀ 柴㊀ 磊ꎬ史宗保ꎬ魏平儒. 鹤壁二 １ 煤层穿层钻孔测试抽采半径 研究[ Ｊ] . 能源技术与管理ꎬ２０１０(２) :２９－３１. 国矿业大学出版社ꎬ１９９６. 出版社ꎬ２００７. 京:煤炭工业出版社ꎬ２００５. 在问题研究[ Ｊ] . 煤炭科学技术ꎬ２０１２ꎬ４０(１２) :５５－５８. 煤炭科学技术ꎬ２００９ꎬ３７(２) :５９－６２. 定[ Ｊ] . 煤炭工程ꎬ２００９(９) :８８－９０. 定[ Ｊ] . 煤矿安全ꎬ２０１０ꎬ４１(２) :６１－６４. １９９６ꎬ２３(３) :５３－５５. 算方法[ Ｊ] . 煤炭工程ꎬ２０１１(６) :８２－８４. 效抽采半径[ Ｊ] . 采矿与安全工程学报ꎬ２０１２ꎬ２９(４) :５９６－６００.
第 ４２ 卷
㊀ ㊀ ２) 钻孔设计方案ꎮ 试验共布置 ２ 组钻孔 ( 间距 不低于 １０ ｍ) ꎬ每组设计 ３ 个ꎬ 两侧为考察孔ꎬ 中间 为抽采钻孔ꎮ 钻孔具体布置如图 １ 所示ꎮ
钻孔ꎬ将第 ２ 段聚氨酯在 ６０ ｓ 内送入钻孔并到位ꎻ 整个过程不得超过 ３ ｍｉｎꎬ以防止聚氨酯反应膨胀过 快堵塞钻孔而导致封孔失败ꎮ
㊀ ㊀ １) 由图 ３ａ 可知ꎬ２ 号考察孔在连管抽采 ５ ｄ 后ꎬ 瓦斯抽采流量波动异常ꎻ 抽采 １０ ｄ 后ꎬ 瓦斯抽采流 量下降明显ꎬ 逐渐稳定并趋于零 ( 因 ２ 号孔数据波 动明显ꎬ可直观判断出经历近 １０ ｄ 的抽采即受到抽 采钻孔影响ꎬ故未对 ２ 号孔后期数据进行拟合) ꎮ ㊀ ㊀ ２ 号考察孔起伏波动并趋于零ꎬ 表明该孔 ( 距抽 采钻孔 １������ ８ ｍ 处) 在经历 ５ ｄ 的连管抽采后ꎬ钻孔周 边瓦斯赋存情况开始受到抽采钻孔的影响ꎬ 从而导 致考察孔瓦斯抽采流量出现起伏波动ꎬ 并急速下降 采后ꎬ有效影响半径可达 ０������ ９ ｍꎮ 趋于零ꎮ 说明在新安煤矿在现用封孔工艺㊁ 抽采负 压及钻孔直径的条件下ꎬ本煤层钻孔经历 １０ ｄ 的抽 ㊀ ㊀ ２) 由图 ３ｂ 可知ꎬ３ 号考察孔连管抽采 １８ ｄ 后ꎬ 由于受抽采钻孔的影响ꎬ实测流量的降幅增大ꎬ在经 历了近 １０ ｄ 的起伏后ꎬ瓦斯抽采流量开始逐渐趋于 ４４ 稳定ꎮ ２ 条拟合曲线在抽采进行 ２０ ｄ 左右处交接ꎬ