矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法及其应用

本发明属于煤矿瓦斯治理领域，具体地，涉及矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法及其应用。

背景技术：

1、穿层/顺层钻孔抽采是目前矿井采倔工作面常用的抽采技术措施，在降低工作面煤层瓦斯方面起着重要的作用，煤层瓦斯预抽钻孔的设计方案及布置方式的确定主要依据钻孔的有效抽采半径，同时，有效抽采半径也是影响钻孔瓦斯预抽效果的主要因素，直接关系到预抽钻孔布置密度和预抽时间的长短等。有效抽采半径确定过大，若抽采时间短则抽采钻孔之间会形成抽采空白区，无法彻底消除煤层的突出危险性，给安全生产带来极大的安全隐患，抽采时间长则会降低煤矿生产进度，影响生产效益；若有效抽采半径确定过小，虽然会在一定程度上提高瓦斯抽采率，增大瓦斯抽采量，但也增加了不必要的钻孔施工量和成本负担，而且易于导致串孔，浪费大量的人力、物力。因此，准确确定穿层/顺层钻孔的有效抽采半径在矿井瓦斯抽采工作中起着重要的作用。

2、现有工作面穿层/顺层钻孔抽采治理技术路线中，群孔作业时的布孔间距仍然是以单孔有效抽采半径的测量为依据的，没有充分考虑到群孔抽采作业时相邻钻孔之间的相互干扰条件及其叠加效应(其原理如图4所示)，因此在井下煤层瓦斯抽采中，把单孔有效抽采半径作为群孔抽采布孔的依据不合理，从而导致钻孔间距设置不科学，导致瓦斯治理成本高、抽采钻孔布置密集，钻孔施工周期长、劳动强度高等技术问题。

3、由此，亟待加以改进。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于解决上述技术问题。

2、基于本发明的一个目的，本申请提出的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，包括如下步骤：

3、s1.测点的选择：在方便施工的无抽采或无采动影响且断裂构造不发育、顶底板完整、无滴水及淋水的原始煤层布置测点，而且是原始煤层的煤厚较大(一般在0.8m以上)、瓦斯含量较高的区域(一般在6m3/t以上)；

4、s2.测定钻孔的设置：测定钻孔包括抽采孔和单孔检测孔、群孔检测孔，且抽采孔的孔径为94～113mm，孔深不小于30m，单孔检测孔及群孔检测孔的孔径为94～113mm，孔深为20m±0.1m；

5、顺层抽采条件下，并排设置3个抽采孔，编号抽1～抽3，单孔检测孔2组，分别位于抽1和抽3外侧；群孔检测孔2组，1组群孔检测孔位于抽1和抽2之间，另一组群孔检测孔位于抽2和抽3之间；抽采孔施工过程中，采用风力排粉，孔深不小于30m；且在钻进过程中采用快速法测试原始煤层瓦斯含量、原始瓦斯压力及孔内200mm深瓦斯浓度，成孔后立即封孔，封孔深度不小于8m，封孔管φ32-50mmpvc管，然后正常联网抽采。

6、穿层抽采条件下，呈矩形阵列设置4个抽采孔，编号抽a～抽d，其中抽a与抽d呈对角设置，抽b与抽c呈对角设置，单孔检测孔2组，分别位于抽a和抽c外侧；设置7个群孔检测孔，位于抽a和抽d的对角线方向上；抽采孔施工过程中，岩段采用水力排渣，煤段采用风力排粉，各穿岩钻孔岩孔段长度20m±为宜，不宜太深或太浅，既保证测定煤层不受采动影响，又有利于控制孔斜等。钻进至煤层中时第二杆后取煤粉样采用快速法测试原始煤层瓦斯含量、原始瓦斯压力及孔内200mm深瓦斯浓度，见顶后停止钻进。然后，更换冲孔钻头冲孔卸压，硬煤/软煤卸煤量为0.5～1.2t/m，也可采取其他卸压措施。抽采孔成孔后立即封孔，封孔深度不小于5m，封孔管φ32-50mmpvc管，然后正常联网抽采。

7、s3.观测：连续测试抽采孔的抽采浓度和流量，至测定钻孔设定观测时间结束；测试检测孔内残余瓦斯含量、残余瓦斯压力及孔内200mm深瓦斯浓度；

8、s4.确定群孔抽采有效半径：依据给定的抽采后残余瓦斯含量临界值和检测孔测试结果，并根据残余瓦斯含量法确定群孔抽采有效半径。

9、优选地，步骤s2中，每组单孔检测孔中包括5个单孔检测孔，每组群孔检测孔中包括5个群孔检测孔。

10、优选地，步骤s2中，先设置抽采孔，待抽采孔观测结束后再施工单孔检测孔和群孔检测孔。

11、优选地，步骤s3中，设定观测时间为2～3个月，连续测试抽采孔的抽采浓度和流量包括：

12、抽采前5天每日观测不少于1次，5-15天每2天观测不少于1次，以后每3-5天观测不少于1次。

13、优选地，步骤s4中，包括对测试结果进行均一化处理，均一化处理是以最大瓦斯含量测试结果为基础，将各测点瓦斯残余含量除以实测原煤含量与最大瓦斯含量的比值作为最终分析使用的瓦斯残余含量。

14、基于本发明的另一个目的，本发明提出了上述矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法在煤矿瓦斯抽采钻孔布置中的应用。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本申请提出的群孔抽采有效半径的测定方法，能够为矿井煤层瓦斯群孔抽采作业时有效抽采半径的确定提供新的更加可靠的测量依据，并有利于大幅减少抽采钻孔的布置数量，降低井下瓦斯抽采成本。同时还有利于缩短钻孔的施工周期、减小钻孔的工作量，降低瓦斯抽采施工的劳动强度。

技术特征：

1.矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，其特征在于：步骤s2中，每组单孔检测孔中包括5个单孔检测孔，每组群孔检测孔中包括5个群孔检测孔。

3.根据权利要求1所述的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，其特征在于：步骤s2中，先设置抽采孔，待抽采孔观测结束后再施工单孔检测孔和群孔检测孔。

4.根据权利要求1所述的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，其特征在于:步骤s3中，设定观测时间为2～3个月，连续测试抽采孔的抽采浓度和流量包括：

5.根据权利要求4所述的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法，其特征在于:步骤s4中，包括对测试结果进行均一化处理，均一化处理是以最大瓦斯含量测试结果为基础，将各测点瓦斯残余含量除以实测原煤含量与最大瓦斯含量的比值作为最终分析使用的瓦斯残余含量。

6.权利要求1～5中任一项所述的矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法在煤矿瓦斯抽采钻孔布置中的应用。

技术总结本发明属于煤矿瓦斯治理领域，具体地，涉及矿井煤层瓦斯群孔抽采有效半径测定方法及其应用,包括有如下步骤：S1.测点的选择；S2.测定钻孔的设置；S3.观测；S4.确定群孔抽采有效半径。本申请提出的群孔抽采有效半径的测定方法，能够为矿井煤层瓦斯群孔抽采作业时有效抽采半径的确定提供新的更加可靠的测量依据，并有利于大幅减少抽采钻孔的布置数量，降低井下瓦斯抽采成本。同时还有利于缩短钻孔的施工周期、减小钻孔的工作量，降低瓦斯抽采施工的劳动强度。技术研发人员：王恩营,王曜,李宝平,高翠玲,司葵芳,王历伟,向中林,赵秋芳受保护的技术使用者：河南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15