基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术

针对现有煤层瓦斯有效抽放半径测定方法实用性差的问题,基于瓦斯压力和瓦斯含量的抛物线方程关系,推导出瓦斯压力变化与瓦斯抽采率的关系,发明了基于瓦斯含量的相对压力测定有效半径技术。利用瓦斯压力随抽放时间的变化情况确定煤层瓦斯抽放半径与抽放时间的关系,进而确定抽放钻孔间距、抽放时间等抽放参数,避免了在设计抽放钻孔过程中出现抽放空白带和钻孔的无效重叠,提高了煤层瓦斯的抽采率。     

瓦斯抽采半径及合理布孔间距测定

马家田煤矿21064工作面采用顺层钻孔抽采瓦斯作为区域防突措施。为了给瓦斯抽采钻孔的布置提供理论依据,需要确定瓦斯抽采半径以及合理的布孔间距。布孔间距是由瓦斯抽采钻孔有效半径决定的,采用压降法和示踪气体法测试抽采影响半径,采用压降法和流量法计算有效抽采半径。现场3组抽采观测孔连续采集50 d的钻孔瓦斯抽采参数,绘制了参数随时间变化曲线,分析得出了瓦斯抽采影响半径与预抽时间的关系公式,确定出抽采极限影响半径为5.4 m。M6煤层回采工作面抽采达标时瓦斯预抽率应不小于37.5%,分析瓦斯抽采流量规律得出M6煤层瓦斯抽采有效半径公式。对应不同预抽期,计算出M6煤层顺层预抽钻孔的理论最大孔间距分别为1.06、1.56、1.82、1.94、2.00 m,对应合理布孔间距分别取1.0、1.5、1.8、1.9、2.0 m。     

云盖山煤矿瓦斯治理钻孔有效抽放半径研究

针对不具备保护层开采条件的煤层,钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出最有效的措施之一。钻孔有效影响半径是进行抽采方法选择、确定钻孔布置参数以及评价抽采效果的重要依据,钻孔间距过大,抽采范围内容易形成抽采盲区,达不到消突的目的;钻孔间距过小,虽然一定程度上提高抽采率、增大抽采量,但增加了不必要的钻孔布置工程量,容易造成人力和物力的浪费。因此合理有效地施工抽采钻孔对突出煤层进行消突,已成为保安全、促生产过程中不可缺少的重要环节。为避免钻孔设计及施工的盲目性,提高抽采钻孔的利用率及施工速度,对抽采有效影响半径的测试和确定已成为当前的首要工作。     

乌兰煤矿8~#煤层瓦斯抽采钻孔有效半径考察分析

瓦斯抽采是防治煤矿突出瓦斯灾害事故的根本措施,而防突钻孔的有效抽采半径是影响瓦斯抽放效果最主要的参数之一。以乌兰煤矿为背景,通过现场测定与理论分析研究瓦斯抽采钻孔有效抽采半径,得出了不同水平煤层抽采半径与抽采时间的关系,确定了瓦斯抽采钻孔的有效抽采半径,为瓦斯抽采钻孔的合理布置提供科学依据,提高了防突措施的有效性。     

基于瓦斯抽采量的有效抽采半径数学模型及工程验证

钻孔有效抽采半径是煤层瓦斯抽采设计的主要参数。本研究确定了煤层预抽钻孔瓦斯抽采量与影响半径的变化规律,建立了利用瓦斯抽采量确定有效抽采半径的数学模型,并提出了模型参数确定方法。在兴隆煤矿进行了抽采钻孔周围瓦斯压力与瓦斯含量在抽采过程中变化的现场测定,根据模型与现场实测得出兴隆煤矿穿层预抽煤层瓦斯措施在抽采时间一定时的有效抽采半径,现场实测结果与模型计算结果基本一致。     

水力致裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为提高煤层的透气性,提高瓦斯抽放效果,采取水力致裂增透技术,分析了水力致裂钻孔的设计参数,通过对水力致裂前后的基础参数测试、瓦斯抽采浓度及抽采量的数据对比分析得出:水力致裂钻孔的有效控制半径为25m左右,在有效半径范围内,瓦斯抽放效果较好。     

水力致裂增透技术在瓦斯抽采中的应用

为提高煤层的透气性,提高瓦斯抽放效果,采取水力致裂增透技术,分析了水力致裂钻孔的设计参数,通过对水力致裂前后的基础参数测试、瓦斯抽采体积分数及抽采量的数据对比分析得出:水力致裂钻孔的有效控制半径为25 m左右,在有效半径范围内,瓦斯抽放效果较好。     

基于瓦斯抽采流量法确定本煤层钻孔有效影响半径

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,在不同钻孔间距条件下采用瓦斯抽采流量法,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。结果表明: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 m,这与以往的测试结果相符,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,可为现场钻孔间距布置提供依据。     

《不同瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的数值计算方法》

 摘要：为了节省煤矿井下瓦斯抽采半径的测定时间和合理布置抽采钻孔,根据突出煤层防治瓦斯、有效抽放半径合理布置的必要性和重要性,本文提出了利用变系数非线性瓦斯渗流方程来快速精确测定瓦斯抽采半径的数值计算方法。以重庆天府三矿为例,结合现场实测、实验室参数测定和理论计算,研究了不同布孔方式（顺层抽采钻孔、穿层抽采钻孔）的有效抽采半径。结果表明此方法能够方便、快速确定钻孔间距和抽采时间,对节省抽采半径的测定时间和合理布置钻孔有一定的实际意义。     

顺层钻孔瓦斯抽采半径及布孔间距研究

为合理确定本煤层瓦斯抽采钻孔的布孔间距,通过煤层瓦斯渗流场控制方程、煤体孔隙率和渗透率耦合方程及煤层变形场控制方程,建立了钻孔抽采条件下瓦斯渗流固气耦合数学模型;采用数值模拟计算方法,得出顺层瓦斯抽采钻孔的抽采半径,并推导出瓦斯抽采钻孔布孔间距与单钻孔抽采半径的关系式。以黄岩汇矿15107工作面为应用实例,通过在该工作面进行单钻孔和多钻孔瓦斯抽采试验,求算并验证了抽采半径及布孔间距与抽采半径关系式的正确性,为现场瓦斯抽采提供科学依据。     

基于达标抽采量的顺层预抽钻孔抽采半径确定方法

针对现有煤层瓦斯有效抽放半径测定方法实用性差的问题,尤其是压降法对封孔要求较高的问题,提出了基于抽采达标所需抽采量,进而计算出达标抽采时间来确定抽采半径的新方法。通过测试不同间距试验钻孔单日瓦斯抽采量随抽采时间的变化规律,然后确定总的抽采量并与达标抽采量作比较得出不同抽采间距的抽采时间,最终确定合理的抽采间距,并在正珠煤矿进行了现场试验。现场试验表明钻孔间距2 m组、3 m组、4 m组所在区域抽采达标所需预抽时间分别为236、260、273 d。根据抽采钻孔间距与抽采达标时间拟合公式,当设计预抽时间为240 d时,有效抽采半径为1 m。     

基于钻孔周边瓦斯压力的有效抽采半径精细化数值解算方法

针对煤层钻孔有效抽采半径表征不明晰的问题,首先确定了有效抽采半径所对应的瓦斯压力临界值,之后采用钻孔径向流场瓦斯压力表达式计算了钻孔周围瓦斯压力变化规律,通过现场实测数据验证了计算结果的可靠性,分析了抽采负压、透气性系数、钻孔半径、吸附常数等对煤层瓦斯压力分布的敏感性,最后根据临界瓦斯压力指标确定出了有效抽采半径,通过现场瓦斯瓦斯含量检测数据进行了验证,并推导了不同预抽时间下钻孔有效抽采半径与不同原始瓦斯压力的函数关系。研究结果表明,理论解算的瓦斯压力以及有效抽采半径值均与现场实测数据保持基本一致,瓦斯压力与抽采时间呈反比,与至钻孔的距离呈正比;抽采负压、透气性系数、钻孔半径、吸附常数b均与瓦斯压力呈负相关,吸附常数a则与瓦斯压力呈正相关;有效抽采半径随着抽采时间增加而增加,二者符合对数函数类型。通过推导出的有效抽采半径、预抽时间以及原始瓦斯压力函数关系式,能够方便快速计算得到对应的有效抽采半径,并确定合理的钻孔间距,对井下煤层瓦斯抽采钻孔精细化设计工作具有一定的理论意义。     

低透高突煤层气相压裂钻孔有效抽采半径的研究

为提高新元煤矿低透高突煤层的瓦斯抽放效果,对瓦斯抽采钻孔进行气相压裂后的瓦斯抽采半径进行了研究。通过理论分析得出,合理布置钻孔间距是提高瓦斯抽采量的有效方式,增加钻孔孔径和抽采负压受到诸多条件的限制。通过现场实测得出,原始钻孔瓦斯流量衰减系数为0.102/d～0.129/d,压裂后变为0.018/d～0.051/d,煤层由难抽采改造成为可以抽采的类型;原始钻孔在抽采60d后,瓦斯抽采半径维持在0.82m左右,压裂后的抽采半径从30d的1.62m逐渐增加到150d的3.52m,压裂后的抽采有效半径提高了2.1～4.3倍。研究将为低透高突煤层矿区的瓦斯抽采工程治理提供借鉴。     

瓦斯抽采半径测定与工程应用

为了治理工作面瓦斯,需要对煤层进行钻孔抽放或抽采利用,从而降低瓦斯煤层瓦斯含量,消除突出危险。工作面顺层钻孔作为常用的本煤层瓦斯治理手段被广泛应用,确定合理的布孔间距可以降低瓦斯治理成本。本次测试采用压力指标法及流量法对试验钻孔的瓦斯数据进行分析,得到了瓦斯影响半径、瓦斯有效半径随时间变化的函数关系,确定了该工作面合理的布孔间距和经济的抽采时间,并用于指导现场实施。通过对工作面一段时间抽采,预抽煤层瓦斯效果检验达标,现场应用结果与试验结果相符,证明钻孔有效半径的测定对本矿瓦斯治理工作有指导意义。     

压降法在顺层钻孔瓦斯抽采半径测定中的应用

煤矿瓦斯抽采是降低矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施。钻孔的封孔质量、直径、间距、深度、煤层透气性等都是影响瓦斯抽采效果的因素。钻孔间距合理布置不仅可以避免形成抽采盲区,而且可以降低人力和物力的浪费。抽采半径是确定钻孔间距的重要参数,因此准确测定钻孔的抽采半径,可以避免钻孔间距设计和施工的盲目性。本文通过在东曲矿28210底抽巷9号煤层抽采半径的测试,表明采用压降法测定顺层钻孔的抽采半径是有效、简单、可行的,测定得到的抽采半径对提高抽采效果、合理安排施工进度及防治煤与瓦斯突出具有十分重要的意义。     

中井煤矿9~#煤层瓦斯抽放半径测定

为了测定中井矿9~#煤层瓦斯抽放半径,采用钻孔压降法进行了现场测试。结果显示,该煤层瓦斯抽采有效半径与抽采时间有函数关系。以300 d的极限抽采时间来计算,该煤层的极限抽采半径为1.67 m。考虑现场实际,确定了当煤层抽采钻孔直径为?89 mm、抽采时间为150 d时,有效抽放半径为1.5 m。     

基于不同孔间距数值模拟的钻孔瓦斯抽采有效半径确定方法

为了测算本煤层顺层钻孔抽采有效半径,通过在实验室数值模拟和现场测试不同孔间距时瓦斯抽采效果,得出钻孔压力、瓦斯浓度与抽采有效半径之间的关系。实验表明:煤层透气性系数和抽采时间是决定抽采半径的主要因素;抽采负压与抽采时间协调一致非常重要;平煤八矿15#本煤层顺层钻孔最大孔间距为3~4 m。     

软煤层瓦斯抽采半径和钻孔间距的数值模拟研究

为得出软煤层瓦斯抽采有效半径,确定最佳的抽采钻孔间距,基于质量守恒定律、Darcy扩散定律、Langmuir瓦斯吸附方程及Kozeny-Carman渗透率和孔隙率的关系方程,建立了考虑含瓦斯软煤体流变特性情况下的固流耦合控制方程。在此基础上采用数值模拟方法对软煤层瓦斯抽采过程进行分析。模拟结果表明:瓦斯抽采第32d时,抽采钻孔完全塌陷,因此确定钻孔有效抽采时间为32d;通过分析钻孔周围煤体瓦斯压力变化规律可得,单钻孔抽采有效半径为0.9m,多钻孔抽采时最佳布孔间距为3.4m。以合阳煤矿1508工作面为试验工作面,采用相对压力法分别对单钻孔和多钻孔瓦斯抽采效果进行考察试验,试验结果验证了数值模拟结论的可靠性,为该矿软煤层瓦斯抽采提供了科学依据。     

煤层预抽瓦斯钻孔有效抽采半径及合理抽采时间研究

对常村煤矿煤层预抽有效抽采半径进行了试验研究,应用压降法确定了有效抽采半径及抽采影响半径,为煤层预抽钻孔布置提供了依据。通过在常村煤矿2101工作面现场测试,对合理抽采时间进行了现场考察,分别计算了瓦斯抽采量、风排瓦斯量、瓦斯储量,得到不同钻孔间距下的合理抽采时间,并通过残存瓦斯含量测试验证了其正确性。     

穿层钻孔抽放煤层瓦斯数值模拟研究

矿井瓦斯抽放是解决煤矿瓦斯问题、提高资源使用效益、确保煤矿安全生产的一种有效方法。为合理安排矿井抽掘采接替关系,确定穿层钻孔抽放参数,根据煤层瓦斯流动理论、质量守恒方程、真实气体状态方程、气体压缩系数方程,并以朗格缪尔方程作为吸附瓦斯解吸的数学规律,建立了穿层钻孔抽放煤层瓦斯数学模型,采用有限差分数值方法编制了计算程序,以全隐式格式确保计算过程的稳定性,根据实测煤层瓦斯参数进行了数值模拟计算,获得了穿层钻孔抽放条件下钻孔周围瓦斯压力分布情况以及钻孔有效抽放半径等抽放参数。分析表明,低透气性煤层抽放钻孔周围容易形成较高的瓦斯压力梯度,且在有限的抽放时间内有效抽放半径较小。数值模拟结果与现场实践基本一致。