一种钻孔有效抽采半径的确定方法技术

本发明专利技术提供一种钻孔有效抽采半径的确定方法，包括：在待测煤层区域上形成多组钻孔，每组钻孔包括流量观测孔和多个辅助抽采孔，每组钻孔中的流量观测孔的中心与多个辅助抽采孔的中心等间距布置；将流量观测孔和辅助抽采孔与瓦斯抽采装置相连；根据瓦斯抽采装置监测到的流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量；当第N‑1天累计的瓦斯抽采总量小于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，停止瓦斯抽采，并确定出该组钻孔在第N天对应的有效抽采半径为1/2d，本发明专利技术提供的钻孔有效抽采半径的确定方法，解决了现有技术中在测定煤层瓦斯压力时会导致测定周期长、失败率高等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔有效抽采半径的确定方法
本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采
，特别涉及一种钻孔有效抽采半径的确定方法。
技术介绍
煤矿瓦斯是影响矿井安全生产的主要灾害之一，长期以来严重威胁到矿工的生命安全，随着各种瓦斯防治新理论的研究，煤矿瓦斯灾害事故也得到了明显改善，然而近年来，随着煤矿挖掘深度的不断加大，开采规模的不断扩大，煤矿瓦斯防治的难度也越来越大，目前，从井下巷道空间向目标煤层区域进行施工后，再通过顺层钻孔或者穿层钻孔的方式对目标煤层区域进行瓦斯抽采，是目前应用最为普遍的瓦斯治理措施，其中，在对目标煤层区域进行钻孔时，钻孔有效抽采半径作为钻孔设计时的主要依据，决定了钻孔时的布置密度和抽采达标时所需要的时间。目前，在对目标煤层区域进行钻孔时，对钻孔有效抽采半径的确定方法为：首先在煤层区域施工一个瓦斯抽采孔，以及若干个距抽采孔不同距离的测压孔(一般根据需要，间距可为1.0m、1.5m、2m、2.5m、3.0m等)，接着当测压孔瓦斯压力稳定后再对抽采孔进行瓦斯抽取，最终通过观测不同抽采时间内各个测压孔的瓦斯压力下降情况来确定不同抽采时间所对应的钻孔有效抽采半径。然而，采用现有方法对目标煤层区域进行钻孔时，主要存在两个问题：一是测定时间较长，并且抽采孔在进行瓦斯抽取前需要等待测压孔的压力稳定，一般需要半个月以上，当遇到煤层透气性差、瓦斯渗流缓慢的情况下则需要更长时间，容易导致抽采观测时压力下降缓慢，观测周期长；二是准确测定的难度大，主要是因为瓦斯压力测定的成功率较低，其中，相关研究表明，穿层钻孔的测压成功率一般只有70％，遇到围岩松软、裂隙发育或进行顺层孔测压时成功率更低。
技术实现思路
本专利技术提供一种钻孔有效抽采半径的确定方法，解决了现有技术中在测定煤层瓦斯压力时会导致测定周期长、失败率高等问题。本专利技术提供一种钻孔有效抽采半径的确定方法，包括：在待测煤层区域上形成多组钻孔，每组所述钻孔包括流量观测孔和多个辅助抽采孔，每组所述钻孔中的所述流量观测孔的中心与多个所述辅助抽采孔的中心等间距布置；将所述流量观测孔和所述辅助抽采孔与瓦斯抽采装置相连，所述瓦斯抽采装置用于对所述待测煤层内的瓦斯进行抽采并对所述流量观测孔的流量进行监测；根据所述瓦斯抽采装置监测到的所述流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量；当第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，且当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则停止瓦斯抽采，并确定出该组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，d为每组所述钻孔中所述流量观测孔的中心与所述辅助抽采孔的中心之间的间距，N为大于1的正整数。本专利技术的具体实施方式中，所述当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则确定出每组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，包括：判断第N-1天累计的瓦斯抽采总量是否小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量；若第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则继续抽采，并判断第N天累计的瓦斯抽采总量是否大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量；若第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则确定出每组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d。本专利技术的具体实施方式中，若第N天累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则继续抽采；并判断抽采天数是否大于预设天数；若抽采天数大于预设天数，且累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则延长观测时间，或者根据每天的瓦斯抽采量确定出累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时所需的天数。本专利技术的具体实施方式中，根据每天的瓦斯抽采量确定出累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时所需的天数，包括：对每天的瓦斯抽采量进行拟合，获得拟合曲线；根据所述拟合曲线对应的拟合公式计算得到累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时所需的天数；所述拟合公式为：式中：Q极——钻孔极限瓦斯抽采量，m3；——钻孔瓦斯流量衰减系数。本专利技术的具体实施方式中，若第N-1天累计的瓦斯抽采总量大于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则停止所述瓦斯抽采，并确定出每组所述钻孔在所述第N-1天对应的有效抽采半径为1/2d。本专利技术的具体实施方式中，所述在待测煤层区域上形成多组钻孔，包括：对待测煤层区域进行顺层钻孔，以形成所述多组钻孔，且每组所述钻孔包括一个流量观测孔和两个位于所述流量观测孔两侧的辅助抽采孔。本专利技术的具体实施方式中，所述在待测煤层区域上形成多组钻孔，包括：对所述待测煤层区域进行穿层钻孔，以形成所述多组钻孔，且每组所述钻孔包括一个流量观测孔和四个或六个位于所述流量观测孔两侧的辅助抽采孔，且四个或六个所述辅助抽采孔的中心相连形成正方形或正六边形。本专利技术的具体实施方式中，相邻两组所述钻孔中的所述流量观测孔之间的间距大于等于5m。本专利技术的具体实施方式中，所述根据所述瓦斯抽采装置监测到的所述流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量，包括：根据如下公式(1)确定每天的所述瓦斯抽采量Qt：所述累计的瓦斯抽采总量Q累计根据如下公式(2)确定：式中：qt——第t天的钻孔瓦斯流量，m3/min；C——钻孔瓦斯浓度，％；P0——巷道中的气压，Pa；P抽——钻孔抽采负压，Pa；T抽——钻孔抽采的混合气体温度，℃。本专利技术的具体实施方式中，所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量根据如下公式(3)确定：Q总＝V·ρ·W抽(3)式中：Q总——钻孔控制区域内需抽采的瓦斯总量，m3；V——钻孔控制区域内煤体体积，m3；ρ——煤体视密度，t/m3；W抽——抽采达标时吨煤瓦斯抽采量，m3/t。本专利技术提供的一种钻孔有效抽采半径的确定方法，通过包括在待测煤层区域上形成多组钻孔，每组所述钻孔包括流量观测孔和多个辅助抽采孔，每组所述钻孔中的所述流量观测孔的中心与多个所述辅助抽采孔的中心等间距布置；将所述流量观测孔和所述辅助抽采孔与瓦斯抽采装置相连，所述瓦斯抽采装置用于对所述待测煤层内的瓦斯进行抽采并对所述流量观测孔的流量进行监测；根据所述瓦斯抽采装置监测到的所述流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量；当第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，且当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则停止瓦斯抽采，并确定出该组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，d为每组所述钻孔中所述流量观测孔的中心与所述辅助抽采孔的中心之间的间距，N为大于1的正整数。这样在对待测煤层内的瓦斯进行抽采时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻孔有效抽采半径的确定方法，其特征在于，包括：/n在待测煤层区域上形成多组钻孔，每组所述钻孔包括流量观测孔和多个辅助抽采孔，每组所述钻孔中的所述流量观测孔的中心与多个所述辅助抽采孔的中心等间距布置；/n将所述流量观测孔和所述辅助抽采孔与瓦斯抽采装置相连，所述瓦斯抽采装置用于对所述待测煤层内的瓦斯进行抽采并对所述流量观测孔的流量进行监测；/n根据所述瓦斯抽采装置监测到的所述流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量；/n当第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，且当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则停止瓦斯抽采，并确定出该组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，d为每组所述钻孔中所述流量观测孔的中心与所述辅助抽采孔的中心之间的间距，N为大于1的正整数。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻孔有效抽采半径的确定方法，其特征在于，包括：
在待测煤层区域上形成多组钻孔，每组所述钻孔包括流量观测孔和多个辅助抽采孔，每组所述钻孔中的所述流量观测孔的中心与多个所述辅助抽采孔的中心等间距布置；
将所述流量观测孔和所述辅助抽采孔与瓦斯抽采装置相连，所述瓦斯抽采装置用于对所述待测煤层内的瓦斯进行抽采并对所述流量观测孔的流量进行监测；
根据所述瓦斯抽采装置监测到的所述流量观测孔的参数确定每天的瓦斯抽采量；
当第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，且当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则停止瓦斯抽采，并确定出该组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，d为每组所述钻孔中所述流量观测孔的中心与所述辅助抽采孔的中心之间的间距，N为大于1的正整数。


2.根据权利要求1所述的钻孔有效抽采半径的确定方法，其特征在于，所述当第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则确定出每组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d，包括：
判断第N-1天累计的瓦斯抽采总量是否小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量；
若第N-1天累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则继续抽采，并判断第N天累计的瓦斯抽采总量是否大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量；
若第N天累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时，则确定出每组所述钻孔在所述第N天对应的有效抽采半径为1/2d。


3.根据权利要求2所述的钻孔有效抽采半径的确定方法，其特征在于，若第N天累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则继续抽采；
并判断抽采天数是否大于预设天数；
若抽采天数大于预设天数，且累计的瓦斯抽采总量小于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量，则延长观测时间，或者
根据每天的瓦斯抽采量确定出累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时所需的天数。


4.根据权利要求3所述的钻孔有效抽采半径的确定方法，其特征在于，根据每天的瓦斯抽采量确定出累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域内需抽采的瓦斯总量时所需的天数，包括：
对每天的瓦斯抽采量进行拟合，获得拟合曲线；
根据所述拟合曲线对应的拟合公式计算得到累计的瓦斯抽采总量大于等于所述待测煤层区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永，韩柏青，薛生，刘红星，周言安，常先隐，刘厚富，岳喜占，汪有清，杨洋，李尧斌，李虎，汤孟庆，王涛，童校长，郑春山，
申请(专利权)人：平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司，中煤新集能源股份有限公司，平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司，安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34