一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法技术

本发明专利技术涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，属于煤矿瓦斯抽采技术领域。包括步骤：S11.综合控制区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论等构建钻孔瓦斯抽采预测模型；S12.根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比，并对钻孔运行状态进行评判；S13.根据评判结果确定失效钻孔，并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型；S14.根据钻孔失效类型进行钻孔修复、煤层增透等技术措施或调整抽采钻孔工程参数，并指导下一区域钻孔抽采。本发明专利技术为有针对性的开展失效钻孔修复等技术措施提供依据，有效提高抽采钻孔利用效率和精细化管理技术水平，保证煤矿瓦斯抽采效果和矿井抽掘采顺利衔接。和矿井抽掘采顺利衔接。和矿井抽掘采顺利衔接。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法


[0001]本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法。

技术介绍

[0002]煤层瓦斯抽采钻孔是煤矿井下抽采瓦斯的主要方式，其有效性直接关乎到抽采的质量。例如在松软煤岩层中施工钻孔过程中，受煤岩体强度、地应力和水等因素影响，钻孔易发生变形甚至坍塌；其次，由于开采活动引起的钻孔周围应力变化，会造成钻孔周围煤岩体位移形变，进一步造成松软煤岩层钻孔成孔后的采动坍塌；此外，煤岩层涌水量较大的下向钻孔容易积水等，水化膨胀软岩，阻断瓦斯涌出和流动的通道，并最终造成抽采钻孔失效，严重影响瓦斯抽采效率，导致抽采达标时间长及区域抽采效果不均衡，限制了矿井的抽掘采顺利衔接。
[0003]目前，煤矿瓦斯抽采钻孔仍采用粗放的管理模式，施工完成的钻孔联抽后即听之任之，任其自动衰竭，缺乏有效的抽采钻孔有效性评价和精细化管理技术，造成了抽采钻孔数目众多，抽采纯量有限的尴尬局面。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，通过构建钻孔瓦斯抽采预测模型实现对回采工作面和掘进工作面预抽钻孔动态评判，根据钻孔运行状态有效性进行有针对性的修复等措施，解决由于失效钻孔导致的抽采达标时间长以及区域抽采效果不均衡的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，该方法包括以下步骤：
[0007]S11：综合区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论构建钻孔瓦斯抽采预测模型；
[0008]S12：根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比，并对钻孔运行状态进行评判；
[0009]S13：根据评判结果确定钻孔失效，并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型；
[0010]S14：根据S13得到钻孔失效类型进行针对性的开展钻孔修复和煤层增透的技术措施，或调整抽采钻孔工程参数和抽掘采计划，指导下一区域钻孔抽采。
[0011]可选的，所述S12中，根据钻孔监测数据与预测模拟结果进行对比，并对钻孔运行状态进行评判，包括以下步骤：
[0012]S201：通过监测钻孔不同时间的抽采效果，包括抽采负压、钻孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混合流量，从而得到钻孔瓦斯抽采纯流量的抽采参数；
[0013]S202：将抽采钻孔监测数据与钻孔抽采预测模拟结果进行对比，并根据现场条件和检测设备精度设置一定的误差允许范围，如果对比结果一致，则继续S205；如果对比结果不一致，即存在突变点，则持续对该抽采状态进行监测，若状况没有改变，则进入S203；
[0014]S203：钻孔抽采状态及参数监测，结合《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》的相关要求开展钻孔抽采达标预评价，通过考察钻孔在抽采状态下不同钻孔深度处抽采负压、抽采浓度、钻孔塌堵、煤渣积聚和钻孔积水，以及煤层渗透率的变化参数，通过动态修正钻孔瓦斯抽采预测模型，得到抽采效果随时间的变化曲线，从而评判得到钻孔抽采达标指标和时间，如果预测时间在抽采达标计划时间内，则继续S205；如果在计划抽采达标计划内内无法实现抽采达标时，则进入S204；
[0015]S204：是否调整矿井抽掘采计划时间，即通过延长抽采达标时间并与抽采达标预测时间进行对比，直至在计划时间内顺利达标时，则进入S205，否则进入S13，即根据S203监测参数进行抽采钻孔失效类型及原因的判定，然后进入S14，为针对性的开展失效钻孔修复、煤层增透或调整抽采钻孔参数，并指导下一区域抽采工程；
[0016]S205：保证钻孔的正常抽采，保证井下抽采管路和地面泵站运行正常；
[0017]S206：计划抽采达标时间，在钻孔抽采期间，根据抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价，确定抽采钻孔运行状态，否则进入S207；
[0018]S207：采掘工作面预抽钻孔至抽采达标时间后，按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求组织开展区域煤层抽采达标评价，将钻孔间距相同和预抽时间一致的区域划为一个评价单元，然后进行区域抽采达标评价；其中，预抽时间差异系数小于30％。
[0019]可选的，在所述S13确定抽采钻孔失效类型及判定后，进入步骤S14；
[0020]在S14是在确定钻孔失效类型后，进行相应的钻孔修复和煤层增透技术措施，或调整抽采工程参数和抽掘采计划，并以此指导下一区域钻孔抽采作业；其中钻孔修复针对钻孔塌堵孔失效、钻孔积水堵塞失效和钻孔封孔失效类型；
[0021]煤层增透针对渗透率降低煤层开展增透作业，以提高煤层瓦斯流通性；
[0022]调整抽掘采计划是在无法进行有效钻孔修复和不进行增透作业情况下延长抽采达标时间；
[0023]调整抽采工程参数针对无法进行有效修复的钻孔和不调整抽掘采计划的前提下，修改抽采钻孔布置参数，采用补打钻孔方式强化煤层瓦斯抽采，完成以上措施后，重新恢复钻孔瓦斯抽采，并修正钻孔瓦斯抽采预测模型，根据抽采效果考察周期或定期进行下一个循环的抽采钻孔失效评判和抽采达标预评价。
[0024]可选的，所述钻孔瓦斯抽采预测模型是基于煤层瓦斯参数、煤岩层条件、抽采钻孔参数和煤层瓦斯流动理论建立，构建煤矿井下钻孔抽采预测的时空模型，包括以下步骤：
[0025]S101：煤层瓦斯参数，需要对区域煤层瓦斯基础参数进行测定，具体包括煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、煤层密度和煤层孔隙率的基础参数；
[0026]S102：煤岩层条件，即抽采钻孔所在煤岩层环境，具体包括巷道围岩应力分布、采动应力分布、松软煤岩坚固性和煤岩层含水情况；
[0027]S103：抽采钻孔参数，包括钻孔直径、钻孔深度和钻孔间距的参数，按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求在采掘工作面进行瓦斯抽采前，必须进行施工设计，设计包括抽采钻孔布置图和钻孔参数表，并详实记录钻孔施工成孔参数；其中，钻孔参数表的内容包括钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角和深度；
[0028]S104：煤层瓦斯流动理论，包括煤层瓦斯渗流理论、质量守恒定律和瓦斯抽采理
论，是构建钻孔瓦斯抽采模型的理论基础。
[0029]可选的，所述S13包括以下步骤：
[0030]S301：测定钻孔不同深度参数，包括抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度，即通过检测抽采状态下沿钻孔深度变化不同位置处抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度参数的分布情况来判定抽采钻孔漏气情况，进而分析钻孔失效类型和漏气通道位置，用来检测钻孔封孔段密封质量、封孔深度和钻孔段存在的裂隙通道；
[0031]S302：钻孔塌堵情况探测，在测定钻孔内不同深度参数时，同时利用探杆探测钻孔缩径失稳变形和塌堵情况，并按照变形塌堵情形进行有效抽采钻孔参数折算，计算有效抽采钻孔深度和钻孔直径，以准确进行钻孔抽采效果的预测；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S11：综合区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论构建钻孔瓦斯抽采预测模型；S12：根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比，并对钻孔运行状态进行评判；S13：根据评判结果确定钻孔失效，并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型；S14：根据S13得到钻孔失效类型进行针对性的开展钻孔修复和煤层增透的技术措施，或调整抽采钻孔工程参数和抽掘采计划，指导下一区域钻孔抽采。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，其特征在于：所述S12中，根据钻孔监测数据与预测模拟结果进行对比，并对钻孔运行状态进行评判，包括以下步骤：S201：通过监测钻孔不同时间的抽采效果，包括抽采负压、钻孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混合流量，从而得到钻孔瓦斯抽采纯流量的抽采参数；S202：将抽采钻孔监测数据与钻孔抽采预测模拟结果进行对比，并根据现场条件和检测设备精度设置一定的误差允许范围，如果对比结果一致，则继续S205；如果对比结果不一致，即存在突变点，则持续对该抽采状态进行监测，若状况没有改变，则进入S203；S203：钻孔抽采状态及参数监测，结合《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》的相关要求开展钻孔抽采达标预评价，通过考察钻孔在抽采状态下不同钻孔深度处抽采负压、抽采浓度、钻孔塌堵、煤渣积聚和钻孔积水，以及煤层渗透率的变化参数，通过动态修正钻孔瓦斯抽采预测模型，得到抽采效果随时间的变化曲线，从而评判得到钻孔抽采达标指标和时间，如果预测时间在抽采达标计划时间内，则继续S205；如果在计划抽采达标计划内内无法实现抽采达标时，则进入S204；S204：是否调整矿井抽掘采计划时间，即通过延长抽采达标时间并与抽采达标预测时间进行对比，直至在计划时间内顺利达标时，则进入S205，否则进入S13，即根据S203监测参数进行抽采钻孔失效类型及原因的判定，然后进入S14，为针对性的开展失效钻孔修复、煤层增透或调整抽采钻孔参数，并指导下一区域抽采工程；S205：保证钻孔的正常抽采，保证井下抽采管路和地面泵站运行正常；S206：计划抽采达标时间，在钻孔抽采期间，根据抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价，确定抽采钻孔运行状态，否则进入S207；S207：采掘工作面预抽钻孔至抽采达标时间后，按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求组织开展区域煤层抽采达标评价，将钻孔间距相同和预抽时间一致的区域划为一个评价单元，然后进行区域抽采达标评价；其中，预抽时间差异系数小于30％。3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法，其特征在于：在所述S13确定抽采钻孔失效类型及判定后，进入步骤S14；在S14是在确定钻孔失效类型后，进行相应的钻孔修复和煤层增透技术措施，或调整抽采工程参数和抽掘采计划，并以此指导下一区域钻孔抽采作业；其中钻孔修复针对钻孔塌堵孔失效、钻孔积水堵塞失效和钻孔封孔失效类型；煤层增透针对渗透率降低煤层开展增透作业，以提高煤层瓦斯流通性；调整抽掘采计划是在无法进行有效钻孔修复和不进行增透作业情况下延长抽采达标
时间；调整抽采工程参数针对无法进行有效修复的钻孔和不调整抽掘采计划的前提下，修改抽采钻孔布置参数，采用补打钻孔方式强化煤层瓦斯抽采，完成以上措施后，重新恢复钻孔瓦斯抽采，并修正钻孔瓦斯抽采预测模型，根据抽采效果考察周期或定期进行下...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴全斌，刘延保，申凯，熊伟，周厚权，杨利平，樊正兴，马钱钱，郝光生，范晓刚，高振勇，王小朋，龚国民，马凯，秦晓强，陈宾，史永涛，王松，王一帆，鞠坤，王士伟，何俊，李诗华，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：