一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法技术

本发明专利技术公开了一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法，涉及煤矿井下安全技术领域，包括形成测定孔道；于测定孔道中安装测试装置；形成独立的测试空间；获取各个测试空间内的第一瓦斯综合参数信息；根据预设标准和多个第一瓦斯综合参数信息，得到各个测试空间对应的危险分级；对比多个相邻测试空间的危险分级，并获取分级差值，将分级差值与预设阈值对比；当分级差值小于预设阈值时，开始瓦斯抽采钻孔；当相邻测试空间的分级差值超过预设阈值时，划分中部区域和边界区域，获取边界区域对应的危险分级；在测试空间内中部区域和边界区域分别开始瓦斯抽采钻孔。本发明专利技术具有测定精准和预测结果可靠的优点。和预测结果可靠的优点。和预测结果可靠的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井下安全
，具体涉及一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法。

技术介绍

[0002]实现煤与瓦斯共采是安全高效生产的必然趋势，煤矿井下顺煤层定向钻孔具有轨迹精准可控、钻进深度大、瓦斯抽采效率高等优点，已成为国内外煤矿中硬煤层高效抽采的主要手段。国内煤矿井下顺煤层定向钻进深度记录随技术与装备的进步不断被刷新，2008年在陕西亭南煤矿达到1046m，2010年在山西寺河煤矿达到1059m，2011年分别在山西神东保德煤矿和陕西大佛寺煤矿达到111.6m和1212m，2014年在山西寺河煤矿达到1881m。国外煤矿井下定向钻进技术成效以澳大利亚最为显著，分别于2002年和2017年完成钻孔深度1761m和2151m顺煤层定向钻孔。2017、2019年度国内煤矿井下顺煤层钻孔深度记录被刷新至2311m和2570m，以顺煤层长钻孔为基础的矿井大区域瓦斯治理已经成为研究的热点，并于2020年再次将煤矿井下顺煤层钻孔深度记录刷新至3353m。但限于个矿井既定抽采负压系统，并非钻孔长度越长抽采效果越好，大多数矿井通风负压下，最大抽采长度在300～700m之间。
[0003]目前现有合理抽采设计，多经过数值模拟和现场短钻孔抽采瓦斯影响半径实测进行预测，精度差，瓦斯压力等突出重要指标参数，通过顺槽短钻孔局部预测，难以精准预测瓦斯压力分布特征，无法有效的对危险区分级划分，更无法制定针对性治理方案，导致钻孔施工抽采靠自然瓦斯涌出，抽采标期长，难以满足生产接续需求；同时，现有矿井统一划分为突出或者高瓦斯矿井，治理区域多为均匀密集布置，但实际煤层瓦斯覆存受到地质条件、煤体结构特征和生产接续等影响，导致瓦斯覆存为非均匀特征，各个区域危险程度差异较大，如果采用均匀密集钻孔抽采，工程量大，一些区域造成资源浪费，一些区域抽采效率低，延长了抽采达标时长。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法。
[0005]一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法，包括：沿着工作面实施顺煤层长钻孔，形成测定孔道；于测定孔道中安装测试装置，所述测试装置包括通缆管柱、接通通缆管柱的多个膨胀封孔组件以及接通通缆管柱的多个测试组件，所述测试组件包括分别固定在两个相邻膨胀封孔组件端部的第二测试模块和第三测试模块，所述第二测试模块和所述第三测试模块之间设置有第一测试模块，所述第一测试模块、所述第二测试模块和所述第三测试模块上分别设置有接通通缆管柱的第一进口、第二进口和第三进口；利用膨胀封孔组件对测定孔道进行膨胀封孔，使测定孔道内各个相邻膨胀封孔组件之间形成独立的测试空间；将测试装置连接瓦斯抽采体系，打开第一进口，关闭第二进口和第三进口，以预设
抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第一测试模块获取各个测试空间内的第一瓦斯综合参数信息；根据预设标准和多个第一瓦斯综合参数信息，得到各个测试空间对应的危险分级；对比多个相邻测试空间的危险分级，并获取分级差值，将分级差值与预设阈值对比；其中，当相邻测试空间的分级差值小于预设阈值时，让相邻测试空间按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔；当相邻测试空间的分级差值超过预设阈值时，将对应的测试空间划分为内设第一测试模块的中部区域和分别内设第二测试模块和第三测试模块的边界区域；关闭第一进口和第三进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第二测试模块获取各个测试空间内的第二瓦斯综合参数信息，根据预设标准和第二瓦斯综合参数信息，得到测试空间内一个边界区域对应的危险分级；关闭第一进口和第二进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第三测试模块获取各个测试空间内的第三瓦斯综合参数信息，根据预设标准和第三瓦斯综合参数信息，得到测试空间内另一个边界区域对应的危险分级；在测试空间内中部区域和边界区域分别按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔。整个煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法主要包括以下步骤：S1、沿着工作面实施顺煤层长钻孔，形成测定孔道，其中，工作面为作业面或者盘区，长钻孔的长度需要覆盖整个作业面或盘区。S2、于测定孔道中安装测试装置，测试装置包括通缆管柱、接通通缆管柱的多个膨胀封孔组件以及接通通缆管柱的多个测试组件，测试组件包括分别固定在两个相邻膨胀封孔组件端部的第二测试模块和第三测试模块，第二测试模块和第三测试模块之间设置有第一测试模块，第一测试模块、第二测试模块和第三测试模块上分别设置有接通通缆管柱的第一进口、第二进口和第三进口，其中，第一进口、第二进口或第三进口打开后，测定孔道内部瓦斯会通过其涌入到通缆管柱内部。S3、利用膨胀封孔组件对测定孔道进行膨胀封孔，使测定孔道内各个相邻膨胀封孔组件之间形成独立的测试空间，其中，利用外置装置给测试装置进行增压，从而使膨胀封孔组件进行膨胀封孔。S4、将测试装置连接瓦斯抽采体系，打开第一进口，关闭第二进口和第三进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第一测试模块获取各个测试空间内的第一瓦斯综合参数信息，其中，此时瓦斯只从第一进口涌入通缆管柱，同时，预设抽采负压可以为规定的逐级增加的P1、P2、P3、P4、
……
、PN，也可以为零，代表自然条件下的压力作用下，瓦斯从第一进口自然涌入过程中测定的瓦斯信息，具体地，首先在自然压力下，监测各个测点的瓦斯浓度、流量和自然瓦斯压力，监测频次1min/次，持续时长为7天，测定各个分区测点煤层自然涌出条件的各个参数，再建立不同抽采负压P1、P2、P3、
……
、PN对应抽采浓度、瓦斯抽采流量、瓦斯涌出压力，记录各个测点的以上数据。S5、根据预设标准和多个第一瓦斯综合参数信息，得到各个测试空间对应的危险分级，其中，预设标准和危险分级均为人为设定，参照物根据相应经验和具体实地地质情况决定，只需保证所有信息在同一预设标准下进行归类分析。S6、对比多个相邻测试空间的危险分级，并获取分级差值，将分级差值与预设阈值对比；当相邻测试空间的分级差值小于预设阈值时，让相邻测试空间按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔；当相邻测试空间的分级差值超过预设阈值时，将对应的测试空间划分为内设第一测试模块的中部区域和分别内设第二测试模块和第三测试模块的边界区域；关闭第一进口和第三进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第二测试模块获取各个测试空间内的第二瓦斯综合参数信息，根据预设标准和第二瓦斯综合参数信息，得到测试空间内一个边界区域对应的危险分级；关闭第一进口和第二进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第三测试模块获取各个测试空间内的第三瓦斯综合参
数信息，根据预设标准和第三瓦斯综合参数信息，得到测试空间内另一个边界区域对应的危险分级；在测试空间内中部区域和边界区域分别按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔；其中，当相邻测试空间的分级差值超过预设阈值时，需要将涉及的两个测试空间均进行划分，均划分为两个边界区域和一个中部区域，预设阈值一般为由岩层地质经验分析预测得到的危险分级变化量。
[0006]优选地，膨胀封孔组件包括：接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法，其特征在于，包括：沿着工作面实施顺煤层长钻孔，形成测定孔道；于测定孔道中安装测试装置，所述测试装置包括通缆管柱、接通通缆管柱的多个膨胀封孔组件以及接通通缆管柱的多个测试组件，所述测试组件包括分别固定在两个相邻膨胀封孔组件端部的第二测试模块和第三测试模块，所述第二测试模块和所述第三测试模块之间设置有第一测试模块，所述第一测试模块、所述第二测试模块和所述第三测试模块上分别设置有接通通缆管柱的第一进口、第二进口和第三进口；利用膨胀封孔组件对测定孔道进行膨胀封孔，使测定孔道内各个相邻膨胀封孔组件之间形成独立的测试空间；将测试装置连接瓦斯抽采体系，打开第一进口，关闭第二进口和第三进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第一测试模块获取各个测试空间内的第一瓦斯综合参数信息；根据预设标准和多个第一瓦斯综合参数信息，得到各个测试空间对应的危险分级；对比多个相邻测试空间的危险分级，并获取分级差值，将分级差值与预设阈值对比；其中，当相邻测试空间的分级差值小于预设阈值时，让相邻测试空间按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔；当相邻测试空间的分级差值超过预设阈值时，将对应的测试空间划分为内设第一测试模块的中部区域和分别内设第二测试模块和第三测试模块的边界区域；关闭第一进口和第三进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第二测试模块获取各个测试空间内的第二瓦斯综合参数信息，根据预设标准和第二瓦斯综合参数信息，得到测试空间内一个边界区域对应的危险分级；关闭第一进口和第二进口，以预设抽采负压开始瓦斯抽采，通过多个第三测试模块获取各个测试空间内的第三瓦斯综合参数信息，根据预设标准和第三瓦斯综合参数信息，得到测试空间内另一个边界区域对应的危险分级；在测试空间内中部区域和边界区域分别按其对应的危险分级开始瓦斯抽采钻孔。2.根据权利要求1所述的煤层瓦斯参数精准测定和分区抽采预测方法，其特征在于，所述膨胀封孔组件包括：接通通缆管柱的固定管柱；绕设在固定管柱外的膨胀囊；设置在固定管柱内部并且能够沿固定管柱内壁滑动的活动管柱；设置在固定管柱端部的安装管头；设置在安装管头与所述活动管柱之间的加压弹簧；以及设置在活动管柱内部的卡位球座；其中，所述固定管柱上开设有加压口，所述活动管柱内开设有单向阀，当所述活动管柱沿所述固...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑凯歌，赵继展，戴楠，杨欢，李彬刚，杨森，张俭，贾秉义，王泽阳，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：