瓦斯抽采参数测定.docx

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一、参数测试地点概况
赵固一矿12041工作面位于西翼-620m关心水平上部西侧。12041工作面南、北两侧均为未开采的二煤实体,东侧为预备巷道保护煤
1
柱,西侧为DF68断层保护煤柱。12041工作面走向长1039~1005m,倾向长度176m,面积179872m2,。工作面煤层赋存稳定,产状为S43~51°E∠°~°,~,。°~°,°,煤层构造简洁。煤层无自燃性,煤尘无爆炸性。。
二、钻孔抽采瓦斯有效半径的测定
目的:为12041工作面的瓦斯预警系统供给根本参数
器材:孔板流量计或煤气表一个、U型压差计一个、瓦斯综合参数测定仪,钻机,89mm和42mm钻头
人员:打钻队员假设干,测量人员2名
施工时间:从9月4日施工,并开头读取数据至10月4日,持续一个月
测试地点:
施工地点如下图:
巷道影
响半径
钻孔有效半
径其次组
钻孔有效半
径第一组
12041 工作面
图2-1抽采有效半径钻孔取点位置图
具体实施步骤:
首先在12041轨道顺槽通尺约400m和700m处分别布置两组测试钻孔,钻孔的间距依据以下图所示。测试钻孔与抽采钻孔必需保证全部布置在抽采空内,两帮距离措施孔不少于10m,无地质构造。测试钻孔孔径42mm、孔深30m,施工完毕准时封孔,封孔深度10m,并测定钻孔自然瓦斯涌出量。测试钻孔施工完成后,在轨道顺槽通尺400m 处施工一个抽采钻孔,孔径为矿常常承受的抽采钻孔孔径
〔89mm〕,开孔高度1-,孔深30m,封孔深度10m,施工完成马上并网抽采,抽采负压不小于13KPa,、2m、、3m,孔径42mm,联孔抽采。、、、,钻孔考察方法与前面一样。
1#钻孔
2#钻孔
3#钻孔

抽放孔
4#钻孔
1#-5#钻孔为测试钻孔,孔径为42mm,抽采孔孔径89mm
图2-2抽采有效半径钻孔布置示意图
方法一:
全部钻孔封孔后马上用煤气表〔或瓦斯综合参数测定仪〕测定钻孔瓦斯流量,每天测定一次各测试孔的流量,连续测定1个月,绘出各测量钻孔孔瓦斯流量变化曲线。
假设第n个流量孔的瓦斯流量曲线比打抽采钻孔前衰减明显,而第n+1个及以后钻孔为自然衰减即衰减较平稳,说明第n个测量孔处于抽采钻孔的有效半径之内。符合上述测量钻距最远距离即为抽采钻孔有效半径。
方法二:在每天测定各测试钻孔的瓦斯涌出量的同时,用U型压差计〔或瓦斯综合参数测定仪〕测定测试孔内压力,当测试钻孔孔口呈现负压状态时,认为该钻孔处于抽采钻孔的影响半径之内。经过肯定时间测试,距离抽采钻孔最远处的受到影响的测试孔与抽采孔之
间的距离,即为该时间段抽采钻孔所能到达的有效影响半径。依据不同时间段抽采影响半径的变化,回归确定抽采影响半径与时间的关系式,并对抽采影响进展推测。
留意:考察钻孔抽采影响半径的过程中,应保证抽采负压的稳定,并加强治理,受到影响的测试钻孔准时封闭。
三、瓦斯抽采流量衰减性系数
目的:为12041工作面的瓦斯预警系统供给根本参数
器材:瓦斯抽采台账
目标:统计瓦斯抽采台账,通过回归分析得出瓦斯抽采流量衰减性系数
根本方法:
不受采动影响条件下,煤层内钻孔的瓦斯流量随时间呈衰减变化的特性系数称钻孔瓦斯流量衰减系数。它可作为评价煤层预抽瓦斯难易程度的一个指标,其计算公式如下:
lnq-lnq
b= 0 t
t
q=q
t 0
e-bt
式中qt-百米钻孔经t日排放时的瓦斯流量,m3/(min*100m);q0-百米钻孔成孔初始时的瓦斯流量,m3/(min*100m);
t-钻孔涌出瓦斯经受时间,d;
b-钻孔瓦斯流量衰减系数,d-1。
四、煤层瓦斯透气性系数
目的:为12041工作面的瓦斯预警系统供给根本参数
器材:SF监测仪,示踪气SF、温度计、秒表、钻机,54mm和
6 6
42mm钻杆
人员:打钻队员假设干,测量人员2名施工时间:9月3日-10月3日
目标:通过对示踪气体的测试,计算出渗透率,从而得到煤层透气性系数
测试地点:
通尺550m
5m
二号测区一号测区
12041轨道顺槽
注气孔
观测孔二号测区
2m
一号测区
m1
5m
原理:
图4-1示踪气体观测钻孔布置图
煤层透气性系数通常能用渗透率来表达,即
l= k
2m*p
a
式中l-煤层透气系数,m2/(MPa2
k-煤层的渗透率,m2;
d);
*
Pa-标准状况下的大气压力,;
m-瓦斯气体的动力黏度,Pa*s,对于瓦斯气体而言,其动力粘度
值为〔+〕*10-6,其中t=〔0°-100°〕。煤体渗透率的计算原理
应用达西定律来计算煤体的渗透系数K和渗透率k,即
v=-K*△p, 〔1〕式中v-渗流速度,m/s;
K-渗透系数,m/s;
△p-为压力梯度,Pa.
渗透系数不仅取决于岩体的性质和几何特征,而且与渗流流体的根本物理性质有关,为了把裂隙介质的特征和流体性质对渗透系数的影响区分开来,渗透系数写成下面的形式,即
K=krg/m, (2)
r
式中为流体密度,;
6
m为流体的动力黏滞系数;
*10-5m2/s;
6
g为加速度,g=;
k为渗透率,10-3mm2,它仅取决于岩体的性质和裂隙几何特征,而与流体的性质无关.
结合式(1),(2)可以得出,煤体渗透率的计算公式k=-vm/(△
prg).将热力学公式及气体浓度值c带入后,煤体渗透率k转化为以气体浓度值c为未知量的计算公式
k=cpr2M/[L〔t
-t〕*〔pM-cRT〕rg],
其中r为观测孔半径;
2 1 1
M为SF分子量;
6
L为注气孔与观测孔之间的距离;
P为注气孔压力,每次观测直接读取,Pa;R为摩尔气体常数,Pa·m3/(mol·K);
T为井下煤层温度。
具体实施步骤:
承受示踪气体争论采动条件下煤体渗透率的变化状况,具体实施方案如下:
在12041工作面轨道顺槽通尺550m处煤壁布置注气孔2个,间距为5m,,孔长10m,孔径54mm,倾角0°。注气孔打好后,在注气孔内各安装一个SF6气体变送器。
在测区内的注气孔四周分别布置1号和2号两个测站,观测孔孔径42mm,具体布置如图4-1所示.
监测观测孔内气体浓度变化状况,记录气体衰减速度,对屡次注气后的监测数据进展横向比较,得出一个月内气体变化规律.(4)观测完成后,将各项气体观测数据加以分析处理,争论煤体
裂隙的变化状况,计算出不同时刻煤体的渗透率.
五、煤层瓦斯残存量
目的:验证瓦斯抽采预警系统。
器材:煤样罐;瓦斯解吸速度测定仪〔简称解吸仪〕;空盒气压计;秒表;穿刺针头或阀门;温度计。
人员:打钻队员假设干,测量人员2名
施工时间:9月2日-11月2日,每15d测一次,持续两个月。
目标:依据距离和时间得出瓦斯残存量变化曲线。
测试地点:在12041工作面轨道顺槽通尺250m-500m〔每50m
一个〕。
根本方法:
在12041工作面轨道顺槽通尺250m-500m〔每50m一个〕打钻测定瓦斯残存量,依据距离和时间得出瓦斯残存量变化曲线。
六、煤层瓦斯含量测定
本次测定方法承受钻屑解吸法直接测定煤层瓦斯含量,采集的煤样装入煤样罐密封解吸,井下现场解吸,然后进展地面解吸,在试验室测定煤层的瓦斯残存量。
目的:为瓦斯富集区识别和瓦斯抽采预警系统供给根本参数。器材:煤样罐;瓦斯解吸速度测定仪〔简称解吸仪〕;空盒气压
计;秒表;穿刺针头或阀门;温度计。
人员:打钻人员假设干,测试人员两名。时间:9月8日至14日
测试地点:见附图施工步骤:
全部用于取样的煤样罐在使用前必需进展气密性检测;,关闭后搁置12h,压力不降方可使用。制止在丝扣及胶垫上涂润滑油。
解吸仪在使用之前,将量管内灌满水,放置10min量管内水面不
动为合格。
在未经过瓦斯抽采的石门、岩石巷道或暴露的采掘工作面对煤层打钻,定点取样采集煤屑。
采样深度应超过钻孔施工地点巷道的影响范围,并满足以下要求:在采掘工作面取样时,采样深度应依据采掘工作面的暴露时间来确定,但不得小于12m;在石门或岩石巷道采样时,距煤层的垂直距离应视岩性而定,但不得小于5m。
采样时间是指用于瓦斯含量测定的煤样从割芯〔或钻屑〕到被装入煤样罐密封所用的实际时间。采样时间越短越好,但不得超过30min。
取样时,要剔除矸石、泥石及研磨烧焦局部。不得用水清洗煤样,保持自然状态装入密封罐中,不行压实,罐口保存约10mm空隙。
煤样罐密封前,先将穿刺针头插入罐盖上部的密封胶垫,以避开造成煤样罐憋气现象,然后再用扳手拧紧罐盖,再将排气管与穿刺针头连接来测定瓦斯解吸速度。
采样时,应同时收集以下有关参数记录:
地质参数:取样地点、煤层名称、埋深〔地面标高、煤层底板标高〕、采样深度、钻孔方位、钻孔倾角;
时间参数:采样日期、取芯〔屑〕开头时间、取芯〔屑〕完毕时间、煤样装罐完毕时间;
样品参数:罐号、样品编号。
七、煤层瓦斯吸附解吸规律
目的:解释煤层难解吸缘由。
器材:低频振动解析仪,煤样罐;瓦斯解吸速度测定仪〔简称解吸仪〕;空盒气压计;秒表;穿刺针头或阀门;温度计。
人员:打钻人员假设干,测试人员两名。施工时间:9月6日至9月7日
测试地点:在12041工作面上巷上帮三角区,下巷上帮各取至少
3组煤样。
目标:对每一个测点做吸附解吸特性曲线。施工步骤:
在12041工作面上巷上帮三角区,下巷上帮各取至少3组有效煤样。进展三种方式的处理。
正常解吸:在井下直接解吸,记录解吸数据及钻孔数据同瓦斯含量测定。
低频解吸:取煤样于煤样罐中,用低频振动仪进展振动,然后进展解吸,记录解吸数据及钻孔数据同瓦斯含量测定。
试验室解吸:在试验室对煤样按粒度进展筛分,然后进展吸附解吸。
取样方法同六。
八、巷道瓦斯排放影响半径
目的:测定巷道瓦斯排放影响半径,对瓦斯抽采预警系统和瓦斯