一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法

一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法
【专利摘要】本发明公开了一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，包括如下步骤：步骤1：在施工煤层中开设至少一条走向长钻孔；步骤2：在巷帮上开设有一个观测点G1，步骤3：在所述观测点G1处开设观测孔G1K1，并安装负压表G1K1B1；步骤4：观测所述负压表G1K1B1上的压力是否降至所需值P0；直至负压表G1KnBn降压至所需值P0之下；步骤5：再执行步骤3，在所述观测点G1处开设的观测孔G1Kn+1，并观察负压表G1Kn+1Bn+1是否降压至所需值P0之下，直至负压表G1Kn+mBn+m没有降压至所需值P0之下；步骤6：确定在所述观测点G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1Kn+mHn+m之间。其克服了上述传统的瓦斯钻孔抽采半径测定方法的弊端，其为走向长钻孔瓦斯抽采半径的确定提供一种科学、高效、准确、成本较低的新方法。
【专利说明】一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿钻孔瓦斯抽采半径【技术领域】，尤其涉及一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法。

【背景技术】
[0002]传统的本煤层、邻近层、卸压带及顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采半径的选择往往以经验为主，很少进行详细地、科学地考察，致使瓦斯抽采钻孔间距设计不合理。在高瓦斯矿井或煤与突出矿井由于瓦斯抽采半径的设计不合理，往往造成煤层在抽采过程中，要么由于钻孔间距过大存在大量的未抽区域(即空白带)，造成抽采效果不好；要么由于钻孔间距过小造成钻孔施工工程量过大、抽采成本急剧提高。
[0003]传统的瓦斯抽采半径测定方法通常采用压降法或流量法，也试验过示踪气体法。这些方法在一定时期发挥了很大的作用，但是压降法或流量法都是首先把钻孔施工完成后进行马丽散封孔，然后打开抽采钻孔阀门进行抽采，最后对观测钻孔进行相关参数的长期观测，这其中就忽略了过多的钻孔施工破坏了煤体的完整性，从而增加了间隔钻孔之间的煤层透气性，导致试验结果不准确；SF6示踪气体是一种人造惰性气体，采矿工业常用作反吸附剂，不与吸附在煤体中的CH4发生置换，该气体遇缝隙可穿过。用该方法测瓦斯抽采半径有一个很大的缺点就是:SF6示踪气体测试法是定性的东西，只要煤体中有裂隙存在，在漏风通道两端存在压差的条件下就会通过瓦斯抽采钻孔检测到SF6示踪气体，而SF6示踪气体检测含量为多少时，确定为瓦斯抽采有效影响半径却没有定量的标准。
[0004]现有技术中对于倾向一般钻孔的瓦斯抽采半径的研究比较成熟，但对于走向长钻孔的瓦斯抽采有效半径的测量方法目前在该研究领域还是一个空白，因为有些走向长钻孔单孔的孔深已经很长，而对其有效影响半径的测试比较不容易实际操作。
[0005]传统的相对瓦斯压力测定法、绝对瓦斯压力测定法、瓦斯含量测定法、SF6示踪气体测定法、建立瓦斯钻孔流量方程测定法不能够机械地照搬到走向长钻孔瓦斯抽采半径的测定上去，因为布置几个平行的走向长钻孔不仅施工、研究周期长，而且施工成本非常高，企业无法承受；另外施工周期长还会导致钻孔中瓦斯逸散造成测试结果不准确、不可靠。
[0006]目前国内外学术界针对走向长钻孔抽采半径的测定方面还没有一种成熟的方法来进行测定，致使走向长钻孔的布孔设计具有盲目性和随意性。实施走向长钻孔的过程中由于没有科学地考察走向长钻孔的瓦斯抽采半径，所以不能科学、合理地确定走向长钻孔的钻孔间距，致使施工走向长钻孔时仅仅凭借以往的经验确定钻孔间距为20m，结果导致个别工作面即使走向长钻孔都已施工完毕，且已经抽采期达到2年以上，但是由于抽采间距过大存在许多空白区，采煤期间导致多次瓦斯超限，还必须采取再补打瓦斯抽采钻孔，甚至采用抽排风机、采空区埋管抽采等补充措施来补救，不仅耗费大量的人力和物力，还存在很多安全隐患。


【发明内容】

[0007]本发明的发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种施工工程量少、施工工艺简单、费用低，可根据具体条件选择多个观测点进行测试观测，瓦斯抽采半径测定的准确度较高的走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法。
[0008]本发明技术方案提供的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，包括如下步骤:步骤1:在施工煤层中开设至少一条走向长钻孔；步骤2:在巷帮上开设有一个观测点G1，步骤3:在所述观测点G1处开设观测孔G1K1,且所述观测孔G1K1垂直于所述走向长钻孔设置，所述观测孔G1K1的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为G1K1H1,并在所述观测孔G1K1上安装有负压表G1K1B1 ;步骤4:观测所述负压表G1K1B1上的压力变化，所述观测孔G1K1内原始瓦斯气体压力值为P，并经观测周期T后，观测所述负压表G1K1B1上的压力是否下降至所需值Ptl ;步骤41:如所述负压表G1K1B1没有下降至所需值Ptl，则重复在观测点G1处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直至在所述观测点G1处开设的观测孔G1Kn上的负压表G1KnBn经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，所述观测孔G1Kn的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为G1KnHn,且，G1KnHn小于G1KlriHlri (其中η为大于等于2的自然数)；步骤5:再执行步骤3的动作，在所述观测点G1处开设的观测孔G1Klri，并执行步骤4的动作，观察观测孔G1Klri上的所述负压表G1KlriBlri，经观测周期T后是否降压至所需值Ptl之下，步骤51:如所述负压表G1KlriBlri上的瓦斯气体的压力下降至所需值P。之下，则重复在观测点G1处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直在所述观测点G1处开设的观测孔G1Krt上的负压表G1KrtBrt经观测周期T后没有降压至所需值P。之下，此时，所述观测孔G1Krt的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为G1KlrtlHlrtl,且，G1KnHn小于G1KlrtlHrt (其中m为大于等于I的自然数)；步骤6:确定在所述观测点G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1KlrtlHrt之间。
[0009]进一步地，在上述步骤51中还包括步骤52:如所述观测孔G1Klrtl上的负压表G1KrtBrt经观测周期T后没有降压至所需值P。之下，则重复在观测点G1处开设观测孔，并执行上述步骤3和步骤4的动作，直至观测孔G1Klrtrt上的负压表G1Klrt^aBn+.经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，所述观测孔G1Klrt^a的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为G1KlrtrtHlrtrt,且G1KlrtlHrt大于G1KlrtrtHlrtrt (其中a为大于等于I的自然数)；则在上述步骤6中确定所述观测点G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1KlrtrtHlrtrt之间。
[0010]进一步地，在所述巷帮上还开设有第二个观测点G2,并在所述观测点G2处，执行操作步骤3-步骤6的动作，确定在所述观测点G2处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R2在G2KnHn至G2Kn+m+aHn+m+a之间，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R = (?+?) /2。
[0011]进一步地，在所述巷帮上开设有N(N为大于等于I的自然数)个观测点，分别在每个观测点G1, G2,……，Gn处执行操作步骤3-步骤6，确定在每个观测点G1, G2,……，Gn处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1, R2,……，Rn，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R =(Ri+R2,......, Rn) /No
[0012]进一步地,在所述施工煤层中开设三条走向长钻孔，其中第一条所述走向长钻孔靠近施工煤层中的回风顺槽，第三条所述走向长钻孔靠近施工煤层中的运输顺槽，第二条所述走向长钻孔布置在第一条所述走向长钻孔与第三条所述走向长钻孔之间；在所述回风顺槽的所述巷帮上设置N个所述观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第一条所述走向长钻孔的走向长钻孔瓦斯抽采半径V，在所述运输顺槽的所述巷帮上设置N个所述观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第三条所述走向长钻孔的走向长钻孔瓦斯抽采半径R"，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (R' +R" )/2。
[0013]进一步地，所述观测孔G1K1，所述观测孔G1K2,……，所述G1Kn,……，所述Gn+mKn+m均被布置在同一水平面上，其均与所述走向长钻孔垂直。
[0014]进一步地，所述走向长钻孔内的瓦斯气体容量X与瓦斯气体压力P之间呈抛物线性变化，X= αΡ1/2，其中，X为瓦斯气体容量，单位为:m3/t;a为煤层瓦斯含量系数，单位为:m3/(t.Mpa172) ；P为瓦斯气体压力，单位为:MPa ;其中降压所需值P。= 0.51P。
[0015]进一步地，在步骤4中还包括如下步骤:封住所述走向长钻孔的开口，通过瓦斯泵向外抽送瓦斯至瓦斯抽采场中；
[0016]进一步地，将每个所述负压表分别与外部检测装置连接，通过外部监测装置监测并记录每个所述负压表上的瓦斯气体压力P的变化，并记录每个所述观测孔的末端距相应的所述走向长钻孔之间的距离GKH，由所述外部监测装置计算出走向长钻孔瓦斯抽采半径R0
[0017]进一步地，在施工煤层中的每个工作面上均执行上述步骤2-步骤6。
[0018]采用上述技术方案，具有如下有益效果:
[0019]通过在巷帮处设置观测点，多个观测点设置在巷帮上沿着走向长钻孔的走向设置，并在每个观测点设置垂直于走向长钻孔的观测孔，从而克服现有的沿着走向长钻孔的方向布置观测孔，而造成施工、研究周期长，而且施工成本非常高，企业无法承受，且测试结果不准确、不可靠的缺陷。
[0020]通过观测每个观测孔中瓦斯压力的变化，当其中一个观测孔中瓦斯压力的降至所需值时，记录该观测孔的末端距走向长钻孔的距离h，初步确定瓦斯抽采半径在上述距离h以内。再继续开设观测孔，并使其末端距离走向长钻孔的距离H，且H大于h，直至一个观测孔上面的瓦斯压力没有降至所需值，则可确定瓦斯抽采半径在h-H之间。
[0021]如果想进一步细化瓦斯抽采半径的确切范围还可以在两个值h-H之间进行插值，这样就会逐渐找到一个准确值。采用同样的方法在其他观测点测出瓦斯抽采半径，再取平均值，即可完成走向长钻孔的瓦斯抽采半径测定。
[0022]由此，本法发明提供的走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，克服了上述传统的瓦斯钻孔抽采半径测定方法的弊端，其为走向长钻孔瓦斯抽采半径的确定提供一种科学、高效、准确、成本较低的新方法，为高突矿井的走向长钻孔的设计和施工提供科学依据和技术支撑，在降低成本的情况下大幅度地提高瓦斯抽采率，为矿井的安全生产保驾护航。

【专利附图】

【附图说明】
[0023]图1为施工煤层中布置有走向长钻孔和观测点的不意图；
[0024]图2为图1中观测点G1处的放大示意图；
[0025]图3为图1中观测点G2处的放大示意图。
[0026]附图标记对照表:
[0027]1-施工煤层；2_回风顺槽；3_运输顺槽；
[0028]4-瓦斯抽采场；5_巷帮；6_走向长钻孔。
[0029]G1, G2,……，Gn分别代表不同位置的观测点；
[0030]Gn K1、Gn K2，……，Gn Kn分别代表观测点Gn处不同位置的观测孔；
[0031]GnKnHpGnKnH2,……，GnKnHn分别代表观测点Gn处不同位置的观测孔的末端距走向长钻孔的距离；
[0032]GnKnBp GnKnB2,……，GnKnBn分别代表观测点Gn处不同位置的观测孔上的负压表。

【具体实施方式】
[0033]下面结合附图来进一步说明本发明的【具体实施方式】。
[0034]本发明提供的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，主要用于对走向长钻孔的瓦斯抽采半径测定，通过测定该瓦斯抽采半径测定，可以在开设走向长钻孔时，使两根走向长钻孔之间的距离为瓦斯抽采半径的2倍，使相邻的两根走向长钻孔的有效影响半径所形成的圆圈外切，在满足安全、经济的条件下，效果最优。
[0035]本发明中所提到的执行某一步骤A的动作，是指在另一位置执行步骤A的操作，其动作或操作方式相同，仅所处位置不同。
[0036]本发明提供的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，包括如下步骤:结合与图1-3所示，
[0037]步骤1:在施工煤层I中开设至少一条走向长钻孔6 ;其中，岩层面与水平相交的线叫走向线，走向线两端所指的方向即为岩层的走向，走向长钻孔6为沿着走向线开采的钻孔，钻孔长度一般大于800m，比普通的倾向钻孔长，称之为走向长钻孔。
[0038]步骤2:在巷帮5上开设有一个观测点Gp设置观测点用于在观测该处走向长钻孔6内的瓦斯气体变化。
[0039]步骤3:在观测点G1处开设观测孔G1K1，且观测孔G1K1垂直于走向长钻孔6设置，观测孔G1K1的末端距靠近巷帮5侧的走向长钻孔6的距离为G1K1H1,并在观测孔G1K1上安装有负压表G1K1B1 ；
[0040]通过在观测点G1处开设观测孔G1K1，且其垂直于走向长钻孔6设置，并使得该观测孔G1K1的末端距靠近巷帮5侧的走向长钻孔6的距离为G1K1H1,以观测距离走向长钻孔6的半径G1K1H1处的瓦斯气体变化，并通过设置在观测孔G1K1上的负压表G1K1B1,观测该处瓦斯气体变化。
[0041]步骤4:观测负压表G1K1B1上的压力变化，观测孔G1K1内原始瓦斯气体压力值为P，并经观测周期T后，观测负压表G1K1B1上的压力是否下降至所需值Ptl ;设原始瓦斯气体压力值为P，所需值，即降压至安全区域的所需为Ptl,观测周期为T。以在观测周期T内，观察负压表G1K1B1上的压力是否下降至所需值匕。设每个观测孔内的原始瓦斯气体压力值为P。
[0042]步骤41:如上述负压表G1K1B1没有下降至所需值Ptl,则重复在观测点G1处开设观测孔，并执行上述步骤3和步骤4的动作，直至在观测点G1处开设的观测孔G1Kn上的负压表G1KnBn经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，观测孔G1Kn的末端距靠近巷帮侧的走向长钻孔的距离为G1KnHn,且，G1KnHn小于G1KlriHlri (其中η为大于等于2的自然数)；
[0043]如果上述负压表G1K1B1没有下降至所需值Ptl,则重复在观测点G1处开设观测孔，并执行上述步骤3和步骤4的动作，也就是继续在观测点G1处开设观测孔G1K2,再观测观测孔G1K2上的负压表G1K1B2有没有下降至所需值如果负压表G1K1B2经过周期T后，其瓦斯气压还没有将至所需值Ptl,则再在观测点G1开设观测孔G1K3,并重复上述步骤3和步骤4的动作，依次重复，直至在观测点G1处开设的观测孔G1Kn上的负压表G1KnBn经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，观测孔G1Kn的末端距靠近巷帮5侧的走向长钻孔6的距离为G1KnHn,且，G1KnHn小于G1KlriHlrft5记录下G1H并且，在上述操作步骤中从G1K1H1到G1KnHn的长度逐渐减小，即逐渐朝向走向长钻孔6靠近。此时可以初步确定，走向长钻孔瓦斯抽采半径R初步确定在G1KnHn-G1KlriHlri之间。
[0044]步骤5:再执行步骤3的动作，在所述观测点G1处开设观测孔G1Klri,并执行步骤4的动作，观察观测孔G1Klri上的所述负压表G1KlriBlri，经观测周期T后是否降压至所需值Ptl之下。
[0045]即，在观测到观测孔G1Kn上的负压表G1KnBn经观测周期T后降压至所需值Ptl之下后，再继续在观测点G1处开设观测孔G1Klri，观测孔G1Klri的末端距走向长钻孔6的距离为G1KlrtHlrt，且GH1大于G1KnHn,即再开设的观测孔G1Klri逐渐远离走向长钻孔6，以测定走向长钻孔瓦斯抽采半径R的范围。
[0046]步骤51:如所述负压表G1KlriBlri上的瓦斯气体的压力下降至所需值Ptl之下，则重复在观测点G1处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直在观测点G1处开设的观测孔G1Krt上的负压表G1KlrtlBrt经观测周期T后没有降压至所需值Ptl之下，此时，所述观测孔G1Krt的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为G1KnJU1，且，G1KnHn小于G1KlrtlHlrtl(其中m为大于等于I的自然数)；
[0047]如果上述负压表G1KlriBlri没有下降至所需值Ptl,则重复在观测点G1处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，也就是继续在观测点G1处开设观测孔G1K1^2,再观测观测孔G1U上的负压表GH2有没有下降至所需值Ptlt5如果负压表GH2经过周期T后，其瓦斯气压还没有将至所需值Ptl,则在观测点G1处开设观测孔G1K1^3,并重复上述步骤3和步骤4的动作，依次重复，直至在观测点G1处开设的观测孔G1Krt上的负压表G1KrtBrt经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，观测孔G1Krt的末端距靠近巷帮5侧的走向长钻孔6的距离为G1KlrtlHlrtl,且，G1KnHn小于G1KlrtlHn+^记录下G1KlrtlHrt并且，在上述操作步骤中从G1KnHn到G1KlrtlHrt的长度逐渐增大，即逐渐远离走向长钻孔6。此时可以初步确定，走向长钻孔瓦斯抽采半径R小于G1KlrtlHlrtl,且G1KlrtlHlrtl小于G1KlriHlri。
[0048]步骤6:确定在观测点G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1KlrtlHrt之间。确定在G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1KlrtlHrt之间，从而也可确定走向长钻孔6的瓦斯抽采半径RG1KnHn至G1KlrtlHrt之间。在后续开设走向长钻孔6时，将走向长钻孔6的间距设置在2?之间，可以保证抽采后，瓦斯含量达到所需要求。
[0049]下面以一实施例来解释上述技术方案:如图1-2所示，
[0050]在一施工煤层I中，在未开采煤层实施走向长钻孔6，施工煤层I周边布置有回风顺槽2、运输顺槽3，瓦斯抽采钻场4，瓦斯抽采钻场4通过瓦斯泵对走向长钻孔6内的瓦斯进行抽采，其中施工的最长的走向长钻孔6的单孔的孔深达1034m。
[0051]由于走向长钻孔的大规模实施和应用，该矿的矿井瓦斯抽采率得到了大幅度地提高，为矿井的安全生产做出了巨大贡献。但是在实施走向长钻孔6的过程中由于没有科学地考察走向长钻孔的瓦斯抽采半径R，所以不能科学、合理地确定相邻的两根走向长钻孔6的钻孔间距，致使施工走向长钻孔6时仅仅凭借以往的经验确定钻孔间距为20m，结果导致个别工作面，即使走向长钻孔6都施工完毕，且已经抽采期达到2年以上，但是由于抽采间距过大，即走向长钻孔6之间的间距过大，存在许多空白区，采煤期间导致多次瓦斯超限，还必须采取再补打瓦斯抽采钻孔，甚至采用抽排风机、采空区埋管抽采等补充措施来补救，不仅耗费大量的人力和物力，还存在很多安全隐患，采用本发明提供的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，做瓦斯走向长钻孔瓦斯抽采半径的测定工作，可以收到良好的效果。
[0052]如图1-2所示，首先，我们回风顺槽2的巷道5—帮布置观测AG1，在观测点G1,首先施工观测孔G1K1,并使其垂直于靠最边缘的走向长钻孔6，且距离走向长钻孔6的间距G1K1H1 = 20m。开设好观测孔G1K1后，在观测孔G1K1上安装负压表G1K1B1及适合测试瓦斯相关参数的三通阀门并记录其原始瓦斯压力P。
[0053]然后再观测一段时间，观测周期T根据煤层的透气性系数、坚固性系数等参数进行确定的，这里确定为15天为一个观测周期T。
[0054]在观测周期T内发现观测孔G1K1内的瓦斯压力下降量如果没有超过Ptl，再在观测孔G1K1的左边相距5m处平行施工观测孔G1K2,且施工深度距离走向长钻孔6的间距G1K2H2=1m ；
[0055]在观测周期T内发现观测孔G1K2内的瓦斯压力下降量仍然没有超过Ptl，再在观测孔G1K2的左边相距5m处平行施工观测孔G1K3,且施工深度距离走向长钻孔6的间距G1K3H3=5m,这样就不断地逼近走向长钻孔6。
[0056]假设在观测周期T内发现观测孔G1K3内的瓦斯压力下降量超过了 Ptl，这表明走向长钻孔的抽采半径R在5?1m之间。
[0057]随后在观测孔G1K3的左边相距5m处平行施工观测孔G1K4,且施工深度距离走向长钻孔6的间距G1K4H4 = 7.5m ;在观测周期T内发现观测孔G1K4内的瓦斯压力下降量没有超过Ptl，这表明走向长钻孔的抽采半径R在5?7.5m之间。由于设定的瓦斯抽采钻孔的精度误差确定在0.5?1.5m之间，可以确定出在观测点G1的抽采半径为6m。随后我们在该工作面设计走向长钻孔的钻孔间距时设计成12m，提高了工作面瓦斯抽采率，避免了瓦斯超限事故的发生，收到了良好的应用效果。
[0058]较佳地，在上述步骤51中还包括步骤52:如观测孔G1Krt上的负压表G1KrtBrt经观测周期T后没有降压至所需值Ptl之下，则重复在观测点G1处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直至观测孔G1Klrtrt上的负压表ΑΚη+_Βη+_经观测周期T后降压至所需值Ptl之下，此时，所述观测孔G1Klrtrt的末端距靠近巷帮5侧的所述走向长钻孔的距离为G1KlrtrtHlrtrt,且G1KnJU1大于G1KlrtrtHlrtrt (其中a为大于等于I的自然数)；则在上述步骤6中确定所述观测点G1处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1在G1KnHn至G1KlrtrtHlrtrt之间。
[0059]继上述实施例，为了寻求精确确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R，可继续在观测孔G1K4的左边相距5m处平行施工观测孔G1K5,且施工深度距离走向长钻孔I的间距G1K5H5 =6.25m ;在观测周期T内发现观测孔G1K5内的瓦斯压力下降量超过了 P。，进一步精确走向长钻孔的抽采半径R在6.25?7.5m之间。由于抽采半径R为6.25m或为7.5m时，其相应的观测孔内的瓦斯气体压力均下降超过所需值Po，通过该方法测定的走向长钻孔的抽采半径R更加准确。可以精确确定出在观测点G1的抽采半径为7m。随后在该工作面设计走向长钻孔的钻孔间距时设计成14m，共在该工作面布置了 2个瓦斯抽采钻场4，共40个走向长钻孔6收到了良好的抽采效果，工作面瓦斯抽采率提高了 23%，避免了瓦斯超限事故的发生，收到了良好的应用效果。
[0060]较佳地，如图1-3所示，在巷帮5上还开设有第二个观测点G2,并在观测点G2处，执行操作步骤3-步骤6的动作，确定在观测点G2处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R2在G2KnHn至G2Kn+m+aHn+m+a之间，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R = (?+?) /2。
[0061]由于，走向长钻孔6较长，单孔孔深可达100m以上，为了进一步准确测定其瓦斯抽采半径，在巷帮5上开设有第二个观测点G2,并按照步骤3-步骤6，确定在观测点G2处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R2在在G2KnHn至G2Kn+m+aHn+m+a之间，再将两个观测点处测量的走向长钻孔瓦斯抽采半径取平均值，确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R = (?+?)/2，测定结果更加准确。
[0062]当然根据需要可以设置多个观测点Gn，即在巷帮5上开设有N(N为大于等于I的自然数)个观测点，分别在每个观测点G1, G2,……，Gn处执行操作步骤3-步骤6，确定在每个观测点G1, G2,……，Gn处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1, R2,……，Rn，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (?+?,……，Rn)/N。提高了走向长钻孔瓦斯抽采半径R的准确性。
[0063]每个观测点处的测量方法均与第一个观测点G1处的测量方法相同，在此不再赘述。
[0064]较佳地，如图1所示，在施工煤层I中开设三条走向长钻孔6，其中第一条走向长钻孔6靠近施工煤层I中的回风顺槽2，第三条走向长钻孔6靠近施工煤层I中的运输顺槽3，第二条走向长钻孔6布置在第一条走向长钻孔6与第三条走向长钻孔6之间；在回风顺槽2的巷帮5上设置N个观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第一条走向长钻孔6的走向长钻孔瓦斯抽采半径V，在运输顺槽3的巷帮5上设置N个观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第三条走向长钻孔6的走向长钻孔瓦斯抽采半径R"，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (R' +R" )/2。
[0065]由于在施工煤层I中开设三条走向长钻孔6，或设置多条走向长钻孔6，仅测定一条走向长钻孔的走向长钻孔瓦斯抽采半径，结果不够精确。则为了更加精确测定出走向长钻孔瓦斯抽采半径，在回风顺槽2的巷帮5上设置N个观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第一条走向长钻孔6的走向长钻孔瓦斯抽采半径R,，在运输顺槽3的巷帮5上设置N个观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第三条走向长钻孔6的走向长钻孔瓦斯抽采半径R"，确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (R' +R" )/2。通过对靠近巷帮5的每条走向长钻孔6都进行测量，提高了测量的准确性。
[0066]较佳地，观测孔G1K1，观测孔G1K2,……，G1Kn,……，Gn+mKn+m均被布置在同一水平面上，其均与走向长钻孔6垂直。每个采煤工作面上设置的观测孔，都在同一水平面上，并且其与走向长钻孔6垂直。在同一水平面上，气体含量大致相同，可以提高测量的准确度，另一方面克服了现有的沿着走向长钻孔6的方向布置观测孔，而造成施工、研究周期长，而且施工成本非常高，企业无法承受，且测试结果不准确、不可靠的缺陷。
[0067]较佳地，所述走向长钻孔内的瓦斯气体容量X与瓦斯气体压力P之间呈抛物线性变化，
[0068]X= α Ρ1/2，其中，X为瓦斯气体容量，单位为:m3/t ；
[0069]α为煤层瓦斯含量系数，单位为:m3/(t.Mpa1/2)；
[0070]P为观测孔内的原始瓦斯气体压力，单位为:MPa ；
[0071]其中降压所需值P。= 0.51P。
[0072]预抽煤层瓦斯后，必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验，其检验的指标之一是煤层瓦斯预抽率大于30%，即抽采后的瓦斯含量小于抽采前的70%以上。在保证工业应用误差允许前提下，瓦斯压力P和瓦斯含量X存在着一个抛物线关系，即:Χ= αΡ1/2，Χ为瓦斯气体容量，单位为:m3/t ； α为煤层瓦斯含量系数，单位为:m3/(t.Mpa1/2) ；P为观测孔内的原始瓦斯气体压力，单位为:MPa。因此，抽采前后瓦斯含量降低的比例和瓦斯压力降低的比例也是存在抛物线关系的。如果煤层预抽率为30%，即残余瓦斯含量为原始瓦斯的70%，通过计算知此时残余瓦斯压力值P1为原始瓦斯压力值P的49%，瓦斯压力下降量所需值P。=P-P1 = 0.51P。
[0073]较佳地，在步骤4中还包括如下步骤:封住走向长钻孔6的开口，通过瓦斯泵向外抽送瓦斯至瓦斯抽采场4中；由专业技术人员进行封孔、观测各个观测孔中的瓦斯压力、瓦斯浓度，并做好记录，有专人进行数据整理、比较和分析，并出具观测报告材料。
[0074]将每个负压表分别与外部检测装置连接，通过外部监测装置监测并记录每个所述负压表上的瓦斯气体压力P的变化，并记录每个所述观测孔的末端距相应的所述走向长钻孔之间的距离GKH，由外部监测装置计算出走向长钻孔瓦斯抽采半径R。通过外部监测装置，比如计算机装置，进行记录、计算，提高了工作效率和精确度。
[0075]在施工煤层中的每个工作面上均执行上述步骤2-步骤6，可以更加准确地测定出走向长钻孔瓦斯抽采半径R。
[0076]由此，该走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，打破了传统的瓦斯钻孔抽采半径测定方法中抽采钻孔与观测孔平行的布孔的方式，创造性地提出了适合走向长钻孔测定观测孔瓦斯压力、瓦斯浓度变化的新方法，即观测孔与抽采钻孔相互垂直，并且可以沿着走向长钻孔方向布置多个观测点，为走向长钻孔瓦斯抽采半径的测定提供了新的思路和方法，填补了国内空白。
[0077]其克服了传统的瓦斯钻孔抽采半径测定方法中，因为布置几个平行的走向长钻孔不仅施工、研究周期长，而且施工成本非常高，企业无法承受；另外施工周期长还会导致钻孔中瓦斯逸散造成测试结果不准确、不可靠等缺点和不足，探索出一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定的新方法，为走向长钻孔的设计和施工提供了科学依据和理论指导。
[0078]其施工工程量较少、施工工艺简单、费用低，并且可以根据具体条件选择多个观测点进行测试观测，抽采半径测定的准确度比较高。
[0079]根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。
[0080]以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:在施工煤层中开设至少一条走向长钻孔； 步骤2:在巷帮上开设有一个观测点G1; 步骤3:在所述观测点匕处开设观测孔，且所述观测孔GJi垂直于所述走向长钻孔设置，所述观测孔GA的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为GJA，并在所述观测孔G&上安装有负压表GAA ； 步骤4:观测所述负压表GAA上的压力变化，所述观测孔GA内原始瓦斯气体压力值为P，并经观测周期T后，观测所述负压表GJA上的压力是否下降至所需值匕； 步骤41:如所述负压表GAA没有下降至所需值匕，则重复在观测点匕处开设观测孔，并执行上述步骤3和步骤4的动作，直至在所述观测点匕处开设的观测孔GiKn上的负压表GiKnBn经观测周期T后降压至所需值匕之下，此时，所述观测孔GiKn的末端距靠近所述巷帮侦_所述走向长钻孔的距离为且，GiKnHn小于GJmHm (其中η为大于等于2的自然数)； 步骤5:再执行步骤3的动作，在所述观测点匕处开设观测孔ΑΚη+1，并执行上述步骤4的动作，观察观测孔GiKn+1上的所述负压表ΑΚη+1Βη+1，经观测周期Τ后是否降压至所需值匕之下， 步骤51:如所述负压表ΑΚη+1Βη+1上的瓦斯气体的压力下降至所需值匕之下，则重复在观测点h处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直至在所述观测点Gi处开设的观测孔匕1(_上的负压表ΑΚ-Β-经观测周期T后没有降压至所需值匕之下，此时，所述观测孔匕1(_的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为ΑΚ-Η*，且，GiKnHn小于ΑΚ_Ηη+π(其中m为大于等于1的自然数)； 步骤6:确定在所述观测点Gi处的走向长钻孔瓦斯抽采半径&在GiKnHn至GiK-H-之间。
2.根据权利要求1所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在上述步骤51中还包括步骤52:如所述观测孔上的负压表经观测周期T后没有降压至所需值匕之下，则重复在观测点匕处开设观测孔，并重复上述步骤3和步骤4的动作，直至观测孔ΑΚη+_上的负压表经观测周期Τ后降压至所需值h之下， 此时，所述观测孔&Κη+_的末端距靠近所述巷帮侧的所述走向长钻孔的距离为@_+凡+_，且AH大于匕^+^其中a为大于等于1的自然数)； 则在上述步骤6中确定所述观测点匕处的走向长钻孔瓦斯抽采半径&在GiKnHn至GiKn+m+aHn+m+a 之间。
3.根据权利要求2所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在所述巷帮上还开设有第二个观测点G2，并在所述观测点G2处，执行操作步骤3-步骤6的动作，确定在所述观测点G2处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R2在G2KnHn至G2Kn+m+aHn+m+a之间，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (Rdig/2。
4.根据权利要求3所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在所述巷帮上开设有N(N为大于等于1的自然数)个观测点，分别在每个观测点G1; G2，……，Gn处执行操作步骤3-步骤6，确定在每个观测点G1; G2，……，Gn处的走向长钻孔瓦斯抽采半径R1; R2，……，Rn，则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R = (R!+R2,……，RN) /N。
5.根据权利要求4所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在所述施工煤层中开设三条走向长钻孔，其中第一条所述走向长钻孔靠近施工煤层中的回风顺槽，第三条所述走向长钻孔靠近施工煤层中的运输顺槽，第二条所述走向长钻孔布置在第一条所述走向长钻孔与第三条所述走向长钻孔之间； 在所述回风顺槽的所述巷帮上设置N个所述观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第一条所述走向长钻孔的走向长钻孔瓦斯抽采半径V， 在所述运输顺槽的所述巷帮上设置N个所述观测点，并根据上述步骤3-步骤6测算出第三条所述走向长钻孔的走向长钻孔瓦斯抽采半径R"， 则确定走向长钻孔瓦斯抽采半径R= (f +R" )/2。
6.根据权利要求1-5所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，所述观测孔GJi，所述观测孔GiK2，……，所述GiKn，……，所述Gn+mKn+m均被布置在同一水平面上，其均与所述走向长钻孔垂直。
7.根据权利要求6所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，所述走向长钻孔内的瓦斯气体容量X与瓦斯气体压力P之间呈抛物线性变化，
X = αρ1/2， 其中，X为瓦斯气体容量，单位为:m3/t ； α为煤层瓦斯含量系数，单位为:m3/(t.Mpa1/2)； P为瓦斯气体压力，单位为:MPa ； 其中降压所需值h = 0.51P。
8.根据权利要求1所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在步骤4中还包括如下步骤:封住所述走向长钻孔的开口，通过瓦斯泵向外抽送瓦斯至瓦斯抽采场中。
9.根据权利要求1所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，将每个所述负压表分别与外部检测装置连接，通过外部监测装置监测并记录每个所述负压表上的瓦斯气体压力P的变化，并记录每个所述观测孔的末端距相应的所述走向长钻孔之间的距离GKH，由所述外部监测装置计算出走向长钻孔瓦斯抽采半径R。
10.根据权利要求1所述的一种走向长钻孔瓦斯抽采半径测定方法，其特征在于，在施工煤层中的每个工作面上均执行上述步骤2-步骤6。
【文档编号】E21F7/00GK104295289SQ201410400097
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】周连春, 李祥, 宋文义, 王滨, 马雪芹, 彭建国, 潘瑞卿, 周哲浩, 李旭泽, 邢玉强, 刘波, 张红, 马然, 孙景来, 刘永茜 申请人:神华集团有限责任公司, 神华乌海能源有限责任公司, 中煤科工集团工程科技有限公司, 煤炭科学技术研究院有限公司