一种顺层钻孔抽采煤层瓦斯二维流场测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种顺层钻孔抽采煤层瓦斯二维流场测试方法，属于煤矿开采技术领 域。
【背景技术】
[0002] 顺层钻孔抽采煤层瓦斯是消除煤层突出危险性和瓦斯资源回收利用的主要方法 之一。为实现开采区段煤层的消突及瓦斯资源的回收，在工作面机巷和风巷掘进期间及两 巷贯通后，在工作面机巷沿煤层倾向方向上向打顺层钻孔，同时在工作面风巷沿煤层倾向 方向下向打顺层钻孔，各钻孔间平行布置，钻孔间的间距根据顺层钻孔抽采瓦斯影响半径 确定。一般认为，单一顺层钻孔在煤层中抽采瓦斯形成的瓦斯流场，是以钻孔为中心的近似 圆柱区域。随着顺层钻孔在各煤矿的广泛使用，出现了钻孔抽采一段时间后，单孔瓦斯浓度 和抽采量随时间下降较快，采取多种封孔措施后，效果往往提高不明显，这种情况不符合顺 层钻孔抽采瓦斯流场为圆柱区域的设想。
[0003] 为了解单一顺层钻孔周围瓦斯流场形式，从而为布置顺层钻孔，实现高效抽采瓦 斯提供依据，有必要对钻孔周围瓦斯流场进行研究。目前，对钻孔周围瓦斯流场的确定主要 采用数值计算方法；现场确定钻孔周围瓦斯流场是通过测试抽采钻孔周围一定范围内瓦斯 压力或流量的方法确定，也有采用示踪气体法，这些方法是在钻孔径向方向距钻孔中心不 同距离处布置测点测试抽采影响点，仅是抽采影响径向一维影响区。对钻孔轴向方向或者 说顺层钻孔所在煤层平面上的瓦斯流场尚无直接测试方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种顺层钻孔抽采煤层瓦斯二维流场测试方法，适用于煤 矿井下确定钻孔周围瓦斯流场。
[0005] 为达到该目的，本发明采取的技术方法是：
[0006] -种顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场二维测试方法，其特征在于：
[0007] 沿巷帮90度方位角，平行煤层，在煤层中布置多组钻孔，每组三个，其中中间为抽 采钻孔，两侧为测试钻孔；
[0008] 在两个测试钻孔中预埋高压释放软管至孔底，密封孔口至距孔底0. 3m范围内钻 孔，在孔底形成气室；
[0009] 抽采钻孔按顺层钻孔抽采瓦斯方式及参数封孔；
[0010] 利用高压软管，向测试钻孔的气室恒压稳定释放示踪气体；
[0011] 抽采钻孔以一定负压进行连续抽采，同时每隔一段时间采集抽采的气样；
[0012] 利用色谱分析采集的气样，绘制示踪气体浓度与时间的关系曲线。以示踪气体最 高浓度值对应的时间作为钻孔抽采影响到该位置点的时间，定义为到样时间。在钻孔所在 煤层二维平面上，将相同到样时间下的示踪气体释放点位置连接成曲线，时间或位置的偏 差采用邻近点内插值法确定。绘制的单一曲线为某抽采时间下示踪气体释放点抽采影响位 置等值线图，不同抽采时间下的等值线图即为顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场图。
[0013] 本发明的特点在于：
[0014] 本发明以抽采钻孔周边布置多个测点，分别测试各测点受抽采的影响时间，利用 插值法获得钻孔周边抽采影响区域等值线图，绘制流场，从而为瓦斯抽采顺层钻孔的布置 及其封孔效果的考察提供了现场测试方法。
【附图说明】
[0015] 图1为单组测试钻孔布置示意图。
[0016] 图中标号：1一测试钻孔封孔，2-示踪气体气室，3-示踪气体释放管，4一煤层， 5-抽米管，6-抽米钻孔封孔，7, 8-不踪气体释放装置。
【具体实施方式】
[0017] 实施例
[0018] 参阅图1，以按如下程序进行测试。
[0019] -种顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场检测方法，包括以下步骤：
[0020] (1)沿巷帮90度方位角，平行煤层，在煤层中施工第1组钻孔，共计三个，其中中间 为抽采钻孔，两侧为测试钻孔，测试孔距离抽采孔间距为L6,各参数参考表1 ;
[0021] 表1测试参数步骤方案
[0022]
[0023] (2)在两个测试钻孔中预埋高压释放软管至孔底，密封孔口至距孔底为L2位置的 范围内钻孔，封孔长度为LI，在孔底形成气室；
[0024] (3)在抽采钻孔中放置抽采钻孔后，封孔，封孔长度为L3 ;
[0025] (4)分别向两个测试钻孔的气室恒压稳定释放两种不同的示踪气体；
[0026] (5)抽采钻孔以一定负压进行连续抽采，同时每隔一段时间采集抽采的气样，并记 录米集地点和米集时间；
[0027] (6)按表1参数，分别施工第2、3、4组，重复上述（1)~（5)步骤；
[0028] (7)利用色谱分析采集的气样，绘制示踪气体浓度与时间的关系曲线。以示踪气体 最高浓度值对应的时间作为钻孔抽采影响到该位置点的时间，定义为到样时间；
[0029] (8)在钻孔所在煤层二维平面上，将相同到样时间下的示踪气体释放点位置连接 成曲线，时间或位置的偏差采用邻近点内插值法确定，绘制的单一曲线为某抽采时间下示 踪气体释放点抽采影响位置等值线图，不同抽采时间下的等值线图即为顺层钻孔抽采煤层 瓦斯流场图。
[0030] 以上所述，仅是本发明的说明示例，并非对本发明的任何限制，凡是根据本发明技 术实质对上述示例所作的任何简单修改、变更，均仍属本发明技术方案的保护范围内。
【主权项】
1. 一种顺层钻孔抽采煤层瓦斯二维流场测试方法，其特征在于：在煤层中顺层钻孔两 侧不同位置释放示踪气体，顺层钻孔封孔抽采气体，采集抽采的气样，利用气相色谱进行分 析，确定采集到示踪气体的时间，将相同到样时间下的示踪气体释放点位置连接成曲线，获 得某抽采时间下抽采影响位置等值线图，绘制不同抽采时间下的等值线图即为顺层钻孔抽 采煤层瓦斯流场图；具体方法包括以下步骤： (1) 沿巷帮90度方位角，平行煤层，在煤层中施工第1组钻孔，共计三个，其中中间为抽 采钻孔，两侧为测试钻孔，测试孔距离抽采孔间距为L6 ; (2) 在两个测试钻孔中预埋高压释放软管至孔底，密封孔口至距孔底为L2处的钻孔， 封孔长度为Ll，在孔底形成气室； (3) 在抽采钻孔中放置抽采管后封孔，封孔长度为L3 ; (4) 分别向两个测试钻孔的气室恒压稳定释放两种不同的示踪气体； (5) 抽采钻孔以一定负压连续抽采，同时每隔一段时间采集抽采的气样，并记录采集地 点和米集时间； (6) 分别施工第2、3、4组，重复上述（2)~（5)步骤； (7) 利用色谱分析采集的气样，绘制示踪气体浓度与时间的关系曲线，以示踪气体最高 浓度值对应的时间作为钻孔抽采影响到该位置点的时间，定义为到样时间； (8) 在钻孔所在煤层二维平面上，将相同到样时间下的示踪气体释放点位置连接成曲 线，时间或位置的偏差采用邻近点内插值法确定，绘制的单一曲线为某抽采时间下抽采影 响位置等值线图，不同抽采时间下的等值线图即为顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场图。
【专利摘要】本发明公开了一种顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场检测方法，在煤层平面内的顺层钻孔两侧不同位置释放示踪气体，在抽采钻孔内采集气样，利用气相色谱进行分析，确定采集到示踪气体的时间，将相同到样时间下的示踪气体释放点位置连接成曲线，时间或位置的偏差采用邻近点内插值法确定，绘制单一曲线为某抽采时间下示踪气体释放点抽采影响位置等值线图，不同抽采时间下的等值线图即为顺层钻孔抽采煤层瓦斯流场图；其中，确定位置的示踪气体释放采用多组钻孔分组测试的方法进行，每组布置2个释放钻孔和1个抽采钻孔，释放2种示踪气体。本发明原理简单，能够实现顺层钻孔抽采瓦斯流场的直接测量。
【IPC分类】E21B47/11, E21F7/00
【公开号】CN105041370
【申请号】CN201510528686
【发明人】秦汝祥, 戴广龙, 杨应迪, 唐明云, 周亮, 李尧斌, 张超
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月24日