專利名稱：底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于抽采煤層瓦斯的穿層鉆孔間距測定方法，尤其是一種適用于 煤礦生產(chǎn)安全的底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局于2009年8月1日頒布實施的《防治煤與瓦斯突 出規(guī)定》，突出煤層的瓦斯治理要遵循“區(qū)域防突措施現(xiàn)行、局部防突措施補充”的原則，即 對于突出煤層，需首先采用區(qū)域防突措施消除煤層的突出危險性后才能進行煤層的采掘作 業(yè)，將區(qū)域防突措施放置于首要位置。目前區(qū)域防突措施包括保護層開采技術(shù)和預抽煤層 瓦斯技術(shù)兩種，對于單一突出煤層開采條件，只能采用預抽煤層瓦斯技術(shù)，而預抽煤層瓦斯 技術(shù)中底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)是最常用的一種方法。在進行瓦斯抽采設(shè)計 中，網(wǎng)格式穿層鉆孔間距是最重要的一個設(shè)計參數(shù)，該參數(shù)與煤層的透氣性系數(shù)及抽采時 間等有很大關(guān)系。若網(wǎng)格式穿層鉆孔間距設(shè)計過大，抽采效果不好，在規(guī)定時間無法消除煤 層的突出危險性，若間距過小，則鉆孔工程量大，工期長，費用高，抽采接替困難。因此，在進 行瓦斯抽采設(shè)計時，必須選擇合理的穿層鉆孔間距。而穿層鉆孔間距由鉆孔的瓦斯抽采半 徑?jīng)Q定，穿層鉆孔間距一般為2倍的鉆孔瓦斯抽采半徑。目前采用的穿層鉆孔瓦斯抽采半 徑測定方法的鉆孔布置如圖1所示，首先施工一個穿層壓力孔來測定煤層原始瓦斯壓力， 待測出瓦斯壓力值后，再在壓力孔周圍由遠而近施工多圈瓦斯抽采孔，即在距壓力孔外圍 先施工一圈至少4個鉆孔，它們位于同一半徑R上，然后通過壓力孔觀察瓦斯壓力的變化。 若壓力變化較小，需要在已施工瓦斯抽采孔的內(nèi)側(cè)一定距離再施工一圈至少4個瓦斯抽采 孔，再觀察瓦斯壓力變化，若壓力變化還小，縮小壓力孔與瓦斯抽采孔之間的距離R，繼續(xù)施 工瓦斯抽采孔。若在規(guī)定的預抽時間內(nèi)，能將壓力孔的瓦斯壓力值降低到臨界值的瓦斯抽 采孔距壓力孔的距離R就是瓦斯抽采孔的有效抽采半徑。這種方法存在以下幾點不足
1)該測定鉆孔的布置不能真實反映網(wǎng)格式穿層鉆孔條件下的鉆孔對控制范圍的抽采 作用，因此測定結(jié)果不準。2)由于煤層為非均質(zhì)結(jié)構(gòu)，該瓦斯抽采孔施工后，有可能其中一個瓦斯抽采孔通 過裂隙與壓力孔連同，導致壓力孔的壓力值下降很快，不能真實反映整個抽采區(qū)域內(nèi)殘余 瓦斯的下降情況，因此僅采用瓦斯壓力一個指標作為測定指標，測定結(jié)果不可靠。3)由于采用由遠及近的測定方法，測定時間長，無法滿足現(xiàn)場快速測定要求。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種方法簡單、速度 快、測定結(jié)果準確、可靠的底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法。技術(shù)方案本發(fā)明底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法，包括如下步驟 (1)測定鉆孔的布置
a.首先在底板巖巷內(nèi)垂直于煤層方向分組施工至少三個測定煤層瓦斯壓力的壓力孔，并安裝壓力表，各壓力孔之間的距離不小于40m ；
b.待從施工好的壓力孔內(nèi)測出煤層原始瓦斯壓力值后，以壓力孔為幾何中心施工一 組呈正方形布置的四個瓦斯抽采孔，每組瓦斯抽采孔的間距分別為U、L2, L3、……Ln，且
Li〈L2〈L3......Ln ；
(2)確定網(wǎng)格式穿層鉆孔的間距
a.對每組的瓦斯抽采孔進行抽采，并分別對每組瓦斯抽采孔的瓦斯抽采量進行計量及 觀測壓力孔上壓力表的壓力值下降情況；
b.根據(jù)采場接替和鉆孔施工速度確定預抽時間，在確定的預抽時間內(nèi)，觀測各組瓦斯 抽采孔的瓦斯壓力值和瓦斯抽采量；
d.選擇在抽采范圍內(nèi)煤層殘余瓦斯壓力降至0.74MPa以下和煤層殘余瓦斯含量
K降至8m7t以下、且最接近0. 74MPa和8m3/t的一組瓦斯抽采孔的間距為網(wǎng)格式穿層鉆 孔的有效間距；
其中煤層殘余瓦斯含量Jf 通過公式巧= KxCI-Il)計算得出，式中^為由同
一組的四個瓦斯抽采孔的總瓦斯抽采量，為四個瓦斯抽采孔范圍的煤體原始瓦斯儲量， ,,為煤層瓦斯的原始含量。有益效果本發(fā)明通過多組測定鉆孔的布置和采用煤層殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯 含量雙指標測定方法，通過測定抽采區(qū)域內(nèi)煤層的殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量兩個指標 來確定鉆孔的有效間距，可以準確快速的測定出一定時間內(nèi)突出煤層網(wǎng)格式穿層鉆孔的有 效間距，以保證確定的穿層鉆孔間距一方面能有效降低煤層瓦斯含量，消除其突出危險性， 另一方面盡最大可能降低穿層鉆孔的工程量，縮短鉆孔的施工工期，在利用底板巖巷網(wǎng)格 式穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)進行突出煤層的瓦斯抽采時，可確保在一定時間內(nèi)消除煤層突出 危險性的同時，使得穿層鉆孔的施工工程量最小，進一步保證突出煤層“抽、掘、采”的平 衡。其方法簡單、測量速度快、測定結(jié)果準確、可靠，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的鉆孔布置示意圖。圖2是本發(fā)明的測定鉆孔平面布置示意圖。圖3是本發(fā)明的測定鉆孔剖面布置示意圖。圖4是本發(fā)明第一組瓦斯抽采孔控制的抽采范圍確定示意圖。圖中1一壓力孔；2—瓦斯抽采孔；3—底板巖巷；4一4個瓦斯抽采孔的抽采范圍； 5—突出煤層；R_壓力孔與瓦斯抽采孔的間距I1一第一組瓦斯抽采孔的間距；21^—4個瓦 斯抽采孔控制范圍的正方形邊長。
具體實施例方式本發(fā)明的底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法是通過測定鉆孔的布置和確 定網(wǎng)格式穿層鉆孔的間距來實現(xiàn)的，具體步驟如下(1)測定鉆孔的布置
a.首先在底板巖巷3內(nèi)垂直于煤層方向分組施工至少三個測定煤層瓦斯壓力的壓 力孔1，并安裝壓力表，如圖2、圖3所示布置，分別為1#、2#和3#壓力孔1，各壓力孔1之 間的距離不小于40m，當壓力表逐漸上升為最大值，1#孔的壓力為2. 12MPa,2#孔的壓力為 2. 15MPa，3#孔的壓力為2. 05MPa。通過分析認為該區(qū)域煤層的瓦斯壓力為2. IMPa，采用瓦 斯含量間接法計算得出該處煤層的原始瓦斯含量為14m3/t。b.待從施工好的1#、2#和3#壓力孔1內(nèi)測出煤層原始瓦斯壓力值后，分別以1#、 2#和3#壓力孔1為幾何中心施工一組呈正方形布置的四個瓦斯抽采孔2，每組瓦斯抽采孔 2的間距分別為Lp L2、L3,且LZI^L3,鉆孔直徑為93mm，施工3組共計12個瓦斯抽采孔2 ； 圖4所示為以1#壓力孔1為幾何中心施工的一組呈正方形布置的四個瓦斯抽采孔2，其中 兩瓦斯抽采孔2的孔間距為L1,四個瓦斯抽采孔的抽采范圍4為2 L1 ；各組的瓦斯抽采孔間 距分別為6m、8m和10m，由小到大分別記為第一組測定鉆孔、第二組測定鉆孔和第三組測定 鉆孔；4個鉆孔均呈正方形網(wǎng)格布置，將抽采鉆孔接入抽采管網(wǎng)進行負壓抽采，并對各組的 瓦斯抽采量進行計量；
(2)確定網(wǎng)格式穿層鉆孔的間距
a.根據(jù)煤層瓦斯壓力與瓦斯含量的內(nèi)在關(guān)系，將每組測定出的殘余瓦斯壓力與殘余瓦
斯含量巧進行對比，分析測定值是否能真實反映煤層瓦斯的抽采情況，進而提高穿層鉆孔
抽采半徑測定的可靠程度。對每組的瓦斯抽采孔2進行抽采，并分別對每組瓦斯抽采孔2 的瓦斯抽采量進行計量及觀測壓力孔1上壓力表的壓力值下降情況，根據(jù)采場接替和鉆孔 施工速度確定預抽時間，在確定的預抽時間內(nèi)，觀測各組瓦斯抽采孔2的瓦斯壓力值和瓦 斯抽采量；如確定經(jīng)過90天的瓦斯抽采，經(jīng)觀測，第一、第二和第三組中壓力孔測出的殘余 瓦斯壓力值分別為0. 61MPa、0. 72MPa和1. 22MPa，通過計量各組瓦斯抽采孔的瓦斯抽采量 分別為894m3、1433 m3和1680 m3，測定區(qū)域煤層厚度U力2. 5m，煤層容重、力1. 4t/m3，原 始瓦斯含量14 m3/t,
b.選擇在抽采范圍內(nèi)煤層殘余瓦斯壓力降至0.74MPa以下和煤層殘余瓦斯含量(降 至8m3/t以下、且最接近0. 74MPa和8m3/t的一組瓦斯抽采孔2的間距為網(wǎng)格式穿層鉆孔的 有效間距；通過煤層的殘余瓦斯壓力和殘余瓦斯含量巧兩個指標來確定網(wǎng)格式穿層鉆孔 的有效間距，殘余瓦斯壓力可由壓力表直接讀出，煤層殘余瓦斯含量巧的測定通過公式
if； =計算得出，
式中&為由同一組的四個瓦斯抽采孔2的總瓦斯抽采量，込為四個瓦斯抽采孔范圍 4的煤體原始瓦斯儲量，為煤層瓦斯的原始含量。煤層原始瓦斯儲量β,通過公式
權(quán)利要求
1. 一種底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔有效間距的測定方法，其特征在于包括如下步驟(1)測定鉆孔的布置a.首先在底板巖巷(3)內(nèi)垂直于煤層方向分組施工至少三個測定煤層瓦斯壓力的壓 力孔(1 )，并安裝壓力表，各壓力孔(1)之間的距離不小于40m ；b.待從施工好的壓力孔(1)內(nèi)測出煤層原始瓦斯壓力值后，以壓力孔(1)為幾何中心 施工一組呈正方形布置的四個瓦斯抽采孔(2)，每組瓦斯抽采孔(2)的間距分別為U、L2, L3、......Ln 且 Li〈L2〈L3......Ln ‘(2)確定網(wǎng)格式穿層鉆孔的間距a.對每組的瓦斯抽采孔(2)進行抽采，并分別對每組瓦斯抽采孔(2)的瓦斯抽采量進 行計量及觀測壓力孔(1)上壓力表的壓力值下降情況；b.根據(jù)采場接替和鉆孔施工速度確定預抽時間，在確定的預抽時間內(nèi)，觀測各組瓦斯 抽采孔(2)的瓦斯壓力值和瓦斯抽采量；d.選擇在抽采范圍內(nèi)煤層殘余瓦斯壓力降至0.74MPa以下和煤層殘余瓦斯含量K降至8m7t以下、且最接近0. 74MPa和8m3/t的一組瓦斯抽采孔(2)的間距為網(wǎng)格式穿 層鉆孔的有效間距；其中煤層殘余瓦斯含量@通過公式
全文摘要
一種底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔間距的測定方法，通過采用測定鉆孔的布置和確定網(wǎng)格式穿層鉆孔的間距，同時多組測定鉆孔的布置和采用煤層殘余瓦斯壓力、殘余瓦斯含量雙指標測定，可以準確快速的測定出在一定時間內(nèi)突出煤層穿層鉆孔的有效間距，以保證確定的穿層鉆孔間距一方面能有效降低煤層瓦斯含量，消除其突出危險性，另一方面盡量降低了鉆孔的工程量，縮短了鉆孔的施工工期，進一步保證突出煤層“抽、掘、采”的平衡。其方法簡單、測量速度快、測定結(jié)果準確、可靠。
文檔編號E21B47/06GK102116170SQ201110029610
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者孔勝利, 李偉, 王海鋒, 程遠平, 翟清偉 申請人:中國礦業(yè)大學