瓦斯排放钻孔有效半径的考察

金沙县玖圆煤矿C5、C8煤层瓦斯抽放钻孔参数测定报告金沙县玖圆煤矿技术科2015年12月20日金沙县沙土镇玖圆煤矿C5、C8煤层条带瓦斯抽放瓦斯参数测定报告一、原理目前应用的钻孔瓦斯抽放及影响半径的测试方法主要有钻孔测试法和计算机模拟法及二者相结合的方法；在有效性指标的确定上，钻孔实测法国内外采用的指标主要有以下三种：压力指标、含量指标、相对压力指标。计算机模拟法主要应用的指标有瓦斯含量指标和瓦斯压力指标。二、以瓦斯压力或瓦斯含量作为指标图1 测试钻孔布置示意图瓦斯抽放影响半径和瓦斯抽放有效半径都是以煤层瓦斯压力的下降幅度作为指标的，采用相对瓦斯压力指标，煤层瓦斯抽放半径的确定方法为：首先在煤层打一排测压孔，如图1所示，2、3、4n均为测压孔，d2、d3dn为相邻测压孔之间的距离；并在每个测压孔装上压力表，记录每个测压孔的原始压力，P1、P2、P3Pn;然后在2号孔一侧打抽放钻孔，1号孔，并进行抽放。当抽放一定的时间后，观察每个测压孔此时的瓦斯压力，P1、P2、P3Pn。根据每个测压孔的原始压力和抽放后的压力，我们可以得到每个测压孔的预抽率，如果a号孔以及它之前的每个测压孔的瓦斯压力下降量都大于或等于51%，而a号孔之后的测压孔都小于51%，那么d=d1+d2+d3+d(a-1)，这里的d就是钻孔的有效抽放半径。（1）瓦斯压力稳定之后，进行抽放瓦斯，观察各个观察孔瓦斯变化情况，将瓦斯压力下降稳定压力10以上的钻孔视为抽放影响范围内钻孔，将距抽放钻孔最远的一个抽放影响范围内钻孔到抽放钻孔的距离视为抽放影响半径。（2）抽放前后瓦斯含量降低的比例和瓦斯压力降低的比例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为原始瓦斯压力值的49%，瓦斯压力下降量为51%。相对压力指标法测定钻孔的有效半径就是依据这个原理来进行的。因此，如果瓦斯含量减少30%则需相应的瓦斯压力减少原始瓦斯压力的51%。因此，确定钻孔瓦斯抽放影响半径的指标为瓦斯压力下降10%以上，确定抽放有效半径的指标为瓦斯压力下降51%以上。三、现场布置情况由于受煤层地质和周围开采扰动的影响，在测试煤层参数时瓦斯压力起伏很大，因此瓦斯压力值和瓦斯含量值难以连续的测试准确，使得使用绝对压力指标和绝对含量指标法失去可能性。但是，当抽放钻孔作业时，其周边的测压孔压力值会相应的降低。因此，我们选用相对压力指标法进行测试。因为玖圆煤矿所考察C5煤层透气性中等，钻孔的有效抽放范围较小。根据玖圆煤矿目前所采用抽放方法的实际情况：布置抽放观察孔与抽放孔选择1m、1.5m、2m和2.5m不同间距，实验钻场两组，分别设在507风巷和采区材料巷，煤厚1.4m、1.7m。钻场布置观察孔和抽放孔间距情况如图2和3。图2 507风巷钻场观察孔与抽放孔位置关系图图3 采区材料巷钻场观察孔与抽放孔位置关系图玖圆煤矿钻孔布置剖面图如图4-4，钻孔施工参数见表1和表2。图4 玖圆煤矿条带抽放实验钻场布置剖面图表1 507风巷钻孔施工参数表钻孔编号钻孔地点倾角()水平角()穿煤深度（m）终孔深度(m)封孔深度(m)1-1#皮带机尾向里42m处50757571-2#皮带机尾向里43m处50757581-3#皮带机尾向里45m处50757581-4#皮带机尾向里46.5m处50757581-5#皮带机尾向里47.5m处5075758钻孔编号钻孔地点倾角()水平角()穿煤深度（m）终孔深度(m)封孔深度(m)2-1#乳化泵站向里60m处-100757582-2#乳化泵站向里62m处-100757582-3#乳化泵站向里63.5m处-10075758表2 采区材料巷钻孔施工参数表四、玖圆煤矿钻孔施工要求：1.、钻孔必须施工在同一水平线上，测压钻孔孔径为75mm，所有钻孔均打在煤层中，钻孔煤柱15m以上。2. 先施工测压孔，施工钻孔时用水辅助排渣；在干孔中取煤样做实验室分析。3. 施工完测压孔后立即进行封孔，施工完后等测压孔压力均稳定后，施工抽放孔，抽放孔倾角及挂孔高度与测压孔一致，将抽放孔进行抽放，并详细记录抽放参数及测压孔瓦斯压力随时间变化情况。五、数据分析观察最后一个压力表7天后，压力表均达到了稳定状态，2015年12月19日在507回风巷测定的压力数据建立如下表格。表3 507风巷钻孔原始压力钻孔编号钻孔地点倾角()水平角()穿煤深度（m）终孔深度(m)封孔深度(m)原始压力（MPa）1-1#皮带机尾向里42m处50757580.361-2#皮带机尾向里43m处50757580.341-3#皮带机尾向里45m处50757580.361-4#皮带机尾向里46.5m处50757580.341-5#皮带机尾向里47.5m处50757580.32表4 采区材料巷钻孔原始压力表钻孔编号钻孔地点倾角()水平角()穿煤深度（m）终孔深度(m)封孔深度(m)原始压力（MPa）2-1#乳化泵站向里60m处-100757580.372-2#乳化泵站向里62m处-100757580.352-3#乳化泵站向里63.5m处-100757580.30施工抽放钻孔后，对压力表进行记录，记录原始数据如下：507回风巷、采区材料巷均在2017年12月12日8点班施工好抽放钻孔即进行联网抽放，孔口负压在13KPa以上。具体数据见下表。表5 507风巷钻孔残存压力孔号原始压力（Mpa）残存压力（Mpa）12月12日12月13日12月14日12月15日12月16日12月17日12月18日12月19日1-1#0.360.300.240.220.200.160.160.120.121-2#0.340.320.260.200.160.180.140.100.081-3#0.360.340.320.260.220.200.180.140.121-4#0.340.300.240.230.2200.180.160.160.141-5#0.320.280.240.220.200.180.160.140.10表6 采区材料巷钻残存压力孔号原始压力（Mpa）残存压力（Mpa）12月13日12月14日12月15日12月16日12月17日12月18日12月19日2-1#0.370.300.260.210.180.160.140.102-2#0.350.320.240.200.160.180.160.142-3#0.300.260.220.200.180.160.160.14通过表3、表4知各孔原始瓦斯压力差别不大，最大值为0.37MPa，最小值为0.30MPa。由表5、表6可知通过抽放后，各测压孔压力数值相差很大，但是随着到抽放孔距离的增大，瓦斯压力的变化趋势相同，充分证明在测试前选用相对压力指标作为抽放有效半径指标的正确性。六、测试结果当抽放时间为7天左右时，根据瓦斯抽放影响半径和有效半径的确定指标，比对表5 可知： 1-5#孔压力下降了68%，1-4#孔压力下降了59%，1-3#孔压力下降了67%，1-2#孔压力下降了76%，1-1#孔压力下降了67%。因此1-5#孔、1-4#、1-3#孔均在抽放有效半径内， 1-2#孔处于抽放影响半径内，1-1#孔处于抽放影响半径外。因此根据测试结果，在抽放时间8天左右时，该顺层抽放钻孔的抽放有效半径为2.03.0m，这里取2.0m，影响半径为46m。综上所述，通过考察半径考察试验，结合日常抽放后打钻取样检测结果，C5煤层瓦斯含量从原始外含量9.84m3/t降到7.5m3/t需要7天时间，瓦斯压力从0.37MPa降到0.10MPa左右需要7天时间，可判定C5煤层抽放半径为2.0m，抽放时间为7天，可作为消突和抽放达标设计与与评判依据。C8煤层瓦斯含量从原始外含量11.58m3/t降到7.5m3/t需要7天时间，瓦斯压力从0.37MPa降到0.14MPa左右需要7天时间，可判定C8煤层抽放半径为2.0m，抽放时间为7天，可作为消突和抽放达标设计与与评判依据 金沙县玖圆煤矿 2015年12月20日