本發(fā)明涉及礦井瓦斯防治技術領域，適用于煤礦井下瓦斯抽采鉆孔有效影響半徑的確定。

背景技術：

煤礦井下鉆孔抽采瓦斯是礦井瓦斯治理的基本方法。涉及到鉆孔布置的關鍵參數(shù)之一是單一鉆孔的有效抽采半徑，抽采半徑的準確確定對鉆孔施工的工程量、鉆孔施工成本以及能否高效抽采瓦斯具有重要的影響。目前確定鉆孔有效抽采半徑的方法有理論分析法、數(shù)值模擬和井下實測等方法，其中井下實測包括瓦斯壓力下降法和瓦斯流量法，也有文獻提出采用示蹤氣體法，示蹤氣體法一般只能判定鉆孔影響半徑。判別鉆孔有效半徑的準則根據(jù)采用的方法不同判定的標準也不同，瓦斯壓力下降法中主要根據(jù)瓦斯壓力下降超過一半為判斷標準，瓦斯流量法中主要依據(jù)抽采率大于30％為判斷標準。現(xiàn)場實測中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，有些條件下，準確測試煤層瓦斯壓力相對較為困難，而單孔瓦斯流量往往較小，準確測試小流量的設備的精度不夠。目前在鉆孔有效抽采半徑測試方面尚存在一定的困難。

技術實現(xiàn)要素：

為實現(xiàn)準確測試瓦斯抽采鉆孔的有效影響半徑，本發(fā)明提出一種聯(lián)合測試煤層瓦斯含量和瓦斯壓力確定鉆孔有效抽采半徑的方法。

一種聯(lián)合測試煤層瓦斯含量和瓦斯壓力確定鉆孔有效抽采半徑的方法的特征在于：

選擇合適的測試地點，要求測試地點無構造，不受采動應力的影響，鉆孔施工巷道距離待測煤層法向距離在20m至40m之間。

沿鉆孔施工巷道走向一字排開，布置6個測壓鉆孔，如圖1所示，分別命名Y5、Y3、Y1、Y2、Y4和Y6。其中：Y5與Y3間距2m，Y3與Y1間距2m，Y1與Y2間距5m，Y2與Y4間距2m，Y4與Y6間距2m。

6個測壓鉆孔終孔點穿透煤層頂或底板0.5m，施工完成后，封孔測壓，待壓力上升至穩(wěn)定后，施工抽采鉆孔CH，抽采鉆孔CH見煤后，采用直接法測試抽采鉆孔煤層瓦斯含量X0。同時，現(xiàn)場采集煤樣，帶回實驗室測試煤樣吸附瓦斯的a和b常數(shù)。煤樣采集和煤層瓦斯含量測試完成后，繼續(xù)施工抽采鉆孔，直至抽采鉆孔終孔點穿透煤層頂或底板0.5m。抽采鉆孔施工完成后，封孔、合茬、抽采瓦斯。當需要了解抽采d天的鉆孔有效抽采半徑時，抽采鉆孔CH經(jīng)連續(xù)抽采d天后，停抽。按圖1分別施工煤層瓦斯含量測試鉆孔H1、H2、H3和H4，四個含量測試鉆孔終孔點圍繞抽采鉆孔CH呈對角布置，距離抽采鉆孔CH的距離分別是L1、L2、L3和L4。各含量測試鉆孔施工見煤后，采用直接法測試煤層瓦斯含量，分別為X1、X2、X3和X4。

根據(jù)瓦斯含量確定有效抽采半徑的方法是：當X0≥8m³/t時，含量測試鉆孔測得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于8m³/t時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Li(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Li的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R1；當X0≤8m³/t時，含量測試鉆孔測得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于0.7倍的X0時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Li(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Li的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R1。

根據(jù)瓦斯壓力確定有效抽采半徑的方法是：當測試的煤層瓦斯壓力P≥0.74MPa時，壓力測試鉆孔的瓦斯壓力Pi(i＝1,2…4)小于0.74MPa時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Si(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Si的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R2；當測試的煤層瓦斯壓力P≤0.74MPa時，考慮到煤層中游離瓦斯占瓦斯含量總量的10％～20％，煤層瓦斯含量用近似公式表示，則瓦斯含量抽采率達30％后的殘余瓦斯壓力則為(P為測壓孔抽采前瓦斯壓力，b為吸附常數(shù))，當經(jīng)歷d天抽采后的測壓鉆孔測試的瓦斯壓力Pi(i＝1,2…4)小于P_c時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Si(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Si的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R2。

比較瓦斯含量判定的有效抽采半徑R1和壓力法判定的有效抽采半徑R2，選其中大值為鉆孔有效抽采半徑R，即R＝max{R1,R2}。

本發(fā)明根據(jù)朗格繆爾方程中瓦斯壓力和瓦斯含量的相互關系，確定了有效半徑的壓力判據(jù)，提高了壓力判定的科學性；通過鉆孔實測的煤層瓦斯壓力和瓦斯含量兩個參數(shù)，進行比較確定鉆孔有效抽采半徑，提高了單純通過瓦斯壓力降低法測試的成功概率和可靠性；另外，兩個參數(shù)的測試與判定，解決了瓦斯壓力或含量在抽采影響中的不敏感性問題。

附圖說明

圖1為一種聯(lián)合測試煤層瓦斯含量和瓦斯壓力確定鉆孔有效抽采半徑的方法的鉆孔終孔布置圖。

圖中Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6是瓦斯壓力測試鉆孔，H1、H2、H3和H4是瓦斯含量測試鉆孔，CH是抽采鉆孔。

具體實施方式

選擇合適的測試地點，要求測試地點無構造，不受采動應力的影響，鉆孔施工巷道距離待測煤層法向距離在20m至40m之間。

沿鉆孔施工巷道走向一字排開，布置6個測壓鉆孔，如圖1所示，分別命名Y5、Y3、Y1、Y2、Y4和Y6。其中：Y5與Y3間距2m，Y3與Y1間距2m，Y1與Y2間距5m，Y2與Y4間距2m，Y4與Y6間距2m。

6個測壓鉆孔終孔點穿透煤層頂或底板0.5m，施工完成后，封孔測壓，待壓力上升至穩(wěn)定后，施工抽采鉆孔CH，抽采鉆孔CH見煤后，采用直接法測試抽采鉆孔煤層瓦斯含量X0。同時，現(xiàn)場采集煤樣，帶回實驗室測試煤樣吸附瓦斯的a和b常數(shù)。煤樣采集和煤層瓦斯含量測試完成后，繼續(xù)施工抽采鉆孔，直至抽采鉆孔終孔點穿透煤層頂或底板0.5m。抽采鉆孔施工完成后，封孔、合茬、抽采瓦斯。當需要了解抽采d天的鉆孔有效抽采半徑時，抽采鉆孔CH經(jīng)連續(xù)抽采d天后，停抽。按圖1分別施工煤層瓦斯含量測試鉆孔H1、H2、H3和H4，四個含量測試鉆孔終孔點圍繞抽采鉆孔CH呈對角布置，距離抽采鉆孔CH的距離分別是L1、L2、L3和L4。各含量測試鉆孔施工見煤后，采用直接法測試煤層瓦斯含量，分別為X1、X2、X3和X4。

根據(jù)瓦斯含量確定有效抽采半徑的方法是：當X0≥8m³/t時，含量測試鉆孔測得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于8m³/t時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Li(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Li的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R1；當X0≤8m³/t時，含量測試鉆孔測得的瓦斯含量Xi(i＝1,2…4)小于0.7倍的X0時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Li(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Li的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R1。

根據(jù)瓦斯壓力確定有效抽采半徑的方法是：當測試的煤層瓦斯壓力P≥0.74MPa時，壓力測試鉆孔的瓦斯壓力Pi(i＝1,2…4)小于0.74MPa時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Si(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Si的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R2；當測試的煤層瓦斯壓力P≤0.74MPa時，考慮到煤層中游離瓦斯占瓦斯含量總量的10％～20％，煤層瓦斯含量用近似公式表示，則瓦斯含量抽采率達30％后的殘余瓦斯壓力則為(P為測壓孔抽采前瓦斯壓力，b為吸附常數(shù))，當經(jīng)歷d天抽采后的測壓鉆孔測試的瓦斯壓力Pi(i＝1,2…4)小于P_c時，該鉆孔距離抽采鉆孔CH的距離Si(i＝1,2…4)在有效抽采半徑范圍內(nèi)，取Si的最大值為瓦斯抽采鉆孔抽采d天的有效抽采半徑R2。

比較瓦斯含量判定的有效抽采半徑R1和壓力法判定的有效抽采半徑R2，選其中大值為鉆孔有效抽采半徑R，即R＝max{R1,R2}。