CN112267875B - 一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，具体步骤为首先选择两个水力冲孔钻孔并在两个水力冲孔钻孔连线的中心位置施工瓦斯压力监测孔，安装压力表并监测瓦斯压力，待压力表示数稳定后，施工水力冲孔钻孔并进行水力冲孔作业，设计每米钻孔出煤量为m₁，重复以上步骤施工若干组水力冲孔钻孔并分别将每米钻孔出煤量设计为m₁+0.3、m₁+0.6、m₁+0.9......；最后将上述所有水力冲孔钻孔联网进行瓦斯抽采，并持续记录瓦斯压力监测孔内的瓦斯压力，抽采一定时间后，绘制钻孔瓦斯压力与出煤量的关系曲线，曲线上瓦斯压力最低点对应的钻孔出煤量即为水力冲孔钻孔的最优出煤量，该方法操作简单、成本低，能够大幅改善水力冲孔技术的应用效果。

Description

一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法

技术领域

本发明涉及煤矿领域，具体涉及一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法。

背景技术

瓦斯灾害是我国煤炭开采的主要灾害之一，严重威胁煤矿安全生产。目前，防治瓦斯灾害的最主要的手段是煤层瓦斯抽采。但是，由于我国煤层普遍具有微孔隙、低渗透和强吸附的特性，尤其是进入深部以后，煤层瓦斯抽采更加困难，需采取储层改造措施，以提高煤层透气性。

水力冲孔作为一种高效煤层增透措施，近年来被广泛应用于我国低渗透率煤层强化瓦斯抽采工程实践中，并取得了较好的应用效果。但是，该技术目前存在的一个亟待解决的关键问题是冲孔最优出煤量的问题。如果钻孔冲孔出煤量较少，则钻孔的等效孔径较小，钻孔卸压范围有限，很难达到较好的抽采效果。相反，如果钻孔出煤量过大，一方面会导致孔与孔之间会出现严重的应力集中，导致该区域瓦斯很难被抽出，出现抽采盲区和高突出危险点，给后期煤巷掘进埋下安全隐患；另一方面，钻孔出煤量过大还会导致煤体破碎严重，导致后期煤巷掘进过程中巷帮支护困难，增加工程成本。因此，为了确定合理的水力冲孔钻孔出煤量，亟需寻求煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，以提高水力冲孔技术的工程适用性，改善其瓦斯治理效果。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其操作简单、成本低，并且能够大幅改善水力冲孔技术的应用效果，提高其工程适用性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，具体包括以下步骤：

S1：在高瓦斯煤层中选取两个水力冲孔钻孔的位置，并确定两个水力冲孔钻孔的间距L；

S2：从底抽巷向两个水力冲孔钻孔中心连线的中点位置施工一个瓦斯压力监测孔，然后封孔、安装瓦斯压力表并持续监测孔内瓦斯压力；

S3：观察瓦斯压力表，待瓦斯压力监测孔内的瓦斯压力稳定后，在步骤S1中设定的位置施工水力冲孔钻孔，然后进行冲孔作业，水力冲孔钻孔的冲孔段每米钻孔的出煤量设计为m₁；

S4：重复步骤S1～S3，共施工N组水力冲孔钻孔，其中每组水力冲孔钻孔的间距为d，第1组到第N组的水力冲孔钻孔的冲孔段每米出煤量分别设计为m₁、m₁+0.3、m₁+0.6……；

S5：将所有水力冲孔钻孔联网并进行瓦斯抽采，记录瓦斯压力表监测到的瓦斯压力监测孔的压力变化；

S6：抽采一定时间后，将各瓦斯压力监测孔的最终瓦斯压力与各组水力冲孔钻孔对应的出煤量绘制成瓦斯压力-出煤量曲线，曲线中瓦斯压力最低点对应的出煤量即为该条件下的煤层水力冲孔最优出煤量m₀。

优选地，步骤S1中，L取值为5m～8m。

优选地，步骤S2中，瓦斯压力监测孔与水力冲孔钻孔的轴线位于同一平面内，瓦斯压力监测孔的终孔位置位于水力冲孔钻孔终孔中心连线的中点处。

优选地，步骤S3中，m₁取值为0.1t/m～0.3t/m。

优选地，步骤S4中，N取值为5～10，每组水力冲孔钻孔的间距d取值为20m～50m；

优选地，步骤S6中，抽采水力冲孔钻孔的时间选为100d～300d。

本发明的有益效果在于：本发明通过在煤层内施工若干组具有不同出煤量的水力冲孔钻孔和瓦斯监测钻孔，研究抽采一段时间后不同组瓦斯监测钻孔内压力变化，绘制瓦斯压力与出煤量的关系曲线，最终确定出水力冲孔钻孔的最优出煤量；该方法操作简单、成本低，并且能够大幅改善水力冲孔技术的应用效果，提高其工程适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法中单组水力冲孔钻孔与瓦斯压力监测孔的位置主视图；

图2为本发明实施例提供的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法中单组水力冲孔钻孔与瓦斯压力监测孔的位置俯视图；

图3为本发明实施例提供的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法中瓦斯压力与出煤量的关系曲线示意图。

附图标记说明：

1-底抽巷；2-高瓦斯煤层，3-水力冲孔钻孔，4-瓦斯压力监测孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，具体包括以下步骤：

S1：在高瓦斯煤层2中选取两个水力冲孔钻孔3的位置，并确定两个水力冲孔钻孔3的间距5m；

S2：从底抽巷1向两个水力冲孔钻孔3中心连线的中点位置施工一个瓦斯压力监测孔4，然后封孔、安装瓦斯压力表并持续监测孔内瓦斯压力；瓦斯压力监测孔4与水力冲孔钻孔3的轴线位于同一平面内，瓦斯压力监测孔4的终孔位置位于水力冲孔钻孔3终孔中心连线的中点处；

S3：观察瓦斯压力表，待瓦斯压力监测孔4内的瓦斯压力稳定后，在步骤S1中设定的位置施工水力冲孔钻孔3，然后进行冲孔作业，水力冲孔钻孔3的冲孔段每米钻孔的出煤量设计为0.1t/m；

S4：重复步骤S1～S3，共施工8组钻孔水力冲孔钻孔3，其中每组水力冲孔钻孔3的间距为50m，第1组到第8组的水力冲孔钻孔3的冲孔段每米出煤量分别设计为0.1t/m、0.4t/m、0.7t/m、1.0t/m、1.3t/m、1.6t/m、1.9t/m、2.2t/m；

S5：将所有水力冲孔钻孔3联网并进行瓦斯抽采，记录瓦斯压力表监测到的瓦斯压力监测孔4内的压力变化；

S6：抽采300天后，将各瓦斯压力监测孔4的最终瓦斯压力与各组水力冲孔钻孔3对应的出煤量绘制成瓦斯压力-出煤量曲线，曲线中瓦斯压力最低点对应的出煤量即为该条件下的煤层水力冲孔最优出煤量m₀。

参见图3，图中m₀为最优出煤量，p₀为煤层原始瓦斯压力；

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，包括具体包括以下步骤：

S1：在高瓦斯煤层(2)中选取两个水力冲孔钻孔(3)的位置，并确定两个水力冲孔钻孔(3)的间距L；

S2：从底抽巷(1)向两个水力冲孔钻孔(3)中心连线的中点位置施工一个瓦斯压力监测孔(4)，然后封孔、安装瓦斯压力表并持续监测孔内瓦斯压力；

S3：观察瓦斯压力表，待瓦斯压力监测孔(4)内的瓦斯压力稳定后，在步骤S1中设定的位置施工水力冲孔钻孔(3)，然后进行冲孔作业，水力冲孔钻孔(3)的冲孔段每米钻孔的出煤量设计为m₁；

S4：重复步骤S1～S3，共施工N组水力冲孔钻孔(3)，其中每组水力冲孔钻孔(3)的间距为d，第1组到第N组的水力冲孔钻孔(3)的冲孔段每米出煤量分别设计为m₁、m₁+0.3、m₁+0.6……；

S5：将所有水力冲孔钻孔(3)联网并进行瓦斯抽采，记录瓦斯压力表监测到的瓦斯压力监测孔(4)内的压力变化；

S6：抽采一定时间后，将各瓦斯压力监测孔(4)的最终瓦斯压力与各组水力冲孔钻孔(3)对应的出煤量绘制成瓦斯压力-出煤量曲线，曲线中瓦斯压力最低点对应的出煤量即为该条件下的煤层水力冲孔最优出煤量m₀。

2.如权利要求1所述的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，步骤S1中，L取值为5m～8m。

3.如权利要求1所述的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，步骤S2中，瓦斯压力监测孔(4)与水力冲孔钻孔(3)的轴线位于同一平面内，瓦斯压力监测孔(4)的终孔位置位于水力冲孔钻孔(3)终孔中心连线的中点处。

4.如权利要求1所述的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，步骤S3中，m₁取值为0.1t/m～0.3t/m。

5.如权利要求1所述的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，步骤S4中，N取值为5～10，每组水力冲孔钻孔(3)的间距d取值为20m～50m。

6.如权利要求1所述的一种煤层水力冲孔最优出煤量确定方法，其特征在于，步骤S6中，抽采水力冲孔钻孔(3)的时间选为100d～300d。

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