CN112465330A - 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,属于煤矿瓦斯抽采技术领域。包括步骤:S11.综合控制区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论等构建钻孔瓦斯抽采预测模型;S12.根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比,并对钻孔运行状态进行评判;S13.根据评判结果确定失效钻孔,并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型;S14.根据钻孔失效类型进行钻孔修复、煤层增透等技术措施或调整抽采钻孔工程参数,并指导下一区域钻孔抽采。本发明为有针对性的开展失效钻孔修复等技术措施提供依据,有效提高抽采钻孔利用效率和精细化管理技术水平,保证煤矿瓦斯抽采效果和矿井抽掘采顺利衔接。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域,涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法。
背景技术
煤层瓦斯抽采钻孔是煤矿井下抽采瓦斯的主要方式,其有效性直接关乎到抽采的质量。例如在松软煤岩层中施工钻孔过程中,受煤岩体强度、地应力和水等因素影响,钻孔易发生变形甚至坍塌;其次,由于开采活动引起的钻孔周围应力变化,会造成钻孔周围煤岩体位移形变,进一步造成松软煤岩层钻孔成孔后的采动坍塌;此外,煤岩层涌水量较大的下向钻孔容易积水等,水化膨胀软岩,阻断瓦斯涌出和流动的通道,并最终造成抽采钻孔失效,严重影响瓦斯抽采效率,导致抽采达标时间长及区域抽采效果不均衡,限制了矿井的抽掘采顺利衔接。
目前,煤矿瓦斯抽采钻孔仍采用粗放的管理模式,施工完成的钻孔联抽后即听之任之,任其自动衰竭,缺乏有效的抽采钻孔有效性评价和精细化管理技术,造成了抽采钻孔数目众多,抽采纯量有限的尴尬局面。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,通过构建钻孔瓦斯抽采预测模型实现对回采工作面和掘进工作面预抽钻孔动态评判,根据钻孔运行状态有效性进行有针对性的修复等措施,解决由于失效钻孔导致的抽采达标时间长以及区域抽采效果不均衡的问题。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,该方法包括以下步骤:
S11:综合区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论构建钻孔瓦斯抽采预测模型;
S12:根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比,并对钻孔运行状态进行评判;
S13:根据评判结果确定钻孔失效,并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型;
S14:根据S13得到钻孔失效类型进行针对性的开展钻孔修复和煤层增透的技术措施,或调整抽采钻孔工程参数和抽掘采计划,指导下一区域钻孔抽采。
可选的,所述S12中,根据钻孔监测数据与预测模拟结果进行对比,并对钻孔运行状态进行评判,包括以下步骤:
S201:通过监测钻孔不同时间的抽采效果,包括抽采负压、钻孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混合流量,从而得到钻孔瓦斯抽采纯流量的抽采参数;
S202:将抽采钻孔监测数据与钻孔抽采预测模拟结果进行对比,并根据现场条件和检测设备精度设置一定的误差允许范围,如果对比结果一致,则继续S205;如果对比结果不一致,即存在突变点,则持续对该抽采状态进行监测,若状况没有改变,则进入S203;
S203:钻孔抽采状态及参数监测,结合《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》的相关要求开展钻孔抽采达标预评价,通过考察钻孔在抽采状态下不同钻孔深度处抽采负压、抽采浓度、钻孔塌堵、煤渣积聚和钻孔积水,以及煤层渗透率的变化参数,通过动态修正钻孔瓦斯抽采预测模型,得到抽采效果随时间的变化曲线,从而评判得到钻孔抽采达标指标和时间,如果预测时间在抽采达标计划时间内,则继续S205;如果在计划抽采达标计划内内无法实现抽采达标时,则进入S204;
S204:是否调整矿井抽掘采计划时间,即通过延长抽采达标时间并与抽采达标预测时间进行对比,直至在计划时间内顺利达标时,则进入S205,否则进入S13,即根据S203监测参数进行抽采钻孔失效类型及原因的判定,然后进入S14,为针对性的开展失效钻孔修复、煤层增透或调整抽采钻孔参数,并指导下一区域抽采工程;
S205:保证钻孔的正常抽采,保证井下抽采管路和地面泵站运行正常;
S206:计划抽采达标时间,在钻孔抽采期间,根据抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价,确定抽采钻孔运行状态,否则进入S207;
S207:采掘工作面预抽钻孔至抽采达标时间后,按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求组织开展区域煤层抽采达标评价,将钻孔间距相同和预抽时间一致的区域划为一个评价单元,然后进行区域抽采达标评价;其中,预抽时间差异系数小于30%。
可选的,在所述S13确定抽采钻孔失效类型及判定后,进入步骤S14;
在S14是在确定钻孔失效类型后,进行相应的钻孔修复和煤层增透技术措施,或调整抽采工程参数和抽掘采计划,并以此指导下一区域钻孔抽采作业;其中钻孔修复针对钻孔塌堵孔失效、钻孔积水堵塞失效和钻孔封孔失效类型;
煤层增透针对渗透率降低煤层开展增透作业,以提高煤层瓦斯流通性;
调整抽掘采计划是在无法进行有效钻孔修复和不进行增透作业情况下延长抽采达标时间;
调整抽采工程参数针对无法进行有效修复的钻孔和不调整抽掘采计划的前提下,修改抽采钻孔布置参数,采用补打钻孔方式强化煤层瓦斯抽采,完成以上措施后,重新恢复钻孔瓦斯抽采,并修正钻孔瓦斯抽采预测模型,根据抽采效果考察周期或定期进行下一个循环的抽采钻孔失效评判和抽采达标预评价。
可选的,所述钻孔瓦斯抽采预测模型是基于煤层瓦斯参数、煤岩层条件、抽采钻孔参数和煤层瓦斯流动理论建立,构建煤矿井下钻孔抽采预测的时空模型,包括以下步骤:
S101:煤层瓦斯参数,需要对区域煤层瓦斯基础参数进行测定,具体包括煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、煤层密度和煤层孔隙率的基础参数;
S102:煤岩层条件,即抽采钻孔所在煤岩层环境,具体包括巷道围岩应力分布、采动应力分布、松软煤岩坚固性和煤岩层含水情况;
S103:抽采钻孔参数,包括钻孔直径、钻孔深度和钻孔间距的参数,按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求在采掘工作面进行瓦斯抽采前,必须进行施工设计,设计包括抽采钻孔布置图和钻孔参数表,并详实记录钻孔施工成孔参数;其中,钻孔参数表的内容包括钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角和深度;
S104:煤层瓦斯流动理论,包括煤层瓦斯渗流理论、质量守恒定律和瓦斯抽采理论,是构建钻孔瓦斯抽采模型的理论基础。
可选的,所述S13包括以下步骤:
S301:测定钻孔不同深度参数,包括抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度,即通过检测抽采状态下沿钻孔深度变化不同位置处抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度参数的分布情况来判定抽采钻孔漏气情况,进而分析钻孔失效类型和漏气通道位置,用来检测钻孔封孔段密封质量、封孔深度和钻孔段存在的裂隙通道;
S302:钻孔塌堵情况探测,在测定钻孔内不同深度参数时,同时利用探杆探测钻孔缩径失稳变形和塌堵情况,并按照变形塌堵情形进行有效抽采钻孔参数折算,计算有效抽采钻孔深度和钻孔直径,以准确进行钻孔抽采效果的预测;
S303:钻孔积水情况探测,在测定钻孔不同深度参数时,同时利用水位传感器探测下向钻孔内积水和近水平钻孔、定向长钻孔和分支类钻孔的局部积水问题,并按照钻孔积水位置和长度进行钻孔有效抽采段参数折算;
S304:煤岩层参数考察分析,若在S301~S303过程中,均没有发现影响钻孔抽采效果的因素时,则重新考察煤岩层参数,包括煤岩瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、围压采动应力分布和构造异常区域。
可选的,所述S14中,确定煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效类型包括步骤:
S401确定钻孔瓦斯运移通道堵塞情况,包括煤层渗透率降低失效、钻孔塌堵孔失效和钻孔积水堵塞失效;
其中煤层渗透率降低失效时,煤层微裂隙流通通道堵塞,使运移产出通道受阻;
钻孔塌堵孔失效钻孔塌堵孔失效和钻孔积水堵塞失效时,造成钻孔主孔道流通受阻失效;
S402:确定抽采钻孔存在的漏气通道,从而确定抽采钻孔失效类型,包括钻孔串孔失效、钻孔封孔段密封失效和煤岩层深部裂隙及地质构造。
可选的,所述钻孔塌堵孔失效包括钻孔煤渣积聚堵孔、钻孔孔壁变形垮塌堵孔和软岩水化膨胀堵孔。
可选的,所述钻孔积水堵塞包括下向钻孔积水堵塞和近水平钻孔、定向长钻孔、分支类钻孔的局部低洼处积水堵塞类型。
可选的,所述钻孔封孔密封失效包括抽采管破损漏气失效、封孔段密封不严失效和封孔深度不足失效。
本发明的有益效果在于:本发明通过构建煤矿井下钻孔瓦斯抽采预测模型,按照抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价,实现对回采工作面和掘进工作面预抽钻孔的运行状态和有效性进行评判,为有针对性的开展钻孔修复、煤层增透、调整抽采钻孔工程和抽掘采计划提供了依据,从而有效提高抽采钻孔利用效率和精细化管理技术水平,保证了煤矿瓦斯抽采效果和矿井抽掘采顺利衔接。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判体系及方法示意图;
图2为本发明提供的煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判流程图;
图3为本发明提供的煤矿井下钻孔预测模型构建示意图;
图4为本发明提供的煤矿井下抽采钻孔失效判别示意图;
图5为本发明提供的抽采钻孔失效分类示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示,为本发明本实施例中的煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判体系及方法,包括以下步骤:
步骤S11:综合控制区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论等构建钻孔瓦斯抽采预测模型,实现对区域钻孔抽采效果进行预测和预评价;
步骤S12:根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比,并依据国家、地方抽采法规和文件(如煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定、煤矿瓦斯抽采基本指标等)等相关要求对区域钻孔运行状态进行评判;
步骤S13:根据评判结果确定失效钻孔,利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型,并综合监测参数和抽采效果动态修正预测模型;
步骤S14:综合步骤S11、步骤S12和步骤S13获得的钻孔失效类型进行相应的钻孔修复、煤层增透等技术措施或调整抽采钻孔工程参数、抽掘采计划等,并指导下一区域钻孔抽采作业;
如图2所示为煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判流程图,具体的钻孔瓦斯抽采效果评判(S12)实施流程,该过程包括以下步骤:
步骤S11:首先构建区域钻孔瓦斯抽采预测模型,然后进入步骤S12;
本实施例中,其中步骤S12根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比,并对钻孔运行状态进行评判,主要包括以下步骤:
步骤S201:按照抽采效果考察周期或定期检测钻孔不同时间的抽采效果,记录不同时间的钻孔瓦斯抽采负压、瓦斯浓度、氧气浓度等参数,然后进入步骤S202;
步骤S202:将不同时间的钻孔监测数据与钻孔抽采预测模拟结果进行对比分析,并根据现场条件和检测设备精度设置一定的误差允许范围,如果对比分析结果较为一致,则继续进行正常钻孔抽采;否则进入步骤S203;
步骤203:进行钻孔抽采状态及参数检测,开展抽采达标预评价,通过考察钻孔在抽采状态下不同钻孔深度处抽采负压、瓦斯浓度、钻孔塌堵、煤渣积聚、钻孔积水以及煤层渗透率等状况,通过动态修正钻孔瓦斯抽采预测模型,得到抽采效果随时间的变化曲线,从而评判得到钻孔抽采达标临界指标和达标时间,如果预测时间在抽采达标计划时间内,则继续步骤205;如果在计划抽采达标计划内无法实现抽采达标时,则进入步骤S204;
步骤S204:通过调整矿井抽掘采计划,延长掘进工作面或回采工作抽采达标时间和作业开始时间,并与抽采达标预评价时间进行对比,若抽采达标预评价结果和矿井抽掘采时间一致,则继续步骤S205,否则继续进行步骤S204;如果不调整矿井抽掘采计划时,则进入步骤S13和步骤14,确定为失效钻孔并针对性的开展钻孔修复、煤层或调整抽采钻孔工程参数等;
步骤S205:钻孔正常抽采,对钻孔实际抽采效果与预评价结果一致和调整后可以满足抽采达标要求的钻孔进行正常抽采;
步骤S206:计划抽采达标时间,在钻孔抽采期间,根据抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价,确定抽采钻孔运行状态,否则进入步骤S207;
步骤S207:采掘工作面预抽钻孔至预计抽采达标时间后,按照国家、地方抽采法规和文件(如煤矿瓦斯抽采达标暂行规定、煤矿瓦斯抽采基本指标)等相关要求组织开展区域煤层抽采达标评价,将钻孔间距基本相同和预抽时间基本一致(预抽时间差异系数小于30%)的区域划为一个评价单元,然后进行抽采达标评价;
本实施例中,在步骤S13确定抽采钻孔失效类型及判定后,进入步骤S14;
本实施例中,在步骤S14是在确定钻孔失效类型后,进行相应的钻孔修复、煤层增透等技术措施或调整抽采工程参数、抽掘采计划等,并以此指导下一区域钻孔抽采作业等,其中钻孔修复主要针对钻孔塌堵孔失效、钻孔积水堵塞失效和钻孔封孔失效类型;煤层增透主要针对渗透率降低煤层开展增透作业,以提高煤层瓦斯流通性;调整抽掘采计划是在无法进行有效钻孔修复和不进行增透作业情况下延长抽采达标时间;调整抽采工程参数针对无法进行有效修复的钻孔和不调整抽掘采计划的前提下,修改抽采钻孔布置等参数,采用补打钻孔等方式强化煤层瓦斯抽采,完成以上措施后,重新恢复钻孔瓦斯抽采,并修正钻孔瓦斯抽采预测模型,根据抽采效果考察周期或定期进行下一个循环的抽采钻孔失效评判和抽采达标预评价;
如图3所示为煤矿井下钻孔瓦斯抽采预测模型示意图,包括以下步骤:
步骤101:确定煤层瓦斯等基本参数,主要包括煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、煤层密度、煤层孔隙率等参数;
步骤102:确定煤岩层条件,主要包括巷道围岩应力分布、采动应力分布、松软煤岩、煤岩层含水量等情况;
步骤103:抽采钻孔工程参数,主要包括钻孔直径、钻孔深度、钻孔间距和钻孔倾角等参数,应按照国家、地方法规和文件要求在瓦斯抽采前,必须进行施工设计,设计包括抽采钻孔布置图、钻孔参数表(钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角、深度等),并详实记录钻孔施工参数;
步骤S104:煤层瓦斯流动理论,包括煤层瓦斯渗流理论、质量守恒定律、瓦斯抽采理论等,是构建钻孔瓦斯抽采模型的理论基础;
如图4所示为煤矿井下抽采钻孔失效判别示意图,包括以下步骤:
步骤S301:测定钻孔不同深度参数,主要包括抽采负压、瓦斯浓度、氧气浓度等,即通过检测抽采状态下沿钻孔深度变化不同位置处抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度参数的分布情况来判定抽采钻孔漏气情况,进而分析钻孔失效类型和漏气通道位置,主要用来检测钻孔封孔段密封质量、封孔深度、钻孔段存在的裂隙通道等;
步骤S302:钻孔塌堵情况探测,在测定钻孔内不同深度参数时,同时利用探杆探测钻孔缩径失稳变形和塌堵情况,并按照变形塌堵情形进行有效抽采钻孔参数折算,计算有效抽采钻孔深度、钻孔直径等,以准确进行钻孔抽采效果的预测;
步骤S303:钻孔积水情况探测,在测定钻孔不同深度参数时,同时利用水位传感器探测下向钻孔内积水和近水平钻孔、定向长钻孔、分支类钻孔的局部积水问题,并按照钻孔积水位置和长度进行钻孔有效抽采段参数折算;
步骤S304:煤岩层参数考察分析,假如在步骤S301~S303过程中,均没有发现影响钻孔抽采效果的因素时,需要重新考察煤岩层参数,主要包括煤岩瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、围压采动应力分布和构造异常区域等;
如图5所示为煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效类型示意图,主要包括以下步骤:
步骤S401:确定钻孔瓦斯运移通道堵塞情况,包括煤层渗透率降低失效(S4011),煤层微裂隙流通通道堵塞,使运移产出通道受阻;钻孔塌堵孔失效(S4012),以及钻孔积水堵塞失效(S4013),均造成钻孔主孔道流通受阻失效;
本实施例中,其中步骤S4012中,确定钻孔瓦斯运移通道堵塞失效类型分类时,主要包括钻孔煤渣积聚堵孔、钻孔孔壁变形垮塌堵孔和软岩水化膨胀堵孔等;
本实施例中,其中步骤S4013中,钻孔积水堵塞失效类型,主要包括下向钻孔积水堵塞和近水平钻孔、定向长钻孔、分支类钻孔的局部低洼处积水堵塞类型;
步骤S402:确定抽采钻孔存在的漏气通道,从而确定抽采钻孔失效类型,主要包括钻孔串孔失效、钻孔封孔段密封失效和煤岩层深部裂隙及地质构造等;
本实施例中,其中步骤S4022中,确定钻孔封孔失效类型时,主要包括抽采管破损漏气失效、封孔段密封不严失效和封孔深度不足失效等。
本发明所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判体系及方法,通过构建煤矿井下钻孔瓦斯抽采预测模型,按照抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价,实现对回采工作面和掘进工作面预抽钻孔的运行状态和有效性进行评判,为有针对性的开展钻孔修复、煤层增透、调整抽采钻孔工程和抽掘采计划提供了依据,为有针对性的提高抽采钻孔利用效率和精细化管理技术水平,保证了煤层瓦斯抽采效果和矿井抽掘采顺利衔接。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
S11:综合区域煤层瓦斯参数、煤岩层环境条件、抽采钻孔参数和瓦斯流通理论构建钻孔瓦斯抽采预测模型;
S12:根据钻孔监测数据与预测模拟结果对比,并对钻孔运行状态进行评判;
S13:根据评判结果确定钻孔失效,并利用失效钻孔判别方法确定钻孔失效类型;
S14:根据S13得到钻孔失效类型进行针对性的开展钻孔修复和煤层增透的技术措施,或调整抽采钻孔工程参数和抽掘采计划,指导下一区域钻孔抽采。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述S12中,根据钻孔监测数据与预测模拟结果进行对比,并对钻孔运行状态进行评判,包括以下步骤:
S201:通过监测钻孔不同时间的抽采效果,包括抽采负压、钻孔瓦斯抽采浓度和瓦斯抽采混合流量,从而得到钻孔瓦斯抽采纯流量的抽采参数;
S202:将抽采钻孔监测数据与钻孔抽采预测模拟结果进行对比,并根据现场条件和检测设备精度设置一定的误差允许范围,如果对比结果一致,则继续S205;如果对比结果不一致,即存在突变点,则持续对该抽采状态进行监测,若状况没有改变,则进入S203;
S203:钻孔抽采状态及参数监测,结合《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》的相关要求开展钻孔抽采达标预评价,通过考察钻孔在抽采状态下不同钻孔深度处抽采负压、抽采浓度、钻孔塌堵、煤渣积聚和钻孔积水,以及煤层渗透率的变化参数,通过动态修正钻孔瓦斯抽采预测模型,得到抽采效果随时间的变化曲线,从而评判得到钻孔抽采达标指标和时间,如果预测时间在抽采达标计划时间内,则继续S205;如果在计划抽采达标计划内内无法实现抽采达标时,则进入S204;
S204:是否调整矿井抽掘采计划时间,即通过延长抽采达标时间并与抽采达标预测时间进行对比,直至在计划时间内顺利达标时,则进入S205,否则进入S13,即根据S203监测参数进行抽采钻孔失效类型及原因的判定,然后进入S14,为针对性的开展失效钻孔修复、煤层增透或调整抽采钻孔参数,并指导下一区域抽采工程;
S205:保证钻孔的正常抽采,保证井下抽采管路和地面泵站运行正常;
S206:计划抽采达标时间,在钻孔抽采期间,根据抽采效果考察周期或定期进行钻孔抽采达标预评价,确定抽采钻孔运行状态,否则进入S207;
S207:采掘工作面预抽钻孔至抽采达标时间后,按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求组织开展区域煤层抽采达标评价,将钻孔间距相同和预抽时间一致的区域划为一个评价单元,然后进行区域抽采达标评价;其中,预抽时间差异系数小于30%。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:在所述S13确定抽采钻孔失效类型及判定后,进入步骤S14;
在S14是在确定钻孔失效类型后,进行相应的钻孔修复和煤层增透技术措施,或调整抽采工程参数和抽掘采计划,并以此指导下一区域钻孔抽采作业;其中钻孔修复针对钻孔塌堵孔失效、钻孔积水堵塞失效和钻孔封孔失效类型;
煤层增透针对渗透率降低煤层开展增透作业,以提高煤层瓦斯流通性;
调整抽掘采计划是在无法进行有效钻孔修复和不进行增透作业情况下延长抽采达标时间;
调整抽采工程参数针对无法进行有效修复的钻孔和不调整抽掘采计划的前提下,修改抽采钻孔布置参数,采用补打钻孔方式强化煤层瓦斯抽采,完成以上措施后,重新恢复钻孔瓦斯抽采,并修正钻孔瓦斯抽采预测模型,根据抽采效果考察周期或定期进行下一个循环的抽采钻孔失效评判和抽采达标预评价。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述钻孔瓦斯抽采预测模型是基于煤层瓦斯参数、煤岩层条件、抽采钻孔参数和煤层瓦斯流动理论建立,构建煤矿井下钻孔抽采预测的时空模型,包括以下步骤:
S101:煤层瓦斯参数,需要对区域煤层瓦斯基础参数进行测定,具体包括煤层瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、煤层密度和煤层孔隙率的基础参数;
S102:煤岩层条件,即抽采钻孔所在煤岩层环境,具体包括巷道围岩应力分布、采动应力分布、松软煤岩坚固性和煤岩层含水情况;
S103:抽采钻孔参数,包括钻孔直径、钻孔深度和钻孔间距的参数,按照《抽采煤矿瓦斯抽采达标评价暂行规定》和《煤矿瓦斯抽采基本指标》相关要求在采掘工作面进行瓦斯抽采前,必须进行施工设计,设计包括抽采钻孔布置图和钻孔参数表,并详实记录钻孔施工成孔参数;其中,钻孔参数表的内容包括钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角和深度;
S104:煤层瓦斯流动理论,包括煤层瓦斯渗流理论、质量守恒定律和瓦斯抽采理论,是构建钻孔瓦斯抽采模型的理论基础。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述S13包括以下步骤:
S301:测定钻孔不同深度参数,包括抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度,即通过检测抽采状态下沿钻孔深度变化不同位置处抽采负压、瓦斯浓度和氧气浓度参数的分布情况来判定抽采钻孔漏气情况,进而分析钻孔失效类型和漏气通道位置,用来检测钻孔封孔段密封质量、封孔深度和钻孔段存在的裂隙通道;
S302:钻孔塌堵情况探测,在测定钻孔内不同深度参数时,同时利用探杆探测钻孔缩径失稳变形和塌堵情况,并按照变形塌堵情形进行有效抽采钻孔参数折算,计算有效抽采钻孔深度和钻孔直径,以准确进行钻孔抽采效果的预测;
S303:钻孔积水情况探测,在测定钻孔不同深度参数时,同时利用水位传感器探测下向钻孔内积水和近水平钻孔、定向长钻孔和分支类钻孔的局部积水问题,并按照钻孔积水位置和长度进行钻孔有效抽采段参数折算;
S304:煤岩层参数考察分析,若在S301~S303过程中,均没有发现影响钻孔抽采效果的因素时,则重新考察煤岩层参数,包括煤岩瓦斯含量、煤层瓦斯压力、煤层渗透率、围压采动应力分布和构造异常区域。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述S14中,确定煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效类型包括步骤:
S401确定钻孔瓦斯运移通道堵塞情况,包括煤层渗透率降低失效、钻孔塌堵孔失效和钻孔积水堵塞失效;
其中煤层渗透率降低失效时,煤层微裂隙流通通道堵塞,使运移产出通道受阻;
钻孔塌堵孔失效钻孔塌堵孔失效和钻孔积水堵塞失效时,造成钻孔主孔道流通受阻失效;
S402:确定抽采钻孔存在的漏气通道,从而确定抽采钻孔失效类型,包括钻孔串孔失效、钻孔封孔段密封失效和煤岩层深部裂隙及地质构造。
7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述钻孔塌堵孔失效包括钻孔煤渣积聚堵孔、钻孔孔壁变形垮塌堵孔和软岩水化膨胀堵孔。
8.根据权利要求6所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述钻孔积水堵塞包括下向钻孔积水堵塞和近水平钻孔、定向长钻孔、分支类钻孔的局部低洼处积水堵塞类型。
9.根据权利要求6所述的一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔失效评判方法,其特征在于:所述钻孔封孔密封失效包括抽采管破损漏气失效、封孔段密封不严失效和封孔深度不足失效。
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