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申请/专利权人：河南理工大学

摘要：本发明涉及一种注气驱替增流抽采瓦斯有效半径测定方法，包括预抽采区域设计，钻孔作业，注气作业，连续注气检测，最优抽采半径的测试及循环连续测试等六个步骤。传统的钻孔气驱常采用“一注两抽”模式，每次注气只能预裂两个钻孔，工作效率低下，本发明采用“二注七抽”的考察方式，考察不同间距孔、不同注气压力的现场气驱增透效果，通过现场采集瓦斯浓度、混合流量、抽采流量等参数，综合确定气驱增透有效抽采半径R的值。较传统的施工方法具有工程量小，能够详细、科学地考察不同间距孔的现场气驱增透效果，有助于显著提升钻孔注气驱替效率。

主权项：1.一种注气驱替增流抽采瓦斯有效半径测定方法，其特征在于，所述注气驱替增流抽采瓦斯有效半径测定方法包括如下步骤：S1，预抽采区域设计，首先将煤矿划分为若干预抽采区域，然后对划定的预抽采区域的煤层地质条件和瓦斯赋存情况勘测并统计，得到瓦斯地质参数，并从设定的预抽采区域中设定试验用预抽采区域；S2，钻孔作业，在S1步骤中设定的试验用预抽采区域中，根据S1步骤采集的瓦斯地质参数为基础，结合国家钻孔施工标准，在试验用预抽采区域中进行注气孔、试验用抽采钻孔施工，且注气孔、试验用抽采钻孔间采用等距分布，注气孔、试验用抽采钻孔孔径、深度与实际工业生产钻孔一致，同时注气孔、试验用抽采钻孔的倾角均与煤层顶板平行，水平角为0°，并设钻孔深度为L；同时每两个注气孔和七个试验用抽采钻孔为一个检测组，且同一检测组中的一个注气孔和3-4个试验用抽采钻孔构成一个检测单元，每个检测组均设两个检测单元；S3，注气作业，完成S2步骤后，首先对注气孔、试验用抽采钻孔进行封孔作业并与检测试验管路系统连通，同时在检测试验管路系统安设导流管和多功能瓦斯参数测试仪；然后利用检测试验管路系统对上层位瓦斯进行采前负压预抽，并每隔10分钟，由瓦斯多功能参数测试仪和流量表配合光学式甲烷检测仪测试一次抽采钻孔的单孔负压、混合流量、甲烷浓度参数，当连续三次测试数据稳定后变化幅度小于10％，开始注气；然后对注气孔Ⅰ和注气孔Ⅱ分别进行注气，注气压力为0.3MPa，并使抽采负压与矿井日常单孔抽采负压一致；完成注气后，每隔10分钟，分别用瓦斯多功能参数测试仪和流量表配合光学式甲烷检测仪测试一次各试验用抽采钻孔的单孔负压、混合流量、甲烷浓度，当连续3个检测时间点上的上述数据均变化幅度小于10％时，记录相关数值，停止测试；S4,连续注气检测，注气6h以内，注气初期随着注气气源不断驱替煤层瓦斯，煤层中的瓦斯纯量降低至0.003-0.006m3min，打开各试验用抽采钻孔并通过瓦斯多参监测仪观察并记录各试验用抽采钻孔的单孔负压、混合流量及甲烷浓度数据；S5，最优抽采半径的测试：对各试验用抽采钻孔连续经过设定时间6h的瓦斯注气后，根据其抽采参数变换进行最优抽采半径判定，具体为：当抽采钻孔10.5m连续经过设定时间6h的瓦斯注气，所记录的煤层瓦斯浓度值高于设定的第一阈值0-2％时，混合流量数值低于设定的第二阈值0.02-0.03m3min时，且抽采纯量值高于设定的第三阈值0.003-0.06m3min时，判定0.3MPa注气压力对抽采孔1抽采半径无明显效果；若当抽采钻孔1连续经过设定时间6h的瓦斯注气，所记录的煤层瓦斯浓度值低于设定的第一阈值，混合流量高于设定的第二阈值，且抽采纯量值低于设定的第三阈值时，判定0.3MPa注气压力对0.5m抽采半径已有明显效果；此时，为了抽采半径的准确性，继续观测抽采钻孔21m单孔负压、混合流量及甲烷浓度数据，当抽采钻孔2所记录的煤层瓦斯浓度值高于设定的第一阈值，混合流量低于设定的第二阈值，且抽采纯量值高低于设定的第三阈值时，判定0.3MPa注气压力对抽采孔21m抽采半径无明显效果，0.3MPa注气压力只对抽采孔10.5m的煤层产生了压裂，此时判定0.3MPa注气压力下煤层有效抽采半径为0.5m；当抽采钻孔21m单孔甲烷浓度数据低于设定的第一阈值，混合流量高于设定的第二阈值，且抽采纯量值低于设定的第三阈值时，判定0.3MPa注气压力对1m抽采半径也有明显效果。此时观测对比抽采单孔1和2的效果，若抽采单孔1的甲烷浓度明显低于抽采单孔2的甲烷浓度，抽采单孔1的混合流量明显高于抽采单孔2的混合流量，抽采单孔1的抽采纯量明显低于抽采单孔2的抽采纯量，判定0.3MPa注气压力下的有效抽采半径为0.5m，若抽采单孔2的甲烷浓度明显低于抽采单孔1的甲烷浓度，抽采单孔2的混合流量明显高于抽采单孔1的混合流量，抽采单孔2的抽采纯量明显低于抽采单孔1的抽采纯量，则判定0.5m并不是最优有效抽采半径，随后实时监测作为抽采钻孔3的抽采纯量、混合流量、甲烷浓度变化；然后按照步骤该步骤中的方法，继续完成与抽采钻孔2进行对比，以此类推，继续完成0.3MPa注气压力下抽采钻孔3、抽采钻孔4、抽采钻孔5、抽采钻孔6、抽采钻孔7的最优抽采半径的测试；S6，循环连续测试，完成S5步骤，分别设定注气压力为0.5-1MPa范围，再从S3步骤开始分别对各注气压力值条件下的最优抽采半径的测试作业。

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