下向穿层钻孔瓦斯及水压力恢复曲线.pdfVIP

总第187期 doi：10．3969／j．issn．1005—2798．2015．03．008 下向穿层钻孔瓦斯及水压力恢复曲线 王建涛 ，张前松 (1．河南理5-大学 安全科学-9S-程学院，河南焦作 454000；2晋煤集团坪上煤业有限公司，山西 晋城 048000) 摘 要：依据达西定律和质量守恒定律 ，对下向穿层钻孔周围煤层 内瓦斯的流动和水的流动分别建立了数 学模型，结合气体状态方程，计算得出两条压力恢复曲线都为双曲线，工程试验中通过电子压力导出曲线 得到验证 。 关键词：瓦斯压力；水压；渗流；径向流 中图分类号：TD712．6 文献标识码 ：B 文章编号：1005-2798(2015)03—0021—03 煤层瓦斯压力是煤层孔隙内气体分子 自由热运 In(R ／R =Inr／R ㈩ 动撞击所产生的作用力．是决定煤层瓦斯含量多少、 b o) ( o) 瓦斯流动动力高低、瓦斯动力现象的潜能大小 以及 式中：p 为煤层原始瓦斯压力，MPa；p为钻孔 评价瓦斯储量、瓦斯突出等问题的基本参数 J，准 周围瓦斯压力，MPa；R。为钻孔半径，m；Rb为原始瓦 确测定煤层瓦斯压力具有非常重要的意义。 斯压力边界半径，m；r为钻孔瓦斯压力影响半径， 目前瓦斯压力确定方法一般是实测法 ．测压钻 m o 孔按角度可以分为上向孔、水平孔和下向孔_2J。封 由公式 (1)可知，钻孔周 围瓦斯压力符合双 曲 孑L方式主要有：黏土封孔、水泥砂浆封孔、胶囤粘液 线分布。 封孔和橡胶气囊封孔 ]。 2 下向穿层孔煤体水压力 《煤层瓦斯压力的直接测定方法》(AQ／T1047 — 2007)]对下向测压钻孑L出水时的测压结果并未 下 向穿层钻孔在测压过程 中，往往会遇到孔 隙 进行修正。依现有的封孔技术在地质条件复杂，特 裂隙水或者含水层 ，由于水的不可压缩性 ．所 以孔 别是围岩松软破碎难 以成型的下向含水钻孔测压 隙、裂隙水具有流量小压力大的特点_9]．下向穿层 时．很难消除水对瓦斯压力的影响，甚至难以分辨其 钻孔周围煤体内裂隙孔隙水流动在低雷诺区．仍然 到底是水压还是瓦斯压力 ，因此对瓦斯及水压力恢 属于线性层流 ，也可 以运用达西流定律来研究 。。 复曲线的研究是很有必要。 富水煤层测压初期 由于水压显现明显[，假设 只有水进入 。煤体周 围的水体进入钻孔后压缩测压 l 下向穿层孔瓦斯测压理论 室内的空气，则测压室内气体摩尔数 z不变。由于 煤可以看作富含孔隙、裂隙的多孔介质 。瓦斯 以 温度 变化不大，测压室内温度可以看做恒温，随 吸附和游离状态赋存在煤体 中，并在其 中运移 5]， 着体积的压缩，压力升高，当测压室 内气体压力与水 瓦斯在煤层 中的流动符合扩散 一渗透理论：煤层 中 压平衡后水压达到最大。 大的孔隙裂隙内，游离瓦斯 由高压区域流 向低压区 不考虑煤体非均质情况下，测压钻孑L周围煤层 域符合线性流动l6]：在微孔隙中煤体内部瓦斯解析 水流动符合线性层流，线性方程可表示为： 进入裂隙，以扩散运动为主。相对线性渗流运动，扩