1.本发明涉及一种对原始
煤层瓦斯压力预判的方法，具体的说以煤层的
孔隙率和孔壁瓦斯压力的变化率为变量，应用实验所得到的公式，可以得到煤层瓦斯压力的预估值，以所得的预估值为依据向钻孔内充入等压的氮气，实现气体压力快速达到平衡。
背景技术：
2.预知煤层瓦斯压力在研究与评价瓦斯储量、瓦斯涌出、瓦斯流动、瓦斯抽放与瓦斯突出问题中非常重要。目前，对主动式补气测压研究取得了一些成果，在采用钻孔法直接测定煤层瓦斯压力时，由于成孔过程中释放了一定量的瓦斯，封孔后如果仅靠孔周煤层中的瓦斯补给，往往需要较长的时间，而主动补气可以缩短这段时间，对于低透气煤层尤其如此。可是如果主动补气压力过高或过低，会出现压力衰减或压力恢复现象，所以，补气压力与煤层原始瓦斯压力越接近，越有利于快速测压。但是如何做到预知煤层瓦斯压力这一问题尚未得到解决，前人是根据以往的测压地点的测压数据或同区域同深度的测压数据预先估计测点的压力值，尽可能选择接近于煤层原始瓦斯压力的气源压力进行补气操作，但实际操作过程中常常因为需要盲目调试压力值而降低工作效率。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种预判原始煤层瓦斯压力大小的方法，解决目前无法预知原始煤层瓦斯压力而使充入氮气气源压力过高或者过低的问题。
4.为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
5.在不同的煤层瓦斯压力作用下，钻孔内渗流出的瓦斯速率不同，本实验以这一原理为基础，进行以下实验，通过实验建立瓦斯压力变化率、煤层渗透率、煤层瓦斯压力三者之间的关系。
6.具体的，一种对原始煤层瓦斯压力预判的方法，包括如下步骤：
7.(1)在煤壁上开设中心抽放孔a，将所述中心抽放孔a进行封孔，先在中心抽放孔a内接入一个电子压力表，待压力表示数稳定后首次测得钻孔瓦斯压力a，随后继续记录钻孔内瓦斯压力随时间的变化规律，计算得到瓦斯压力变化率aj，其中，j＝1，2，3，4
…
；
8.(2)在所述中心抽放孔a周围布置八个抽放孔bi，其中i＝i，ii，iii，iv
…
将所述周围抽放孔bi进行封孔，在周围抽放孔bi内接入一个带有电子压力表的瓦斯瓶，通过调节旋转阀门控制充入周围抽放孔bi的煤层瓦斯压力cj，其中j＝1，2，3，4
…
，如此控制煤层瓦斯压力bj(bj＝a+cj)；
9.(3)将钻周围抽放孔bi时所得到的圆形煤柱进行标号并带回实验室进行孔隙率测量得到孔隙率pj，其中j＝1，2，3，4
…
；
10.(4)将所得数据孔壁瓦斯压力变化率aj、煤层瓦斯压力bj、煤柱孔隙率pj，其中j＝1，2，3，4
…
，根据现场试验数据建立公式关系，已知孔壁瓦斯压力变化率aj、煤柱孔隙率pj求得煤层瓦斯压力bj。
11.具体的：中心抽放孔a及周围的周围抽放孔bi孔径均为94mm，孔深20m，垂直工作面布置。
12.封孔方式为胶囊封孔。
13.周围抽放孔bi的布置方式为圆形排列。
14.中心抽放孔a与周围的周围抽放孔bi之间的距离为1.5m。即以抽放中心孔a为圆心，半径为1m，确定周围抽放孔bi的位置；
15.所述的中心抽放孔a、周围抽放孔bi的开设方式为利用钻机钻取。
16.采用上述技术方法在进行主动式补气测压时，不再需要根据以往的测压地点的测压数据或同区域同深度的测压数据预先估计测点的压力值，只需要得到孔壁瓦斯压力变化率aj、煤柱孔隙率pj求出煤层瓦斯压力bj，向钻孔内充入压力为bj的氮气，达到充入氮气压力最接原始煤层压力的目的，使气体压力快速达到平衡。
附图说明
17.图1为本发明打中心抽放孔示意图；
18.图2是本发明大周围抽放孔示意图。
具体实施方式
19.下面以一个属于容易抽放的煤层为例，结合附图对本发明做详细描述。
20.(1)施工前准备
21.1)钻机一台，钻杆25m，合金钻头3个；
22.2)20m卷尺1个，测角器1个；
23.封孔使用的胶囊若干，高压水泵一台；
24.测定瓦斯压力的电子压力表1个。
25.施工步骤：
26.选择一个比较平直、无杂物的巷道里的工作面作为现场试验地点，将施工设备与封孔材料运抵试验地点附近。
27.如图1所示，在工作面1上个位置先布置一个中心抽放孔a2，在中心抽放孔内布置一根测压管4后立即给封孔胶囊3注入高压水封孔，接着在测压管的外端连接一个电子压力表5，待电子压力表示数稳定后可知原煤层瓦斯压力a。
28.在距离中心抽放孔a21.5m远处打第一个周围抽放孔bi8，快速在周围抽放孔bi内布置输气管9后立即给封孔胶囊7注入高压水封孔，在输气管上连接有查看瓦斯瓶出口处瓦斯压力的电子压力表10，输气管的外端连接瓦斯瓶11，接着打开瓦斯瓶阀门14向周围抽放孔bi内充入压力为0.4mpa的瓦斯。
29.将打第一个周围抽放孔bi时所得的煤柱贴上标签并收集好带回实验室，测出它的孔隙率。
30.通过上述操作可以得到一组瓦斯压力变化率a1，煤层瓦斯压力b1，孔隙率p1的数据。
31.将封孔胶囊7中的高压水排出准备下一组实验。
32.接着，如图2所示，在距离中心抽放孔a21.5m远处且与直线abi成45
°
顺时针的位置
布置第二个周围抽放孔b
ii
12，快速在周围抽放孔b
ii
内布置输气管9后立即给封孔胶囊7注入高压水封孔，在输气管上连接有查看瓦斯瓶出口处瓦斯压力的电子压力表10，输气管的外端连接瓦斯瓶11，接着打开瓦斯瓶阀门14向周围抽放孔b
ii
内充入压力为0.6mpa的瓦斯。在不同的煤层瓦斯压力下会得到不同的煤层瓦斯压力变化率a2。
33.将打第二个周围抽放孔b
ii
时所得的煤柱贴上标签并收集好带回实验室，测出它的孔隙率。
34.通过上述操作可以得到一组瓦斯压力变化率a2，煤层瓦斯压力b2，孔隙率p2的数据。
35.将封孔胶囊7中的高压水排出准备下一组实验。
36.接着在距离中心抽放孔a21.5m远处且与直线ab
ii
成45
°
顺时针的位置打第三个周围抽放孔b
iii
13，快速在周围抽放孔b
iii
内布置输气管9后立即给封孔胶囊7注入高压水封孔，在输气管上连接有查看瓦斯瓶出口处瓦斯压力的电子压力表10，输气管的外端连接瓦斯瓶11，接着打开瓦斯瓶阀门14向周围抽放孔b
iii
内充入压力为0.8mpa的瓦斯。在不同的煤层瓦斯压力下会得到不同的煤层瓦斯压力变化率a3。
37.将打第三个周围抽放孔b
iii
时所得的煤柱贴上标签并收集好带回实验室，测出它的孔隙率。
38.通过上述操作可以得到一组瓦斯压力变化率a3，煤层瓦斯压力b3，孔隙率p3的数据。
39.将封孔胶囊7中的高压水排出准备下一组实验。
40.重复上述步骤，直到第八组周围抽放孔数据记录完成。应用数值分析软件对这八组数据进行处理，求解出三者之间的公式。从而可根据钻孔封孔后内部瓦斯压力变化率以及煤体孔隙率参数计算预估煤体原始瓦斯压力。
41.本发明的方法操作简单，通俗易懂，根据煤层瓦斯压力与钻孔瓦斯压力变化率和孔隙率之间的关系，对原始煤层瓦斯压力进行精准预判，以预判的瓦斯压力为依据确定主动测压补气气压，大幅度缩短主动测压过程中补气理论值与实际值的差距，缩短瓦斯压力平衡时间。
技术特征：
1.一种对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在煤壁上开设中心抽放孔a，将所述中心抽放孔a进行封孔，先在中心抽放孔a内接入一个电子压力表，待压力表示数稳定后首次测得钻孔瓦斯压力a，随后继续记录钻孔内瓦斯压力随时间的变化规律，计算得到瓦斯压力变化率a
j
，其中，j＝1，2，3，4
…
；(2)在所述中心抽放孔a周围布置八个抽放孔b
i
，其中i＝i，ii，iii，iv
…
将所述周围抽放孔b
i
进行封孔，在周围抽放孔b
i
内接入一个带有电子压力表的瓦斯瓶，通过调节旋转阀门控制充入周围抽放孔b
i
的煤层瓦斯压力c
j
，其中j＝1，2，3，4
…
，如此控制煤层瓦斯压力b
j
(b
j
＝a+c
j
)；(3)将钻周围抽放孔b
i
时所得到的圆形煤柱进行标号并带回实验室进行孔隙率测量得到孔隙率p
j
，其中j＝1，2，3，4
…
；(4)将所得数据孔壁瓦斯压力变化率a
j
、煤层瓦斯压力b
j
、煤柱孔隙率p
j
，其中j＝1，2，3，4
…
，根据现场试验数据建立公式关系，已知孔壁瓦斯压力变化率a
j
、煤柱孔隙率p
j
求得煤层瓦斯压力b
j
。2.根据权利要求1所述的对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于：中心抽放孔a及周围的抽放孔b
i
孔径均为94mm，孔深20m，垂直工作面布置。3.根据权利要求1所述的对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于：封孔方式为胶囊封孔。4.根据权利要求1所述的对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于：周围抽放孔b
i
的布置方式为圆形排列。5.根据权利要求1所述的对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于：中心抽放孔a与周围的周围抽放孔b
i
之间的距离为1.5m。6.根据权利要求1所述的对原始煤层瓦斯压力预判的方法，其特征在于：所述的中心抽放孔a、周围抽放孔b
i
的开设方式为利用钻机钻取。
技术总结
本发明提供一种对原始煤层瓦斯压力预判的方法，包括：(1)在煤壁上开设中心抽放孔A，封孔，测得原煤层瓦斯压力a，瓦斯压力变化率A
技术研发人员：
陈建 张嘉勇 王磊 庞凤岭 李风志 张雷 王桂明 张金国 杨秀军 徐百龙
受保护的技术使用者：
华北理工大学
技术研发日：
2022.08.04
技术公布日：
2022/10/25
