煤层透气性系数测定方法
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煤层透气性系数测定方法
一、煤层透气性系数计算方法介绍
煤层透气性系数的好坏是判断煤层预抽和煤与瓦斯突出可能性的重要指标之一.过去的一些测定方法操作复杂计算困难,使石壕煤矿一直没有测定这一指标.根据煤科院重庆分院的简便测定方法进行了测定与计算,现将测定方法与结果介绍如下:
该方法是径向稳定流动理论基础上进行计算,具体的作法是测定煤层瓦斯压力,测压孔打好后,立即封孔测压,每隔1～5 d,观测压力变化,并做好记录,初期,压力上升较快,应每天观测,以后压力趋于稳定观测时间可长一些,直到瓦斯压力达到最大值,并用下式计算煤层的透气性.
)(0020PPFtPr
式中：λ——煤层透气性，M2/(Mpa.d);
г0-----钻孔半径，m；
P0-------煤层原始瓦斯压力，Mpa；
t---------瓦斯压力上升到0。1P0、0。2P0、
0。3P0-----的时间，d;
如果测压孔未能垂直于煤层，且未能将钻孔的岩石部分全部封闭，那么还需引入一个系数α1，其计算方法见图（4-2）
mL1
m--------钻孔见煤真厚度,m;
图（4-2）α1系数计算图
公式推导如下:如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!
利用径向稳定流动公式;
)(ln220tttPPmtrRQP
LrQt2, mL1
代入流动公式整理后得出
])(1[ln200201PPtPrRrPPtt
令
0PPtn 代入上式得出
rRnntPrntPrRnrln1]1[ln20212021
式中R为未知数,当设瓦斯补给半径为R时,(仅游离瓦斯流动),有下列恒等式,
)1(1)1(1)(1)()()(10010220202nnPPPPPPPmLrRLPrPPmrPPmRttttttt
δ------为煤层的空隙率,m3/m3如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!
)1(1ln(21)ln())1(1ln()ln(12nnrRnnrR
令
))1(1ln(211)(120nnnnPPFt
并进行数学处理可得出下式
))1(1ln(121)(1020nnndnPPFnt
式中
n=Pt/p0，δ为煤的孔隙率（%），
}(0PPFt用梯形积分法求出，为了计算方便，特提供表 (1)
表1 }(0PPFt计算表
α1 nP0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1 0.03270 0.10026 0.20800 0.34900 0.52800 0.76100 1.08122 1.56320 2.48400
2 0.04970 0.15000 0.29700 0.47500 0.69680 0.97500 1.36100 1.91380 2.97500
3 0.05432 0.17860 0.34100 0.54100 0.78625 1.09580 1.50900 2.11850 3.24480
4 0.07026 0.20800 0.38500 0.60100 0.86500 1.19600 1.63400 2.27600 3.46000
5 0.07732 0.22700 0.41600 0.64400 0.92200 1.26580 1.71900 2.38700 3.61300
6 0.08340 0.24000 0.43850 0.67730 0.96670 1.32660 1.79990 2.48800 3.74940 如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!
7 0.08850 0.25460 0.45900 0.70340 0.99910 1.36700 1.85100 2.55700 3.84700
8 0.09300 0.26400 0.47740 0.73250 1.03950 1.41700 1.91100 2.63100 3.94600
9 0.09720 0.27460 0.49380 0.75570 1.07015 1.45920 1.96700 2.70300 4..04100
10 0.10080 0.28850 0.50830 0.77600 1.09700 1.49300 2.0110 2.75900 4.11000
11 0.10492 0.29200 0.52170 0.79460 1.12100 1.52450 2.05040 2.81000 4.18600
12 0.10720 0.29900 0.53330 0.81125 1.14360 1.55350 2.08600 2.85590 4.24600
13 0.10900 0.30500 0.54400 0.82600 1.16400 1.57900 2.11900 2.89980 4.30600
14 0.11270 0.31200 0.55500 0.84150 1.18300 1.60000 2.15100 2.93800 4.36450
15 0.11530 0.31830 0.56400 0.85510 1.20100 1.62700 2.18000 2.97500 4.41300
16 0.11700 0.32350 0.57300 0.86700 1.21700 1.64700 2.20500 3.00870 4.45600
17 0.11950 0.32870 0.58200 0.87900 1.23300 1.66780 2.23140 3.04100 4.50000
18 0.12170 0.33395 0.59000 0.98090 1.24800 1.68600 2.35500 3.07100 4.54000
19 0.12360 0.33830 0.59700 0.90120 1.26200 1.70400 2.27800 3.10000 4.58000
20 0.12550 0.34290 0.60400 0.91120 1.28450 1.7300 2.31600 3.14520 4.63500
二、 层透气性系数测定与计算
石壕矿N1622瓦斯巷共打两个测压孔,孔径0.07m,钻孔以600的倾角穿透8#、9#、10#、11#、12#煤层,采用水泥砂浆封孔,封孔长度为本1~13m, 封到12#煤层底扳位置,见图1、图2、图3及原始数据表(2)
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表2 钻孔原始数据表
孔号 钻孔长度(m) 封孔长度(m) 剩余孔长(m) 煤层真厚(m) 钻孔半径(m)
1 37.4 13 24.4 5.8 0.035
2 40.5 11 29.5 4.8 0.035
两个孔打完后10h左右封孔,瓦斯压力上升见图4
透气性系数计算见表(2)
表2 透气性系数计算表(F(pt/p0)用内插法求出)
孔号 P0(Mpa) Pt(Mpa) n α1 F(pt/p0) T(d) λ(m2/Mpa*d)
1 1.08 05 0.463 4.20 0.7776 0.625 0.005927
1.08 0.8 0.741 4.2 2.133 1.625 0.00625
1.08 0.9 0.833 4.2 3.2678 2.625 0.005903
2 1.15 0.6 0.522 6.15 1.051 0.625 0.011016
2 1.15 0.85 0.739 6.15 2.07693 1.625 0.008360
1号孔各煤层的平均透气性系数为0.00602m2/Mpa*d,2号孔石壕矿各煤层的平均透气性系数为0.009688 m2/Mpa*d,煤层的透气性比较小(小于1 m2/Mpa*d),不容易排出瓦斯,容易发生煤与瓦斯突出.
三.结论
1. 此法使用计算简便,在测定煤层瓦斯压力的同时可以计算出煤层的透气性,有一定的实用价值.
2. 石壕矿各煤层的平均透气性系数为0.009688 m2/Mpa*d,煤层的透气性比较小(小于1 m2/Mpa*d),不容易排出瓦斯,容易发生煤与瓦斯突出.
3. 在使用此法时最好使用压力恢复法测定,即瓦斯压力达到最大值后,取下压力表,等钻孔中的瓦斯压力下降0.1Mp时,重新安装压力表,测出瓦斯压力与时间的关系曲线,计算煤层的透气性.应该指出的是压力要采取绝对压即如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!
表压力加0.1 Mpa.如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载!
4. L取钻孔长度减去封孔长度,m为煤层真厚度.
5. 用其他透气性系数单位换算表见3
表3 其他λ单位与m2/Mpa2*d换算表
单位 1毫达西. m2/Mpa.*d m2/Mpa2*d. 备
注
m2/Mpa.*d 0.12 1 5
m2/Mpa2*d. 0.024 0.20 1
1毫达西. 1 8.40 42.0
备注:本换算表为相似数, 例如: 1毫达西当于8.4 m2/Mpa.*d或西当于42 m2/Mpa2*d.其他依此类推.
6. 如用m2/Mpa2*d ,表示, 石壕矿各煤层的平均透气性系数为0.048 m2/Mpa2*d小于10 m2/Mpa2*d,属于难以抽放的煤层,具有突出危险.
7.
8.
9.
10. （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
11.
12.
13.
14.
15.
16.
