注气条件下煤层透气性系数的快速测定及其计算

摘要

煤层透气性系数是评价瓦斯抽采效果的主要指标,也是评价煤层增透效果最直接的技术参数。针对煤层透气性系数原位测定时间长的问题,研究煤层透气性系数的快速测定方法以及与之相应的计算方法。基于“原位、密集、快速”的测定原则,开发了移动式煤层透气性系数快速测量仪,并提出了“顺层钻孔+移动式测量仪+注气”的测量方法。针对“注气”快速测定这一特定条件,以达西定律为基础构筑了煤层透气性系数反演计算方程,通过坐标变换,采用数学物理方法推导出了实际钻孔煤层透气性系数解析解表达式,确定了钻孔压力特征曲线方程。通过现场实测验证了煤层透气性系数快速测定方法的再现性,并与传统透气性系数计算方法进行了比较,结果表明:短时间的测定即可得到钻孔压力特征曲线的变化规律和基本特征,煤层透气性系数快速测定方法是可行的;同一钻孔同一测点重复测定的结果基本一致,具有良好的再现性,证明本文提出的快速测定方法是可靠的;实测钻孔压力曲线经过坐标变换得到的特征曲线是线性的,在形式上与本文推导的特征曲线方程完全一致,证明根据特征曲线求解煤层透气性系数是正确的;煤层透气性系数仅与钻孔压力特性曲线的斜率有关,计算简单;本方法与传统煤层透气性系数计算方法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。