一种煤层透气性系数的测试方法

摘要

本发明公开了一种煤层透气性系数的测试方法，包括如下步骤：间隔一定距离且垂直煤层施工两个相同深度的钻孔，并记录钻孔间距d；获取煤层绝对瓦斯压力P；向其中一个钻孔注入示踪气体，并将其与空气压缩机相连接，向其提供一定的压力，另一个钻孔与瓦斯抽采系统管路密封连接；检测示踪气体，并确定该钻孔自连接至瓦斯抽采系统管路至检测到示踪气体所用时间t；将测试结果代入到煤层透气性系数的计算公式求得煤层透气性系数；计算过程简单，通过压缩机提供一定的注气压力，并在另一个钻孔与瓦斯抽采系统管路连接使孔口保持负压，可快速测得示踪气体，测试周期短，普遍适用性强。

主权项

一种煤层透气性系数的测试方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在煤层较为完好、无断层、无破碎带的地点，间隔一定距离且垂直煤层施工两个相同深度的钻孔，并记录钻孔间距d；(2)获取煤层绝对瓦斯压力P；获取煤层绝对瓦斯压力P具体步骤为：1)在钻孔施工到位后，测量煤层瓦斯含量，并采集煤样进行煤的工业分析获得煤的水分、灰分以及煤的孔隙率和容重，以及煤的瓦斯吸附常数a，b值；2)反算煤层绝对瓦斯压力，具体计算方法为：将测得的瓦斯含量、工业分析结果以及煤的瓦斯吸附常数a，b值代入如下的计算模型进行运算，求得煤层绝对瓦斯压力P：$W=\frac{abP}{1+bP}·\frac{100-A_d-M_{ad}}{100}·\frac{1}{1+0.31M_{ad}}+\frac{10\pi P}{\gamma }$式中P—煤层绝对瓦斯压力，MPa；W—煤层瓦斯含量，m³/t；a，b—煤的瓦斯吸附常数；A_d—煤的灰分，％；M_ad—煤的水分，％；π—煤的孔隙率，m³/m³：γ—煤的容重，t/m³；(3)向其中一个钻孔注入示踪气体，并将空气压缩机与该钻孔密封连接，空气压缩机提供的压力P_Y应大于步骤(2)获取的煤层绝对瓦斯压力P；另一个钻孔与瓦斯抽采系统管路密封连接，并测定该钻孔孔口负压P_C；(4)每天于与瓦斯抽采系统管路连接的钻孔孔口处检测示踪气体，直至检测到示踪气体；并确定该钻孔自连接至瓦斯抽采系统管路至检测到示踪气体所用时间t；(5)计算煤层透气性系数λ，具体包括如下步骤：1)测定示踪气体在煤层内的渗流速度，计算式如下：$v=\frac{d}{t}$式中v—示踪气体在煤层内的渗流速度，m/d；d—钻孔间距，m；t—检测到示踪气体所用时间，d；2)计算煤层透气性系数，计算过程如下：由达西定律可知：$v=-\frac{k}{\mu }\frac{\partial p}{\partial x}$式中k—渗透率，m²；μ—动力粘滞系数，Pa·s；又有煤层透气性系数的定义式为：$\lambda =-\frac{Bk}{2{\mathrm{\mu P}}_n}$式中λ—煤层透气性系数，m²/(MPa²·d)；B—单位转换系数；P_n—标准大气压力，MPa；将上述两式联立并积分可得煤层透气性系数的计算公式为：$\lambda =\frac{Bvd}{2P_n(P_Y-P_C)}$式中P_Y—空气压缩机提供的压力，MPa；P_C—钻孔孔口抽采负压，MPa。