[发明专利]一种基于启动压力梯度的煤层瓦斯流动状态快速判识方法

摘要

本发明涉及一种基于启动压力梯度的煤层瓦斯流动状态快速判识方法，通过在煤矿井下采集五类煤样，制成标准煤芯，确定出每个煤芯的地质强度指标值，然后再测算出煤芯的启动压力梯度值，并对多种煤样进行一系列的启动压力梯度测试，得出各类煤样的启动压力梯度值，然后将各类煤样的启动压力梯度值与其对应的地质强度指标值进行回归分析，得出二者的关系；最后得出结论，根据在煤矿井下采集煤样或者直接观测煤壁，获取煤层的煤体结构，确定煤层的GSI值后，即可得出煤层瓦斯的启动压力梯度，将其与瓦斯压力梯度进行比较，即可快速判定煤层瓦斯的流动状态。本发明为抽采难易程度评价及抽采工艺的选择提供指导，并为瓦斯抽采理论的进一步完善提供参考。

主权项

1.一种基于启动压力梯度的煤层瓦斯流动状态快速判识方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，在煤矿井下采集具有代表性的I类非破坏煤、II类破坏煤、III类强烈破坏煤、IV类粉碎煤、V类全粉煤煤样；第二步，在实验室内将各煤样制成规格相同的标准煤芯；第三步，确定每个标准煤芯的地质强度指标GSI值；第四步，根据达西定律，得出存在启动压力梯度时的气体渗流方程，采用启动压力测试系统，测出一系列v与p₁²-p₂²的值，并将多组v与p₁²-p₂²的值进行回归分析，计算出常数a、b值，代入推算出的启动压力梯度的计算公式，得出λ的值，其中，v为气体通过煤芯的流速，m/s；K为煤芯渗透率，m²；p₁为入口气体压力，Pa；p₂为出口气体压力，Pa；p₀为大气压力，101325 Pa；μ为气体粘度，Pa.s；L为气体流经长度，即煤芯高度，m；第五步，对多种煤样进行一系列的I～V类煤样的启动压力梯度测试，得出各类煤样的启动压力梯度值λ，然后将各类煤样的启动压力梯度值λ与其对应的地质强度指标GSI值进行回归分析，得出二者的关系；第六步，得出结论，根据在煤矿井下采集煤样或者直接观测煤壁，获取煤层的煤体结构，确定煤层的GSI值后，即可得出煤层瓦斯的启动压力梯度λ，将λ与瓦斯压力梯度Δp/L进行比较，即可快速判定煤层瓦斯的流动状态：Δp/L≥λ，为低速非线性渗流；Δp/L＜λ，为扩散；λ=0，为线性渗流。