[发明专利]地面钻井抽采卸压煤层与采空区瓦斯效果评价及控制方法

摘要

本发明提供一种地面钻井抽采卸压煤层与采空区瓦斯效果评价及控制方法，步骤一：控制终端基于钻井地质数据直接获取钻井直径、各卸压煤层厚度及其距钻井底部的高度，并通过流量传感器、瓦斯浓度传感器、压力传感器获取监测数据；控制终端中建立地面钻井抽采卸压煤层和采空区瓦斯质量计算模型，能适时求解采空区瓦斯抽采浓度与流量，以及第1～i层卸压煤层的瓦斯抽采流量，进而获得相对应的瓦斯抽采率；步骤二：当采空区瓦斯抽采浓度低于15％时，控制终端逐步调整阀门的阀口开度及抽采泵的转速。该方法能有效的提高地面井瓦斯抽采效率，同时能保障采空区瓦斯抽采的安全性，可显著缩短瓦斯抽采达标时间，具有重要的应用价值和推广前景。

主权项

一种地面钻井抽采卸压煤层与采空区瓦斯效果评价及控制方法，包括竖向地由采空区(5)上部依次穿过第1层卸压煤层(1)、第2层卸压煤层(2)、直至第i层卸压煤层(i)后延伸到地面的钻井(4)，所述钻井(4)的井口通过抽采管路(7)与抽采泵(12)连接，所述抽采管路(7)靠近钻井(4)的井口处设有压力传感器(8)，在压力传感器(8)与抽采泵(12)之间依次设有流量传感器(9)、瓦斯浓度传感器(10)和阀门(11)，所述压力传感器(8)、流量传感器(9)、瓦斯浓度传感器(10)分别通过信号输入线路(13)和控制终端(14)电连接，所述控制终端(14)通过信号输出线路(15)分别与抽采泵(12)和阀门(11)电连接，其特征在于，还包括以下步骤：步骤一：控制终端(14)通过流量传感器(9)自动读取瓦斯抽采混合流量、通过瓦斯浓度传感器(10)自动读取瓦斯浓度、通过压力传感器(8)自动读取井口负压；根据钻井(4)参数及煤层地质参数直接获取钻井(4)直径、第1～i层各卸压煤层厚度及其距钻井(4)底部的高度，将这些固有参数直接输入到控制终端(14)；控制终端(14)中建立地面钻井(4)抽采卸压煤层和采空区(5)瓦斯质量计算模型系统，该计算模型是基于气体流动质量守恒和能量守恒原理，由瓦斯‑空气混合流质量守恒、瓦斯质量守恒和混合气体流能量守恒联立组成，采用该模型可以求解得出采空区(5)瓦斯抽采浓度与流量，以及第1～i层各卸压煤层的瓦斯抽采流量，并进一步根据采空区(5)瓦斯涌出量和第1～i层各卸压煤层总瓦斯赋存量，得出采空区(5)和第1～i层各卸压煤层的瓦斯抽采率；步骤二：当采空区(5)瓦斯抽采浓度低于15％时，控制终端(14)逐步调整抽采管路(7)上的阀门(11)的阀口开度及抽采泵(12)的转速，直至采空区(5)瓦斯抽采浓度达到25％或第1层卸压煤层(1)、第2层卸压煤层(2)、直至第i层卸压煤层(i)的瓦斯抽采率降低至所要求达到的阀值时停止调节。