采用徑向流量法實(shí)測(cè)煤層透氣性系數(shù)， 使用 ZLD-2 型鉆孔多級(jí)流量計(jì)測(cè)定鉆孔流量，應(yīng)用 Excel 處理數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確。 測(cè)算結(jié)果表明玉舍中井煤礦 9# 煤層的透氣性系數(shù)約為 0.033～0.076 m2/（MPa2·d），屬于瓦斯難以抽放類型。

0.引言

煤層透氣性系數(shù)是用來(lái)表征瓦斯在煤體中流動(dòng)難易程度的一項(xiàng)參數(shù)，是用來(lái)評(píng)價(jià)煤層中瓦斯抽采難易程度的一項(xiàng)重要參考指標(biāo)，對(duì)煤層瓦斯抽采設(shè)計(jì)具有重要參考意義。 其物理意義：在 1 m 長(zhǎng)的煤體上，當(dāng)壓力平方差為 1 MPa2 時(shí)，每日流過(guò) 1 m2 煤層斷面的瓦斯量（m3）。 而煤層透氣性系數(shù)的測(cè)試往往采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的鉆孔徑向流量法，該方法由周士寧院士提出，現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛。

1.煤層透氣性系數(shù)的測(cè)定方法

1.1計(jì)算公式

孔徑向流量法測(cè)定煤層透氣性系數(shù)的計(jì)算公式如表 1 所示。

注：F0. 時(shí)間準(zhǔn)數(shù) a、b. 系數(shù)與指數(shù) p0. 煤層原始的瓦斯壓力 p1. 鉆孔內(nèi)排放瓦斯時(shí)的瓦斯壓力 ， 取 p1＝0.1 MPa r1. 鉆孔半徑 ，m λ. 煤層透氣性系數(shù) ，m2/（MPa2·d） q. 在排放瓦斯時(shí)間為 t 時(shí)的鉆孔煤壁單位面積瓦斯流量，m3/（m2·d）， q=Q/2πr1L Q. 在時(shí)間 t 時(shí)的鉆孔流量，m3/d L. 煤孔長(zhǎng)度，m t. 從開始排放瓦斯到測(cè)量瓦斯流量 q時(shí)的時(shí)間間隔，d  ɑ. 煤層瓦斯含量系數(shù)，m3/（m3·MPa-0.5）。

1.2實(shí)測(cè)步驟

（1）現(xiàn)場(chǎng)施工鉆孔并密封 ，向原始煤體中施工一個(gè)或多個(gè)鉆孔，插入鋼管并將鋼管和鉆孔間的部分密封。

（2）流量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè) ，通過(guò)流量計(jì)定期測(cè)算鉆孔瓦斯涌出量。

（3）計(jì)算煤層透氣性系數(shù)，通過(guò) Excel 計(jì)算結(jié)果。鉆孔位于貴州格木底礦業(yè)股份有限公司玉舍中井煤礦 9# 煤層 10903 運(yùn)輸順槽左幫， 共施工 11 個(gè)鉆孔，如圖 1 所示。 其中 6# 孔為增透抽采孔，在該孔采用某種形式的增透方式作業(yè)后密封聯(lián)抽，其余各孔為監(jiān)測(cè)孔， 其中 3#、8#、10# 孔一直向外涌出瓦斯，對(duì)這 3 個(gè)孔進(jìn)行了流量測(cè)試。 這 3 個(gè)孔的長(zhǎng)度 65 m，方位角 203°，傾角 18°，孔口采用 4 分鋼管、聚氨酯和水泥砂漿密封，密封長(zhǎng)度 10 m。

3.數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集是對(duì)這 3 個(gè)自然涌出瓦斯鉆孔的瓦斯自然涌出量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量?jī)x器為 ZLD-2 型鉆孔多級(jí)流量計(jì)。

3.1測(cè)定原理

向煤層中打一個(gè)鉆孔后，鉆孔周邊的煤層瓦斯壓力平衡遭到破壞，鉆孔氣體壓力趨近于大氣壓力p0， 鉆孔周邊一定范圍內(nèi)的高壓瓦斯便向鉆孔內(nèi)流動(dòng)，這一范圍成為流動(dòng)場(chǎng)。 通過(guò)鉆孔孔口流出的瓦斯流過(guò) ZLD-2 型鉆孔多級(jí)流量計(jì)噴嘴時(shí)，由于流速的斷面產(chǎn)生收縮而使得噴嘴的兩側(cè)產(chǎn)生壓差，通過(guò)壓差可以計(jì)算出通過(guò)噴嘴的流量的大小。

3.2儀器介紹

采用 ZLD-2 型鉆孔多級(jí)流量計(jì)，計(jì)算瓦斯自然涌出量

3.3多級(jí)流量計(jì)的使用方法

（1）注水 將多級(jí)流量計(jì)左右 2 個(gè)金屬旋鈕擰至***上端， 通過(guò)注射器項(xiàng)多級(jí)流量計(jì)中注入清水，直至左右液柱的水面都到達(dá)“0”刻度線處。

（2）安裝孔板 根據(jù)鉆孔涌出的氣體流量的大小選擇不同的孔板， 流量大時(shí)選擇孔徑較大的孔板，流量小時(shí)選擇孔徑較小的孔板。

（3）連接并讀數(shù) 通過(guò)軟管連接鉆孔和多級(jí)流量計(jì)的進(jìn)氣嘴， 并讀出流量計(jì)左右兩側(cè)的壓差，單位 mm，記錄孔板的標(biāo)號(hào)和壓差以便計(jì)算流量。

（4）計(jì)算 將記錄的數(shù)值帶入式（1）計(jì)算出瓦斯流量，單位：L/min。

4.采用 Excel 進(jìn)行計(jì)算煤層透氣性系數(shù)采用 Excel 計(jì)算煤層透氣性系數(shù)， 首先將煤孔長(zhǎng)度 L、鉆孔半徑 r0、原始瓦斯壓力 p0、瓦斯含量系α 值（原始瓦斯壓力 p0、原始瓦斯含量 W0 數(shù)據(jù)已，含量系數(shù) α 值可通過(guò)上述兩數(shù)據(jù)計(jì)算），鉆孔瓦斯流量 Q 及對(duì)應(yīng)的天數(shù) t 值等數(shù)據(jù)輸入 Excel 中，并編輯公式計(jì)算出 q 值和 A 值、B 值，及 λ 值和 B·λ， 對(duì)與不同的 F0 區(qū)間， 計(jì)算出不同的 λ 值和 B·λ 值， 選擇 B·λ 值與 F0 區(qū)間吻合的 λ 值即為計(jì)算出的煤層透氣性系數(shù)

5.計(jì)算過(guò)程與結(jié)果

實(shí)測(cè)結(jié)果如表 3 所示。 煤層透氣性系數(shù)隨著天數(shù)的增加有衰減趨勢(shì)，如圖 2 所示，這與流量的衰減相關(guān)，格木底礦業(yè)有限公司玉舍中井煤礦 9# 煤層的流量 11 d 后趨于穩(wěn)定，通過(guò) 11~15 d 的流量值測(cè)算出的 9# 煤層透氣性系數(shù) 0.033～0.076 m2/（MPa2· d），故該煤層的可抽放類型分類為難以抽放。

6.結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用 ZLD-2 型多級(jí)流量計(jì)來(lái)測(cè)鉆孔流量具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)試準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò) Excel 處理數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算煤層的透氣性系數(shù)只需要編輯好公式，將各參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)計(jì)算，過(guò)程方便快捷，一次編輯計(jì)算公式可多次使用，以后每次計(jì)算只需要更改幾個(gè)參數(shù)即可。 煤層透氣性系數(shù)計(jì)算過(guò)程中的煤孔的長(zhǎng)度L 值應(yīng)該為鉆孔的實(shí)際長(zhǎng)度減去密封長(zhǎng)度， 格木底礦業(yè)有限公司玉舍中井煤礦 9# 煤層煤層的透氣性系數(shù)透氣性系數(shù)約為 0.033～0.076 m2/（MPa2·d），煤層的可抽放類型分類為難以抽放型。