(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211242132.6 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 苏培东　邱鹏　李有贵　何坤宸　 (74)专利代理 机构 北京盛询知识产权代理有限 公司 11901 专利代理师 相黎超 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算 方法 (57)摘要 本发明公开一种非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯 涌出量估算方法， 包括： 获取掌子面的地层渗透 率、 孔隙率、 钻孔半径和钻孔内的物理参数； 其 中， 所述物理参数包括： 钻孔内压力、 浓度、 涌出 速度； 基于 所述地层渗透率、 孔隙率、 钻孔 半径和 钻孔内压力， 获取掌子面区域的压力场分布模 型； 基于掌子面区域的所述压力场分布模型， 获 取裂缝渗透率； 获取掌子面面积、 掌子面裂缝率， 基于所述掌子面面积、 掌子面裂缝率、 浓度和裂 缝渗透率获取瓦斯涌出量。 与现有计算方式相 比， 本发明提供的涌出量计算方法考虑了隧道掌 子面裂隙瓦斯涌出特征、 瓦斯的渗流规律， 以便 更加准确的指导施工建 设。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115422857 A 2022.12.02 CN 115422857 A 1.一种非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特 征在于， 包括： 获取掌子面的地层渗透率、 孔隙率、 钻孔半径和钻孔内的物理参数； 其中， 所述物理参 数包括： 钻孔内压力、 浓度、 涌出速度； 基于所述地层渗透率、 孔隙率、 钻孔半径和钻孔内压力， 获取掌子面区域的压力场分布 模型； 基于掌子面区域的所述压力场分布模型， 获取裂缝渗透率； 获取掌子面面积、 掌子面裂缝率， 基于所述掌子面面积、 掌子面裂缝率、 浓度和裂缝渗 透率获取瓦斯涌出量。 2.根据权利要求1所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 获取 掌子面区域的压力场分布包括： 基于所述 地层渗透率、 孔隙率、 钻孔半径和钻孔内压力， 获取有效 瓦斯收敛半径； 基于所述有效 瓦斯收敛半径、 瓦斯压力和涌出速度， 获取有效 瓦斯压力； 基于所述有效瓦斯收敛半径和所述有效瓦斯压力， 获取所述掌子面区域的压力场分 布。 3.根据权利要求2所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 获取 有效瓦斯收敛半径还 包括： 获取 所述有效 瓦斯收敛半径对应的压力范围； 判断所述有效瓦斯压力是否满足所述压力范围， 是， 则所述有效瓦斯压力求解成功， 不 是， 则重新获取 所述有效 瓦斯收敛半径。 4.根据权利要求1所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 所述 压力场分布模型为： 其中， P为距离掌子面x米处的压力大小， P2为有效瓦斯压力， P3为掌子面表面压力， r2为 有效瓦斯收敛半径。 5.根据权利要求1所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 获取 所述裂缝渗透率包括： 基于掌子面区域的所述压力场分布， 获取掌子面的裂缝条数、 裂缝平均长度、 裂缝表面 宽度和裂缝粗 糙度； 基于所述裂缝条数、 裂缝平均长度、 裂缝表面宽度和裂缝粗糙度， 获得所述裂缝渗透 率。 6.根据权利要求5所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 所述 裂缝渗透率 为： 其中， n为裂缝条数， l为裂缝平均长度， 为裂缝的有效宽度,为b/2， b为裂缝表面宽度， e为裂缝粗 糙度。 7.根据权利要求1所述的非煤瓦斯隧道掌子面瓦斯涌出量估算方法， 其特征在于， 所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115422857 A 2瓦斯涌出量 为： 其中， Q为瓦斯涌出量， n为裂缝条数， l为裂缝平均长度， b为裂缝表面宽度， e为裂缝粗 糙度， P2为有效瓦斯压力， P3为掌子面表 面压力， r2为有效瓦斯收敛半径， A 为掌子面面积、 为掌子面裂缝率， t为瓦斯涌出时间， θ 为浓度， u为甲烷的动力学黏度系数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115422857 A 3