一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及順層鉆孔抽放煤礦瓦斯方法，特別是一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著礦井開采深度的增加，我國(guó)煤礦的瓦斯問題越來越突出，主要表現(xiàn)為瓦斯壓力高，含量大。煤礦規(guī)程中要求掘進(jìn)和回采前，必須將煤層中的瓦斯壓力和含量降低至安全值以下。實(shí)踐中，順層鉆孔抽采瓦斯已成為我國(guó)煤礦治理瓦斯的重要手段。在瓦斯抽采工藝中，瓦斯抽采鉆孔的封孔深度對(duì)瓦斯抽采的效果有著至關(guān)重要的影響。如果封孔的深度過小，巷道內(nèi)的空氣將通過裂隙進(jìn)入鉆孔;反之，如果過長(zhǎng)，將會(huì)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)，并且形成抽采盲區(qū)，為后續(xù)的開采埋下安全隱患。但是，目前尚沒有統(tǒng)一的確定瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的方法，各煤礦一般基于各自的經(jīng)驗(yàn)確定封孔深度。
[0003]本發(fā)明主要針對(duì)本煤層中的順層鉆孔。在巷道開挖完成后，巷道圍巖中會(huì)產(chǎn)生塑性區(qū)，此區(qū)域煤體的滲透率較高，當(dāng)鉆孔的封孔段處于該區(qū)域時(shí)，空氣易于從巷道表面滲入鉆孔，從而影響抽采瓦斯的濃度和絕對(duì)流量。塑性區(qū)外會(huì)有應(yīng)力集中區(qū)，在此區(qū)域由于煤體在應(yīng)力調(diào)整中受到壓縮，其滲透率較低，因而鉆孔的封孔段應(yīng)布置在該區(qū)域?，F(xiàn)場(chǎng)確定圍巖應(yīng)力集中區(qū)范圍的方法主要為測(cè)量鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中的煤肩量及煤肩瓦斯解吸指標(biāo)。此方法需要不斷秤取煤肩重量，工作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而煤肩瓦斯解吸量也不易準(zhǔn)確測(cè)量，因而，此方法在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用并不廣泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，解決現(xiàn)有方法存在的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且結(jié)果不可靠的問題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:該封孔深度確定方法:將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路，實(shí)時(shí)測(cè)量鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力;將位移傳感器平行于推進(jìn)油缸布置，實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度，并通過將油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度累加獲得鉆孔深度;通過實(shí)時(shí)采集的空轉(zhuǎn)壓力和鉆孔深度，獲得鉆機(jī)在不同鉆孔深度下的空轉(zhuǎn)壓力;根據(jù)液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的突變區(qū)域確定鉆孔合理封孔深度。
[0006]所述的位移傳感器測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機(jī)推進(jìn)油缸布置，可量測(cè)推進(jìn)油缸的位移，在鉆頭鉆進(jìn)期間的油缸位移即為油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度。
[0007]所述的空轉(zhuǎn)壓力是指當(dāng)鉆頭在孔底附近旋轉(zhuǎn)但不切割巖石時(shí)，鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入油壓;空轉(zhuǎn)壓力的急劇變化區(qū)域?yàn)閼?yīng)力集中及高瓦斯壓力區(qū)域，此區(qū)域煤體相對(duì)較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區(qū)域?qū)?yīng)的位置;空轉(zhuǎn)壓力在突變區(qū)域以前變化較小且較平穩(wěn)，而在突變區(qū)域內(nèi)空轉(zhuǎn)壓力變化顯著。
[0008]所述實(shí)時(shí)采集煤礦液壓鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入壓力的裝置為壓力變送器。
[0009]所述獲得鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉(zhuǎn)但不鉆進(jìn);第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進(jìn)此段距離，此過程中鉆頭不切割煤體。
[0010]有益效果，由于采用了上述方案，鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力反映了孔壁和鉆桿及鉆頭的接觸狀態(tài)，當(dāng)處于應(yīng)力集中及高瓦斯壓力區(qū)域時(shí)，鉆孔的孔壁易于變形和塌落，導(dǎo)致孔壁施加在鉆桿上的阻力加大，從而引起空轉(zhuǎn)壓力的快速變化，因而，本發(fā)明利用空轉(zhuǎn)壓力與應(yīng)力及瓦斯壓力的關(guān)系，反演獲得煤體的狀態(tài)，從而確定合理的封孔深度。本發(fā)明的整個(gè)實(shí)施過程可由程序控制完成，不需要人工干預(yù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且結(jié)果不可靠的問題，同時(shí)，鉆孔結(jié)束后可立即給出合理封孔深度，應(yīng)用簡(jiǎn)便，具有廣闊推廣應(yīng)用前景。
[0011]優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)本發(fā)明通過對(duì)鉆機(jī)運(yùn)行時(shí)的油路壓力和位移實(shí)時(shí)自動(dòng)采集獲得分析數(shù)據(jù)，不會(huì)對(duì)打鉆過程產(chǎn)生任何影響；
[0013](2)本發(fā)明數(shù)據(jù)采集和分析可由程序自動(dòng)完成，避免人為因素對(duì)結(jié)果的影響，結(jié)果更為可靠；
[0014](3)本發(fā)明可針對(duì)每個(gè)鉆孔提供對(duì)應(yīng)的封孔深度，應(yīng)用范圍更廣泛，特別適用于地質(zhì)條件變化較大的煤層；
[0015](4)本發(fā)明方案思路清晰，分析操作簡(jiǎn)便，對(duì)技術(shù)人員的要求低；
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明利用空轉(zhuǎn)壓力確定合理封孔深度的方法圖。
[0017]圖2是本發(fā)明確定空轉(zhuǎn)壓力的第一實(shí)施例方法。
[0018]圖3是本發(fā)明確定空轉(zhuǎn)壓力的第二實(shí)施例方法。
【具體實(shí)施方式】
:
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。
[0020]該封孔深度確定方法:將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路，實(shí)時(shí)測(cè)量空轉(zhuǎn)壓力;將位移傳感器平行于推進(jìn)油缸布置，實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度，并通過將油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度累加獲得鉆孔深度;通過實(shí)時(shí)采集的空轉(zhuǎn)壓力和鉆孔深度，獲得鉆機(jī)在不同鉆孔深度下的空轉(zhuǎn)壓力;根據(jù)液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的突變區(qū)域確定鉆孔合理封孔深度。
[0021]所述的位移傳感器測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機(jī)推進(jìn)油缸布置，可量測(cè)推進(jìn)油缸的位移，在鉆頭鉆進(jìn)期間的油缸位移即為油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度。所述的空轉(zhuǎn)壓力是指當(dāng)鉆頭在孔底附近旋轉(zhuǎn)但不切割巖石時(shí)，鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入油壓;空轉(zhuǎn)壓力的急劇變化區(qū)域?yàn)閼?yīng)力集中及高瓦斯壓力區(qū)域，此區(qū)域煤體相對(duì)較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區(qū)域?qū)?yīng)的位置;空轉(zhuǎn)壓力在突變區(qū)域以前變化較小且較平穩(wěn)，而在突變區(qū)域內(nèi)空轉(zhuǎn)壓力變化顯著。
[0022]所述實(shí)時(shí)采集煤礦液壓鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入壓力的裝置為壓力變送器。
[0023]所述獲得鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉(zhuǎn)但不鉆進(jìn);第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進(jìn)此段距離，此過程中鉆頭不切割煤體。
[0024]實(shí)施例1:首先將壓力變送器串聯(lián)入液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路中，并將位移傳感器平行于推進(jìn)油缸布置。然后，利用圖2和圖3所示方法確定鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力，對(duì)于圖2中的方法，具體過程為:鉆進(jìn)中，當(dāng)推進(jìn)油缸達(dá)到最大行程時(shí)，保持鉆頭繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而此時(shí)鉆頭并不會(huì)繼續(xù)鉆進(jìn)，則鉆機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入壓力即為空轉(zhuǎn)壓力；
[0025]將位移傳感器測(cè)量的推進(jìn)油缸的鉆進(jìn)長(zhǎng)度累加可得到實(shí)時(shí)的鉆孔深度，從而獲得空轉(zhuǎn)壓力與鉆孔深度的關(guān)系，然后，按照?qǐng)D1所示方法確定空轉(zhuǎn)壓力急劇變化區(qū)域，即可獲得鉆孔的合理封孔深度。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例2:對(duì)于圖3中方法，具體過程為:鉆進(jìn)到一定位置后，將鉆頭撤出一段距離，一般為0.5米左右，然后按照正常程序再次鉆進(jìn)這段距離，鉆進(jìn)過程中的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入壓力即為空轉(zhuǎn)壓力。其它與實(shí)施例1同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，其特征在于:該封孔深度確定方法:將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路，實(shí)時(shí)測(cè)量空轉(zhuǎn)壓力;將位移傳感器平行于推進(jìn)油缸布置，實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度，并通過將油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度累加獲得鉆孔深度;通過實(shí)時(shí)采集的空轉(zhuǎn)壓力和鉆孔深度，獲得鉆機(jī)在不同鉆孔深度下的空轉(zhuǎn)壓力;根據(jù)液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的突變區(qū)域確定鉆孔合理封孔深度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，其特征在于:所述的位移傳感器測(cè)量推進(jìn)油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機(jī)推進(jìn)油缸布置，可測(cè)量推進(jìn)油缸的位移，在鉆頭鉆進(jìn)期間的油缸位移即為油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，其特征在于:所述的空轉(zhuǎn)壓力是指當(dāng)鉆頭在孔底附近旋轉(zhuǎn)但不切割巖石時(shí)，鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入油壓;空轉(zhuǎn)壓力的急劇變化區(qū)域?yàn)閼?yīng)力集中及高瓦斯壓力區(qū)域，此區(qū)域煤體相對(duì)較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區(qū)域?qū)?yīng)的位置；空轉(zhuǎn)壓力在突變區(qū)域以前變化較小且較平穩(wěn)，而在突變區(qū)域內(nèi)空轉(zhuǎn)壓力變化顯著。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，其特征在于:所述實(shí)時(shí)采集煤礦液壓鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入壓力的裝置為壓力變送器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，其特征在于:所述獲得鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉(zhuǎn)但不鉆進(jìn);第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進(jìn)此段距離，此過程中鉆頭不切割煤體。
【專利摘要】一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法，屬于順層鉆孔抽放煤礦瓦斯方法。該封孔深度確定方法：將壓力變送器串聯(lián)入液壓鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的輸入油路，實(shí)時(shí)測(cè)量空轉(zhuǎn)壓力；將位移傳感器平行于推進(jìn)油缸布置，實(shí)時(shí)測(cè)量推進(jìn)油缸的鉆進(jìn)長(zhǎng)度，并通過將油缸鉆進(jìn)長(zhǎng)度累加獲得鉆孔深度；通過實(shí)時(shí)采集的空轉(zhuǎn)壓力和鉆孔深度，獲得鉆機(jī)在不同鉆孔深度下的空轉(zhuǎn)壓力；根據(jù)液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)的空轉(zhuǎn)壓力的突變區(qū)域確定鉆孔合理封孔深度。空轉(zhuǎn)壓力的急劇變化區(qū)域?yàn)閼?yīng)力集中及高瓦斯區(qū)域，此區(qū)域煤體相對(duì)較完整，封孔的深度超過此區(qū)域時(shí)，方可取得較好的抽采效果。所述的空轉(zhuǎn)壓力是指當(dāng)鉆頭在孔底附近旋轉(zhuǎn)但不切割巖石時(shí)，鉆機(jī)的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)輸入油壓。
【IPC分類】E21F7/00, E21B47/04
【公開號(hào)】CN105715295
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610055767
【發(fā)明人】張凱, 孫凱, 侯榮彬
【申請(qǐng)人】中國(guó)礦業(yè)大學(xué)