一種煤礦順層瓦斯抽放鉆孔合理封孔深度的確定方法
【技術領域】
[0001]本發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】
[0002]隨著礦井開采深度的增加，我國煤礦的瓦斯問題越來越突出，主要表現為瓦斯壓力高，含量大。煤礦規程中要求掘進和回采前，必須將煤層中的瓦斯壓力和含量降低至安全值以下。實踐中，順層鉆孔抽采瓦斯已成為我國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瓦斯抽采的效果有著至關重要的影響。如果封孔的深度過小，巷道內的空氣將通過裂隙進入鉆孔;反之，如果過長，將會導致材料的浪費，并且形成抽采盲區，為后續的開采埋下安全隱患。但是，目前尚沒有統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驗確定封孔深度。
[0003]本發明主要針對本煤層中的順層鉆孔。在巷道開挖完成后，巷道圍巖中會產生塑性區，此區域煤體的滲透率較高，當鉆孔的封孔段處于該區域時，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流量。塑性區外會有應力集中區，在此區域由于煤體在應力調整中受到壓縮，其滲透率較低，因而鉆孔的封孔段應布置在該區域?，F場確定圍巖應力集中區范圍的方法主要為測量鉆機鉆進過程中的煤肩量及煤肩瓦斯解吸指標。此方法需要不斷秤取煤肩重量，工作費時費力，而煤肩瓦斯解吸量也不易準確測量，因而，此方法在現場應用并不廣泛。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發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，解決現有方法存在的費時費力，且結果不可靠的問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案:該封孔深度確定方法:將壓力變送器串聯入液壓鉆機的旋轉馬達的輸入油路，實時測量鉆機的空轉壓力;將位移傳感器平行于推進油缸布置，實時測量推進油缸鉆進長度，并通過將油缸鉆進長度累加獲得鉆孔深度;通過實時采集的空轉壓力和鉆孔深度，獲得鉆機在不同鉆孔深度下的空轉壓力;根據液壓旋轉鉆機的空轉壓力的突變區域確定鉆孔合理封孔深度。
[0006]所述的位移傳感器測量推進油缸鉆進長度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機推進油缸布置，可量測推進油缸的位移，在鉆頭鉆進期間的油缸位移即為油缸鉆進長度。
[0007]所述的空轉壓力是指當鉆頭在孔底附近旋轉但不切割巖石時，鉆機的旋轉馬達輸入油壓;空轉壓力的急劇變化區域為應力集中及高瓦斯壓力區域，此區域煤體相對較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區域對應的位置;空轉壓力在突變區域以前變化較小且較平穩，而在突變區域內空轉壓力變化顯著。
[0008]所述實時采集煤礦液壓鉆機旋轉馬達輸入壓力的裝置為壓力變送器。
[0009]所述獲得鉆機的空轉壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉但不鉆進;第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進此段距離，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，鉆機的空轉壓力反映了孔壁和鉆桿及鉆頭的接觸狀態，當處于應力集中及高瓦斯壓力區域時，鉆孔的孔壁易于變形和塌落，導致孔壁施加在鉆桿上的阻力加大，從而引起空轉壓力的快速變化，因而，本發明利用空轉壓力與應力及瓦斯壓力的關系，反演獲得煤體的狀態，從而確定合理的封孔深度。本發明的整個實施過程可由程序控制完成，不需要人工干預，解決了現有技術存在的費時費力，且結果不可靠的問題，同時，鉆孔結束后可立即給出合理封孔深度，應用簡便，具有廣闊推廣應用前景。
[0011]優點:
[0012](I)本發明通過對鉆機運行時的油路壓力和位移實時自動采集獲得分析數據，不會對打鉆過程產生任何影響；
[0013](2)本發明數據采集和分析可由程序自動完成，避免人為因素對結果的影響，結果更為可靠；
[0014](3)本發明可針對每個鉆孔提供對應的封孔深度，應用范圍更廣泛，特別適用于地質條件變化較大的煤層；
[0015](4)本發明方案思路清晰，分析操作簡便，對技術人員的要求低；
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明利用空轉壓力確定合理封孔深度的方法圖。
[0017]圖2是本發明確定空轉壓力的第一實施例方法。
[0018]圖3是本發明確定空轉壓力的第二實施例方法。
【具體實施方式】
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[0019]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0020]該封孔深度確定方法:將壓力變送器串聯入液壓鉆機的旋轉馬達的輸入油路，實時測量空轉壓力;將位移傳感器平行于推進油缸布置，實時測量推進油缸鉆進長度，并通過將油缸鉆進長度累加獲得鉆孔深度;通過實時采集的空轉壓力和鉆孔深度，獲得鉆機在不同鉆孔深度下的空轉壓力;根據液壓旋轉鉆機的空轉壓力的突變區域確定鉆孔合理封孔深度。
[0021]所述的位移傳感器測量推進油缸鉆進長度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機推進油缸布置，可量測推進油缸的位移，在鉆頭鉆進期間的油缸位移即為油缸鉆進長度。所述的空轉壓力是指當鉆頭在孔底附近旋轉但不切割巖石時，鉆機的旋轉馬達輸入油壓;空轉壓力的急劇變化區域為應力集中及高瓦斯壓力區域，此區域煤體相對較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區域對應的位置;空轉壓力在突變區域以前變化較小且較平穩，而在突變區域內空轉壓力變化顯著。
[0022]所述實時采集煤礦液壓鉆機旋轉馬達輸入壓力的裝置為壓力變送器。
[0023]所述獲得鉆機的空轉壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉但不鉆進;第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進此段距離，此過程中鉆頭不切割煤體。
[0024]實施例1:首先將壓力變送器串聯入液壓旋轉鉆機的旋轉馬達的輸入油路中，并將位移傳感器平行于推進油缸布置。然后，利用圖2和圖3所示方法確定鉆機的空轉壓力，對于圖2中的方法，具體過程為:鉆進中，當推進油缸達到最大行程時，保持鉆頭繼續旋轉，而此時鉆頭并不會繼續鉆進，則鉆機運行平穩時的旋轉馬達輸入壓力即為空轉壓力；
[0025]將位移傳感器測量的推進油缸的鉆進長度累加可得到實時的鉆孔深度，從而獲得空轉壓力與鉆孔深度的關系，然后，按照圖1所示方法確定空轉壓力急劇變化區域，即可獲得鉆孔的合理封孔深度。
[0026]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
[0027]實施例2:對于圖3中方法，具體過程為:鉆進到一定位置后，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這段距離，鉆進過程中的旋轉馬達輸入壓力即為空轉壓力。其它與實施例1同。
【主權項】
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:將壓力變送器串聯入液壓鉆機的旋轉馬達的輸入油路，實時測量空轉壓力;將位移傳感器平行于推進油缸布置，實時測量推進油缸鉆進長度，并通過將油缸鉆進長度累加獲得鉆孔深度;通過實時采集的空轉壓力和鉆孔深度，獲得鉆機在不同鉆孔深度下的空轉壓力;根據液壓旋轉鉆機的空轉壓力的突變區域確定鉆孔合理封孔深度。2.根據權利要求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量推進油缸鉆進長度的方法為:將位移傳感器平行于鉆機推進油缸布置，可測量推進油缸的位移，在鉆頭鉆進期間的油缸位移即為油缸鉆進長度。3.根據權利要求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:所述的空轉壓力是指當鉆頭在孔底附近旋轉但不切割巖石時，鉆機的旋轉馬達輸入油壓;空轉壓力的急劇變化區域為應力集中及高瓦斯壓力區域，此區域煤體相對較完整，抽放鉆孔的合理封孔深度即為該區域對應的位置；空轉壓力在突變區域以前變化較小且較平穩，而在突變區域內空轉壓力變化顯著。4.根據權利要求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:所述實時采集煤礦液壓鉆機旋轉馬達輸入壓力的裝置為壓力變送器。5.根據權利要求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:所述獲得鉆機的空轉壓力的方法有兩種，第一種為保持鉆頭在鉆孔底部，并保持鉆頭旋轉但不鉆進;第二種為將鉆頭從鉆孔底部退出一段距離，然后重新鉆進此段距離，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：將壓力變送器串聯入液壓鉆機的旋轉馬達的輸入油路，實時測量空轉壓力；將位移傳感器平行于推進油缸布置，實時測量推進油缸的鉆進長度，并通過將油缸鉆進長度累加獲得鉆孔深度；通過實時采集的空轉壓力和鉆孔深度，獲得鉆機在不同鉆孔深度下的空轉壓力；根據液壓旋轉鉆機的空轉壓力的突變區域確定鉆孔合理封孔深度?？辙D壓力的急劇變化區域為應力集中及高瓦斯區域，此區域煤體相對較完整，封孔的深度超過此區域時，方可取得較好的抽采效果。所述的空轉壓力是指當鉆頭在孔底附近旋轉但不切割巖石時，鉆機的旋轉馬達輸入油壓。
【IPC分類】E21F7/00, E21B47/04
【公開號】CN105715295
【申請號】CN201610055767
【發明人】張凱, 孫凱, 侯榮彬
【申請人】中國礦業大學