[發(fā)明專利]煤層突出危險性隨鉆測試方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710945411.1
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107476822B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王恩元;李忠輝;歐建春;邱黎明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;E21B47/12;E21B47/024;E21B47/06;E21B47/07;E21B47/00;E21B47/14
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種煤層突出危險性隨鉆測試方法及裝置，適用于突出危險性預(yù)測、瓦斯抽采效果評價等。通過對煤層進行鉆孔，并隨鉆實時測試瓦斯參數(shù)、巖性及煤層信息，實現(xiàn)對煤層突出危險性的隨鉆隨地測試。該裝置包括艙體、壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、電磁傳感器、聲波傳感器、波速測試模塊、監(jiān)測控制模塊、電源模塊和通訊模塊，安裝于鉆頭與隨鉆測斜儀或第一鉆桿之間。煤層鉆孔及停鉆更換鉆頭期間，能夠?qū)崟r監(jiān)測并記錄測點處氣體壓力、溫度、流速、煤體波速及電磁輻射、聲波信號，分析計算測點處瓦斯壓力、瓦斯含量、初始解吸瓦斯量、介質(zhì)巖性、波速、煤體應(yīng)力和煤層突出危險性。具有無需取樣測試、隨鉆隨地測試、多參數(shù)同步測試綜合評價等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤層突出危險性測試方法及裝置，特別是一種煤層突出危險性隨鉆測試方法及裝置，屬于煤炭開采及煤礦安全領(lǐng)域。

背景技術(shù)

深部煤層開采面臨著高瓦斯、煤與瓦斯突出(以下簡稱突出)危險性的威脅，我國原國有重點煤礦中50％以上礦井受此影響，而且隨采深增大，地應(yīng)力和瓦斯壓力增大，突出危險性日趨嚴(yán)重及復(fù)雜。突出危險性鑒定、區(qū)域危險性探測、區(qū)域危險性預(yù)測、工作面突出危險性預(yù)報和防突措施效果檢驗等需要對煤層突出危險性進行測試和分析。目前煤層突出危險性鑒定、探測和區(qū)域預(yù)測、區(qū)域防突措施檢驗等工作主要通過測試分析煤層瓦斯壓力和瓦斯含量等主要指標(biāo)進行。煤層瓦斯含量等參數(shù)測試主要采用取樣測試，煤層瓦斯壓力主要采用封孔平衡測試方法或用煤層瓦斯含量反算得到。目前煤層瓦斯含量測試較準(zhǔn)確的定點取樣測定方法的取樣過程比較復(fù)雜，退鉆取樣過程、取樣時間長短、取樣方式、取樣地點代表性及初始損失量的反算等因素對煤層瓦斯含量測值準(zhǔn)確性影響較大。目前應(yīng)用非常普遍的鉆孔取屑法煤層瓦斯含量快速測試，取樣定點性更差，取樣時間長度準(zhǔn)確性更低，測試誤差大。區(qū)域防突措施驗證和工作面(局部)突出危險性主要采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)或鉆孔瓦斯涌出初速度等指標(biāo)進行測試判定。鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)或鉆孔瓦斯涌出初速度等鉆孔指標(biāo)主要在工作面淺孔退鉆后測試。這些方法均存在測點少的缺點，對煤層瓦斯及突出危險性分布反映準(zhǔn)確性差，易漏掉最大值。同時，這些方法的測試參數(shù)較少，不能全面反映突出危險性的各項指標(biāo)。各種煤層力學(xué)特性測試方法也存在測點少、測試時間長、過程復(fù)雜等問題，未實現(xiàn)隨鉆測試。因此，目前無法測試隨鉆各地的煤層突出危險性。

如何能快速、高效、就地、隨鉆實時測試煤層突出危險性，是急需解決的方法和技術(shù)問題，應(yīng)用需求及前景非常廣泛，也是對煤層突出危險性測試方法的巨大革命。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明是針對需求及現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能夠隨鉆、實時、就地測試煤層突出危險性的裝置及方法，解決目前瓦斯參數(shù)測試點少、數(shù)據(jù)少，測試指標(biāo)少，煤層瓦斯參數(shù)及突出危險性無法隨鉆、就地、實時測試，煤層突出危險性測試時間長、過程復(fù)雜等問題。

技術(shù)方案：本發(fā)明的煤層突出危險性隨鉆測試裝置，包括艙體、壓力傳感器、溫度傳感器、包含振源和拾振器的波速測試模塊、電磁傳感器、聲波傳感器、封孔模塊、流量測試模塊、通訊接口、監(jiān)測控制模塊和帶有充電接口且可快速拆卸與安裝的電源艙，所述的電源艙為監(jiān)測控制模塊及與監(jiān)測控制模塊連接的各用電模塊或傳感器供電；所述的艙體為固定有多種傳感器和模塊、中空過水孔、過線孔、兩頭分別密封連接鉆頭和隨鉆測斜儀和第一鉆桿的桿體；壓力傳感器、溫度傳感器、流量測試模塊、波速測試模塊、電磁傳感器、聲波傳感器、電源艙、通訊接口分別與監(jiān)測控制模塊的相應(yīng)接口連接。

所述的封孔模塊包括包裹在艙體外緣的兩個封孔膠囊、安裝于中空水管前端、封孔時起截止作用的主水路開關(guān)和封孔膠囊水路開關(guān)；兩個封孔膠囊中的一個封孔膠囊上安裝有波速測試模塊的振源，發(fā)射振動波，另一個封孔膠囊上安裝有拾振器，接收振動波，通過振源和拾振器間的距離和信號時間差計算測點處煤體波速。