[發(fā)明專利]一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量裝置及方法

有效

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• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109083637B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 張開仲;郝從猛;程遠平;劉洪永;張榮;劉清泉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21B47/08
• 分類號: E21B47/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量裝置及方法，裝置由一個測量桿、兩個測量推頭、多個傳動滑桿、多個連接桿、兩個單鉸接頭傳動滑桿、四個雙鉸接頭測量滑桿、一個頂頭桿和多個螺釘組成；方法包括推動連接好的測量推頭、記錄刻度、計算指針移動距離和計算單側(cè)造穴距離，將計算的兩側(cè)造穴距離加上頂頭桿上兩個滑槽之間的距離便獲得測點方向上的造穴直徑；將測量裝置選轉(zhuǎn)一定角度多次測量，便可準確獲得測點周圍造穴孔徑和形態(tài)，改變測點位置經(jīng)多次讀取數(shù)據(jù)，可獲得整個造穴的孔徑和形態(tài)。本發(fā)明有效解決了目前對水力沖孔造穴后孔徑半徑和孔洞形態(tài)的考察困難大、誤差大的問題；并且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，結(jié)果可靠，具有廣泛的使用價值和應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量裝置及方法，適用于煤礦井下穿層鉆孔水力沖孔造穴和順層鉆孔水力沖孔造穴的孔徑測量。

背景技術

煤層瓦斯的抽采，能從根本上預防和解決煤礦瓦斯事故，同時能解決世界油氣資源短缺問題。無論是把煤層瓦斯作為一種資源進行綜合開采，還是把煤層瓦斯作為一種災害因素加以防治，最直接的問題就是如何提高瓦斯抽采效率。然而，我國煤田地質(zhì)條件比較復雜，煤層滲透率普遍較低，煤層瓦斯抽采往往需要對煤儲層實施增產(chǎn)改造措施，為此，學者們提出了諸如水力沖孔、水力壓裂、水力割縫、深孔松動爆破等強化煤層瓦斯抽采技術，在一定程度上提高了我國煤層瓦斯抽采效率。但是，針對松軟低透氣性煤層地區(qū)，部分增透技術受到限制，而水力沖孔技術恰恰能較好的實現(xiàn)卸壓增透效果，是解決松軟低透煤層瓦斯抽采困難的主要措施之一。

水力沖孔造穴是指借助順層鉆孔或穿層鉆孔深入煤體內(nèi)部，采用高壓水射流沖出大量煤體及瓦斯，形成若干直徑較大的孔洞，改變煤體應力狀態(tài)，應力集中向洞室周圍移動，洞室周圍煤體孔裂隙擴展延伸，使沖孔附近煤體卸壓增透，進而有效地提高瓦斯抽采效果。

水力沖孔造穴所形成的孔洞大小是決定卸壓效果的決定因素，準確獲得造穴孔洞孔徑大小是評價沖孔是否滿足設計要求和確定合理沖孔間距的關鍵參數(shù)。

目前，對在煤層沖孔后進行孔洞孔徑的考察僅有鉆孔窺視儀觀察和收集出煤量稱重兩種技術方案。其中，鉆孔窺視儀是通過將窺視鏡頭送入鉆孔深部，直接觀察鉆孔周圍情況，但由于沖孔造穴范圍遠大于鉆孔半徑，鉆孔窺視儀視角受限很難觀察到造穴邊界，另外窺視儀只能用于觀察不能用于測量造穴孔徑。因此，現(xiàn)場對沖孔造穴半徑的考察僅限于對收集到的煤渣稱重估算。由于松軟煤層鉆屑沉淀難以充分，收集困難，造穴孔徑考察一直是一個費力費時的工作。由于難以獲得造穴半徑的準確數(shù)據(jù)，導致了布孔間距也存在不合理性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的上述不足，本發(fā)明提供一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量裝置及方法，能夠方便快捷地測得水力造穴后的孔徑參數(shù)，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，結(jié)果可靠。

本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是：

一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量裝置，主要由一個測量桿、兩個測量推頭、多個傳動滑桿、多個連接桿、兩個單鉸接頭傳動桿、四個雙鉸接頭測量桿和一個頂頭桿成，測量桿、連接桿和頂頭桿沿桿身長度均設有兩條相對的滑槽，測量桿、連接桿和頂頭桿依次可拆卸式固定連接并且其上的滑槽相連通，測量推頭、傳動滑桿和單鉸接頭傳動桿也依次拆卸式固定相連并以僅前后滑動的方式安裝在測量桿和連接桿的滑槽內(nèi)，測量桿上有刻度；雙鉸接頭測量桿安裝在頂頭桿的滑槽內(nèi)，同側(cè)的兩個雙鉸接頭測量桿首尾鉸接的長度等于頂頭桿的長度，鉸接好的雙鉸接頭測量桿前端與頂頭桿鉸接，后端與單鉸接頭傳動桿鉸接，在單鉸接頭傳動桿向前移動時同側(cè)兩個雙鉸接頭測量桿的鉸接處向外彎曲形成三角形結(jié)構(gòu)。

一種井下煤層水力沖孔造穴孔徑測量方法，包括如下步驟：

1)組裝本方案的孔徑測量裝置；

2)孔徑測量裝置的推動測量推頭，直到不能再向前運動，鎖定位置；