[發明專利]一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統及方法

有效

• 申請號: 201910349329.1
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110107284B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 萬峰;張洪清;李德軍;黃好君;韓振國
• 申請（專利權）人: 扎賚諾爾煤業有限責任公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/047;E21B47/12
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統及方法，它是通過鉆測機構將鉆頭體鉆進至在井下巷道內鉆孔至超過導水裂隙帶所處的最高位置，待鉆孔完畢后進行撤鉆，在撤鉆過程中進行導水裂隙帶高度探測，每回撤單位長度注水鉆桿時進行一次測量，根據鉆測鉆頭在孔內不同測點位置得到的水位高程值的變化，判斷導水裂隙帶范圍，導水裂隙帶區域為水位高程值隨孔內測點位置深度變化的區域。本發明邊撤鉆邊探測，減少了勞動量，降低了工人的勞動強度，提高了探測效率，本發明不僅適用于中硬以上覆巖裂隙發育規律的探測，而且在軟弱覆巖、斷層較發育地帶等容易塌孔條件下，仍能取得較好的探測效果。

技術領域

本發明涉及煤礦井下覆巖裂隙發育規律探測技術領域，尤其涉及一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統。

背景技術

煤礦開采中，隨著工作面的推采，采場中的應力場重新分布，上覆巖層產生裂隙并出現不同程度的破壞，一旦裂隙帶貫通并波及到含水層，即形成突水通道，工作面安全生產將受到極大的威脅，因此了解頂板巖層裂隙形態及其演化過程，確定工作面導水裂隙帶高度，不僅能夠確保水體下采煤的安全生產，而且對掌握煤層開采時頂板的破壞規律，合理確定工作面及巷道支護參數也有著重要作用。

目前針對采場覆巖導水裂隙帶的探測方法主要有以下兩種：鉆孔沖洗液漏失量觀測和彩色鉆孔電視觀測。專利“一種覆巖導水裂隙帶監測系統及其探測鉆進方法(申請號201110457012.3)”與“煤層采空區裂隙帶注水觀測系統(申請號201020248915.1)”公開了一種雙端堵水觀測系統，該系統主要包括探桿、控制裝置和推進裝置。該系統在使用過程中，注水管路和封堵管路均鏈接在探桿上，隨探桿和鉆桿一塊進入鉆孔內，在井下惡劣的條件下，管路容易與鉆孔壁和鉆桿之間產生摩擦、擠壓，破壞管路的密封性，甚至使管路斷裂；受塑膠管路分段連接的影響，鉆孔探測深度和塑膠管路內部的水壓均不易太大，否則管路連接處容易在水壓的作用下撐裂。而由于塑膠管路內部水壓有限制，經常發生膠囊膨脹不到位，封孔不嚴實而導致測量結果錯誤的現象；為了提高封孔的可靠性，有時會將封孔壓力調的較大，從而減少了封孔膠囊的壽命，甚至發生破裂，嚴重影響導水裂隙帶的正常觀測及觀測結果的準確性。

現有技術中，專利“一種覆巖垮落帶和導水裂隙帶高度鉆孔電視探測確定方法(申請號：201410022317.5)”公開了一種通過鉆孔電視探測導水裂隙帶高度的方法，該方法主要是從地面向工作面上方巖層進行地質鉆孔，并通過鉆孔成像設備以照片或視頻圖像的方式直接提供鉆孔壁的系統圖像。還有部分設備則應用了數字技術并使之具有形成、顯示和處理這些圖像的能力，得到的圖像不但可以被用于定性識別鉆孔內的情況，還可以定量地分析鉆孔中的地質現象，比如裂隙的寬度、傾角和產狀等，通過孔壁上的裂隙發育情況，判斷巖層是否斷裂從而得到導水裂隙帶的高度。該方法雖然較前者直觀，但是鉆孔施工量也較大，尤其是對于深部礦井，而且監測范圍也有限，另外對于確定采動裂隙時，還受原生裂隙及構造的影響。

現有技術在探測過程中均需要提前開挖鉆孔，隨后再進行探測，在撤鉆與探測之間的這一時間段內，鉆孔內的裂隙容易繼續發育，且裂隙帶內的鉆孔容易發生塌孔而導致后續探測工作無法進行，使得鉆孔作廢，造成人力物力上的損失，因此，我們提出了一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種通過水壓探測導水裂隙帶高度的鉆測系統，包括鉆測機構和注水控制機構，其中：