[發(fā)明專利]松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測方法及工具

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• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110080747A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 韓穎;張飛燕;董博文;李賢忠;王革學;趙明明;呂帥;劉曉;魏世明;倪小明;溫佳宇;李偉東
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21F7/00
• 代理公司: 鄭州市華翔專利代理事務所(普通合伙) 41122
• 代理人: 馬鵬鷂

1.一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，包括水袋、支撐插入桿、水管、水桶，其特征在于：所述的水袋呈長筒狀且袋底密封，所述的支撐插入桿通過膠帶橫向的固定連接在水袋的側面，連接有支撐插入桿的水袋位于松軟煤層的鉆孔內，并且水袋的直徑和松軟煤層的鉆孔的直徑相匹配；

所述的水管包括插入段和門字形段，插入段穿過水袋的袋口放置在水袋內，該插入段的外端伸出到鉆孔的外側，所述門字形段包括支撐段、 橫向連接在支撐段端部的橫向連接段、豎向連接在橫向連接段端部的排水段，門字形段通過支撐段與鉆孔外側的插入段連接，所述的橫向連接段的位置高于插入段的位置，所述的支撐段上安裝有球閥，排水段的下方放置有所述的水桶。

2.根據權利要求1所述的一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，其特征在于：所述排水段的下端穿過水桶的桶蓋深入到水桶內。

3.根據權利要求1所述的一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，其特征在于：所述的水袋的袋口處纏繞有防水堵漏膠帶。

4.根據權利要求1所述的一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，其特征在于：所述水袋的袋口套有固定連接插入段和水袋的卡箍。

5.根據權利要求1所述的一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，其特征在于：所述的支撐插入桿的內端和水袋的袋底平齊，支撐插入桿的長度大于鉆孔的深度。

6.根據權利要求1所述的一種松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具，其特征在于：所述的水管的材質為鋁塑管或PVC管。

7.一種根據權利要求1-6任一項所述的松軟煤層瓦斯抽采鉆孔失穩(wěn)檢測工具進行檢測的方法，具體的操作步驟為：

步驟1：

a.在松軟煤層中順層鉆孔五組A_1~m、B_1~m、C_1~m、D_1~m、E_1~m（具體施工組數可根據具體情況相應增加），1~m號鉆孔的深度依次為d m、2d m、3d m ······ md m；

b.相鄰的鉆孔之間的間距均設為2~3 m，用來防止打鉆時鉆孔之間相互擾動影響；

步驟2：每完成一個順層檢測鉆孔，24 小時內將檢測工具通過支撐插入桿引入到鉆孔內，檢測工具的具體安裝步驟為：

a.將所述支撐插入桿的側面和水袋的側面貼緊，移動支撐插入桿使其內端和水袋的袋底平齊，再調整支撐插入桿使其和水袋處于平行狀態(tài)，然后用膠帶將水袋與支撐插入桿固定；

b.將所述水管的插入段穿過水袋的袋口插入到水袋內，再用套箍將水袋的袋口處箍緊（可在水袋的袋口纏繞防水堵漏膠帶，確保不會滲水），將所述的球閥安裝到水管的支撐段上；

c.握持支撐插入桿將固定好的水袋連同水管緩慢的插入到鉆孔內，然后通過水管向鉆孔內的水袋注水，水袋內注滿水后關閉球閥；

d.將水桶放置到排水段的下方，然后將排水段插入到水桶內，再用桶蓋對水桶進行密封；

e.打開球閥，當鉆孔發(fā)生變形后水袋內的水會被擠出通過門字形段流入到水桶內；

步驟3：

a.測量每個鉆孔流出到水桶內水的體積，同時記錄測量時的具體時間；

b.利用發(fā)生塌孔后水袋內水體被擠出的原理，計算出鉆孔失穩(wěn)后的剩余體積，從而得出鉆孔塌孔程度以及塌孔速度：

其中：V_n——第n次觀測時瓦斯抽采鉆孔塌孔后剩余體積（m³）；

V₀——鉆孔的原始體積（m³）；

V_p——鉆孔內支撐插入桿體積（m³）；

W_i——通過量筒測得第i次觀測時鉆孔塌孔排水量（m³），其中i=1,2,3······n；

其中：v_i——第i次觀測時的塌孔速度（m³/h）；

T_i——第i次觀測時，距離水袋投放的總時長（h）；

步驟4：

a.松軟煤層鉆孔失穩(wěn)嚴重位置檢測需要通過一組不同深度鉆孔的塌孔量對比進行推測；

b.在松軟煤層打一組深度分別為d m、2d m、3d m ······ md m的順層鉆孔，設為A₁、A₂、A₃ ······ A_m，B₁、B₂、B₃ ······ B_m，C₁、C₂、C₃ ······ C_m，D₁、D₂、D₃ ······ D_m，E₁、E₂、E₃ ······ E_m；

C.通過對比全部jd m和（j-1）d m長度鉆孔的最終變形量可以得出（j-1）d m~jd m的體積變化情況（其中，j=1，2，3···m），最終通過對比η_j,j-1的大小即可得知失穩(wěn)嚴重區(qū)域所在位置，即η_j,j-1越大（j-1）d m~jd m段失穩(wěn)越嚴重；

其中：η_j,j-1——jd m和（j-1）d m長度間鉆孔體積變化率（%）；

W_i,_Aj——第i次觀測時鉆孔A_j的排水體積（m³）；

V_M——鉆孔jd m和（j-1）d m長度間的原始空間體積（m³）。