[發(fā)明專利]一種基于鉆孔應(yīng)力監(jiān)測的大直徑鉆孔合理間距確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111661776.4
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114396252B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬小濤;竇林名;周坤友;葛慶;王聰聰;孫振于;孫文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué);徐州弘毅科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06;G01L5/00
• 代理公司: 徐州蘇越知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32543
• 代理人: 張旭

1.一種基于鉆孔應(yīng)力監(jiān)測的大直徑鉆孔合理間距確定方法，其特征在于，具體步驟為：

A、利用綜合指數(shù)法和多因素耦合方法確定回采工作面巷道的沖擊危險區(qū)域；

B、在步驟A確定的沖擊危險區(qū)域內(nèi)，先沿巷道中部單排水平布置n個試驗大直徑鉆孔，設(shè)最靠近回采工作面的試驗大直徑鉆孔為1號，然后依次沿巷道對各個試驗大直徑鉆孔進行標號，則第n個試驗大直徑鉆孔為n號，相鄰兩個試驗大直徑鉆孔的間距l(xiāng)_n＝l_n-1+Δl，其中Δl為相鄰試驗大直徑鉆孔的間距差值；且所有相鄰兩個試驗大直徑鉆孔的間距l(xiāng)_n均處于0.5～3m范圍內(nèi)；完成n個試驗大直徑鉆孔的施工位置確定；

C、根據(jù)步驟B中確定的施工位置，從1號試驗大直徑鉆孔開始在相鄰兩個試驗大直徑鉆孔之間的中點位置均安裝一個鉆孔應(yīng)力計，則n個試驗大直徑鉆孔之間共安裝n-1個鉆孔應(yīng)力計，同時在n號試驗大直徑鉆孔遠離回采工作面的方向距離l_m的位置上安裝鉆孔應(yīng)力計m，且鉆孔應(yīng)力計m與n個試驗大直徑鉆孔處于同一直線，作為參考鉆孔應(yīng)力計，安裝完成后調(diào)整各個鉆孔應(yīng)力計的初始油壓為P₀；

D、在步驟B確定的n個試驗大直徑鉆孔施工位置同時進行施工，且各個試驗大直徑鉆孔的施工參數(shù)相同，同時從完成各個試驗大直徑鉆孔施工后監(jiān)測至少10天，持續(xù)獲取各個鉆孔應(yīng)力計監(jiān)測的實時應(yīng)力值；

E、將步驟D獲取的數(shù)據(jù)，以相同時刻參考鉆孔應(yīng)力計獲取的應(yīng)力值分別與試驗大直徑鉆孔之間n-1個鉆孔應(yīng)力計的應(yīng)力值做差，然后將差值除以初始油壓P₀分別獲得n-1個鉆孔應(yīng)力計的鉆孔應(yīng)力變化率R，以監(jiān)測時間為橫軸、鉆孔應(yīng)力變化率為縱軸，繪制形成各個鉆孔應(yīng)力計的時間-應(yīng)力差變化率曲線，具體公式為：

其中，P_m為參考鉆孔應(yīng)力計的應(yīng)力值，P_i為第i個鉆孔應(yīng)力計對應(yīng)的應(yīng)力值，i＝1,2，…，n-1；

F、根據(jù)步驟E中各個鉆孔應(yīng)力計的時間-應(yīng)力曲線變化趨勢及變化率，評價各個試驗大直徑鉆孔間距下的大直徑鉆孔卸壓效果，具體評價標準為：

若任意一個鉆孔應(yīng)力計的時間-應(yīng)力差變化率曲線基本持平且其變化率R在-5％—5％以內(nèi)，則確定該鉆孔應(yīng)力計所處試驗大直徑鉆孔間距的卸壓效果差；若任意一個鉆孔應(yīng)力計的時間-應(yīng)力差曲線先下降后趨于穩(wěn)定且穩(wěn)定時應(yīng)力變化率R小于-5％，則確定該鉆孔應(yīng)力計所處試驗大直徑鉆孔間距的卸壓效果中等，若任意一個鉆孔應(yīng)力計的時間-應(yīng)力差曲線先下降后上升最后趨于穩(wěn)定且穩(wěn)定時應(yīng)力變化率R大于5％，則確定該鉆孔應(yīng)力計所處試驗大直徑鉆孔間距的卸壓效果好，且曲線穩(wěn)定時最大應(yīng)力變化率R值越大，卸壓效果越好；

在各個鉆孔應(yīng)力計中選擇卸壓效果好且曲線平穩(wěn)時R值最大所處的試驗大直徑鉆孔間距確定為該沖擊危險區(qū)域內(nèi)大直徑鉆孔的合理間距，若存在多個卸壓效果好且曲線平穩(wěn)時最大R值相差5％以內(nèi)的鉆孔間距，考慮施工成本則選擇其中最大的鉆孔間距確定為該沖擊危險區(qū)域內(nèi)大直徑鉆孔的合理間距，后續(xù)大直徑鉆孔均按照該合理間距進行施工。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鉆孔應(yīng)力監(jiān)測的大直徑鉆孔合理間距確定方法，其特征在于，所述步驟C中的l_m大于3m，使鉆孔應(yīng)力計m安裝的位置處于不受試驗大直徑鉆孔影響的區(qū)域；各個鉆孔應(yīng)力計的初始油壓為P₀＝5.0MPa。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鉆孔應(yīng)力監(jiān)測的大直徑鉆孔合理間距確定方法，其特征在于，所述步驟B中相鄰試驗大直徑鉆孔的間距差值Δl為0.5m，試驗大直徑鉆孔的數(shù)量為3～6個，鉆孔直徑不小于150mm、鉆孔深度根據(jù)煤層厚度選擇，當(dāng)煤層開采厚度小于3.5m時，鉆孔深度不小于15m；當(dāng)煤層開采厚度為3.5m～8m時，鉆孔深度不小于20m；當(dāng)煤層開采厚度大于8m時，鉆孔深度不小于25m。