專利名稱：底板巖層裂隙分布同步探測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明步及巖體工程測試技術(shù)方法，尤其涉及探測礦山底板巖層破裂程度及位置 的技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
目前，用于巖體裂隙發(fā)育狀況或圍巖破壞的技術(shù)方法中，有鉆孔電視探測法和鉆 孔測 漏方法，前者是通過鉆孔周邊破裂攝像采集分析為主要手段；后者是通過鉆孔內(nèi)液體 漏失情況來判定孔內(nèi)巖體的裂隙發(fā)育。與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)是鉆孔測漏方法。鉆孔測漏方法包括多孔封閉壓水觀測法和鉆孔分段注水充氣測漏技術(shù)。其中多 孔封閉壓水觀測法的不足是工程消耗量大、且測得是所有深度上連續(xù)觀測資料，限制了其 推廣應(yīng)用。鉆孔分段注水充氣測漏技術(shù)是采用水氣兩用鉆孔雙端封堵測漏裝置，配合其它 儀表，對任何仰、俯鉆孔進(jìn)行分段封堵注水或充氣測漏取得觀測資料，根據(jù)鉆孔不同深度和 對應(yīng)的水流失量大小，繪制鉆孔內(nèi)不同位置水流漏失速度圖，由此最終確定出不同深度巖 層破裂或裂隙發(fā)育程度；其不足是在打鉆成孔后，然后將測漏裝置推入孔中進(jìn)行測量；這 樣帶來兩個顯著不足一是鉆孔與注水測漏分步進(jìn)行，需要時間長，無法處理應(yīng)急情況；二 是要求鉆孔成形后變形小和不允許出現(xiàn)塌孔，不適應(yīng)一些特殊的地質(zhì)條件的巖層。為此，發(fā)明人承擔(dān)了國家973項目“煤炭深部開采中的動力災(zāi)害機理與防治基礎(chǔ) 研究”(編號2010CB226805)，本發(fā)明是該項目研究內(nèi)容中的一部分成果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有上述注水測漏方法的不足，發(fā)明一種注水測漏與打鉆孔 同步進(jìn)行的對底板巖層裂隙分布情況進(jìn)行探測的方法。本發(fā)明的技術(shù)方法是①在地下巷道內(nèi)設(shè)置水箱，水箱的出水軟管上串接一水流量表和水流量控制開 關(guān)；在巷道內(nèi)布置坑道鉆機和泥漿泵。②用坑道鉆機沿著垂直于巖層層面方向進(jìn)行鉆孔，在鉆孔的過程中打開水流量控 制開關(guān)，讓水通過出水管自動流入正在打鉆的鉆孔中，并邊鉆孔邊注水，控制注水量，使鉆 孔注水平面與鉆孔口持平。③在邊打鉆孔邊注水過程中，時刻記錄鉆頭所在位置和該位置對應(yīng)的水流量。④當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔中的注水量突發(fā)性增大時，記錄好增大后的水流量值和鉆頭所在位 置，取出鉆心，并關(guān)掉水流量開關(guān)，停止鉆進(jìn)，然后開動泥漿泵封堵漏水裂隙。⑤封堵完后，重新繼續(xù)向下打鉆，重復(fù)②、③和④過程，直至鉆探到設(shè)計深度為止。⑥根據(jù)鉆孔不同深度和對應(yīng)的水流失量大小，繪制鉆孔內(nèi)不同位置水流漏失速度 圖，由此最終確定出不同深度巖層破裂或裂隙發(fā)育程度。本發(fā)明的優(yōu)點為①本方法實現(xiàn)了打鉆孔與注水測漏同步進(jìn)行，保證了鉆測的及 時性，測量時間短，適合任何地質(zhì)情況。②與目前常用的地面鉆孔沖洗液消耗量觀測法相比，本方法可以省去由地面鉆深孔工程量；與多孔封閉壓水觀測法和鉆孔分段注水充氣測 漏技術(shù)相比，可以省去壓水泵等設(shè)備。③可以獲取鉆孔不同深度處水漏失速度的分布，通過 定量建立水漏失速度與裂隙發(fā)育或巖層破裂程度之間關(guān)系，可以定量評價不同深度底板巖 層內(nèi)裂隙發(fā)育或巖層破裂程度。④應(yīng)用范圍廣，不但在井下采礦領(lǐng)域可以應(yīng)用，而且在地面 各類巖體工程中也可以應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明實施例鉆探施工示意圖；
圖2是本發(fā)明注漿封堵裂隙施工示意圖；圖3是沿著深度方向不同位置水漏失速度示意圖；圖4是鉆孔深度方向不同位置水漏失速度實施例實測圖。圖例說明1_礦車；2-水箱；3-水流量控制開關(guān)；4-出水軟管；5-水流量計；6_鉆 機；7-鉆孔；8-臨時水池；9-巖層；10-泥漿泵；11-黃泥灌；12-輸泥管。
具體實施例方式①在地下巷道內(nèi)設(shè)置鉆測設(shè)備(見圖1)，包括坑道鉆機6、放置在礦車1上的水箱 2和臨時水池8，水箱2的出水軟管4上串接一水流量計5和水流量控制開關(guān)3 ；在地下巷 道內(nèi)另布置注漿設(shè)備(見圖2)，包括泥漿泵10、黃泥灌11和輸泥管12。②開動坑道鉆機6，沿著垂直于巖層9層面方向打鉆孔7，在打鉆孔7的過程中打 開水流量控制開關(guān)3，讓水通過出水軟管4自動流入正在打鉆的鉆孔7中，并邊鉆孔邊注水， 控制水量保持流水平面與孔口持平。③在邊打鉆孔邊注水過程中，時刻記錄鉆頭所在位置和該位置對應(yīng)的水流量。④當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔7中的注水量突發(fā)性增大時，記錄好增大后的水流失量值和鉆頭所 在位置，取出鉆心，并關(guān)掉水流量控制開關(guān)3，停鉆，然后開動泥漿泵10、黃泥灌11和輸泥管 12封堵漏水裂隙(如圖2所示)。⑤封堵完后，重新繼續(xù)向下打鉆，重復(fù)②、③和④過程，直至鉆探到所需要的深度 為止。⑥然后根據(jù)沿不同鉆孔深度和對應(yīng)的水流失量大小，繪制鉆孔內(nèi)不同位置水流漏 失速度圖(見圖3)，由此最終確定出不同深度巖層破裂或裂隙發(fā)育程度應(yīng)用舉例某煤礦預(yù)開采六石門三槽底部的二槽煤，二槽煤傾角8-20度，了 2_6m。 二、三槽煤的層間距最大為37. 5m，最小為30. 3m，平均33. 5m。由于兩層煤層間距小，擔(dān)心三 槽煤開采時底板下陷，造成工作面塌垮事故。為此，確立探測該處的底板巖層情況。采用鉆 測同步技術(shù)，本發(fā)明方法進(jìn)行底板裂隙分布情況。步驟如技術(shù)方案所述內(nèi)容。采用鉆測同 步技術(shù)，鉆測結(jié)果如圖4所示，發(fā)現(xiàn)三槽煤底板自上至下依次為中等破裂區(qū)、輕微破裂區(qū)或 嚴(yán)重破裂區(qū)，并且存在三個離層區(qū)。其中，輕微破裂區(qū)是承載關(guān)鍵層，對保障三槽開采時底 板不塌陷起到了至關(guān)重要的作用，已被實踐所證實。
權(quán)利要求
一種底板巖層裂隙分布同步探測方法，其特征在于，步驟如下第一步在地下巷道內(nèi)設(shè)置水箱，水箱的出水軟管上串接一水流量表和水流量控制開關(guān)；在巷道內(nèi)布置坑道鉆機和泥漿泵；第二步用坑道鉆機沿著垂直于巖層層面方向進(jìn)行鉆孔，在鉆孔的過程中打開水流量控制開關(guān)，讓水通過出水管自動流入正在打鉆的鉆孔中，并邊鉆孔邊注水，控制注水量，使鉆孔注水平面與鉆孔口持平；第三步在邊打鉆孔邊注水過程中，時刻記錄鉆頭所在位置和該位置對應(yīng)的水流量；第四步當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆孔中的注水量突發(fā)性增大時，記錄好增大后的水流量值和鉆頭所在位置，取出鉆心，并關(guān)掉水流量開關(guān)，停止鉆進(jìn)，然后開動泥漿泵封堵漏水裂隙；第五步封堵完后，重新繼續(xù)向下打鉆，重復(fù)步驟二、三和四過程，直至鉆探到設(shè)計深度為止；第六步根據(jù)鉆孔不同深度和對應(yīng)的水流失量大小，繪制鉆孔內(nèi)不同位置水流漏失速度圖，由此最終確定出不同深度巖層破裂或裂隙發(fā)育程度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種底板巖層裂隙分布同步探測方法，它主要是在鉆孔的過程中邊鉆孔邊注水，然后根據(jù)沿不同鉆孔深度和對應(yīng)的水流失量大小，繪制鉆孔內(nèi)不同位置水流漏失速度圖，由此最終確定出不同深度巖層破裂或裂隙發(fā)育程度。本發(fā)明實現(xiàn)了打鉆孔與注水測漏同步進(jìn)行，保證了鉆測的及時性，測量時間短，適合任何巖層地質(zhì)情況。
文檔編號E21B47/00GK101858209SQ20101013605
公開日2010年10月13日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者張澤, 譚云亮, 趙同彬 申請人:山東科技大學(xué)