專利名稱：微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量鉆孔深度的方法，尤其涉及一種微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法。
背景技術(shù)：
煤礦開采過程中因瓦斯存在，對煤礦安全開采帶來巨大的危害，如瓦斯爆炸、瓦斯突出等，嚴(yán)重危害礦井工人的生命安全及造成巨大經(jīng)濟損失。所以，現(xiàn)有礦井開采時，在巷道開挖時對待開采煤層進(jìn)行鉆孔，便于煤層中瓦斯的溢出，減少瓦斯災(zāi)害的發(fā)生。然而，在現(xiàn)實煤礦鉆孔排除瓦斯時，部分企業(yè)或施工人員為減少工作量，節(jié)約成本，往往在鉆孔時減少鉆孔深度，使得待開挖煤層瓦斯排放量不足，形成潛在危害。一般煤礦瓦斯抽放鉆孔深度在IOOm左右，是目前設(shè)計的安全鉆孔深度，而在實際中，多數(shù)鉆孔深度僅在設(shè)計鉆孔深度的50%，嚴(yán)重影響后續(xù)開采工作的安全。
現(xiàn)有技術(shù)中，測量鉆孔深度的方法主要存在如下不足測量瓦斯抽放鉆孔深度的方法僅用測定鉆孔機活塞的行程來獲得鉆孔深度，而活塞行程可人為設(shè)置，易發(fā)生改變，不能真實反映鉆孔深度；另外，在巷道圍巖面布置測點確定鉆頭震源位置的方法需要至少4 個探頭，因圍巖不均勻，測量誤差很大，且監(jiān)測速度慢，單日內(nèi)監(jiān)測數(shù)量少，成本高。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供了一種測量鉆孔深度精確高，監(jiān)測速度快，且成本較低的微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，在該方法中采用了一種測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，該測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置包括鉆頭、鉆桿、電動機、聲波分析儀和聲波接收器，所述鉆頭固定在鉆桿的一端上，鉆桿的另一端與電動機的動力輸出軸連接，聲波接收器固定在鉆桿的另一端部上； 該方法包括如下步驟1)測定鉆頭破圍巖時產(chǎn)生的震動波在鉆桿中傳播的速度廠；2)在圍巖上安裝測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，使鉆桿垂直于圍巖，鉆頭伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖接觸；3)同步啟動電動機和聲波接收器，并用計時器記錄鉆桿開始轉(zhuǎn)動的時間t0；4)將聲波接收器接收鉆頭破圍巖產(chǎn)生的聲波信號輸入聲波分析儀，由聲波分析儀進(jìn)行濾波處理，以獲得所需震動波形，并記錄聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間t ；5)計算鉆孔深度H=L 一力，式中 為圍巖表面到聲波接收器之間的距離-’L為鉆頭到聲波接收器之間的距離；L=VCt - ~)，式中K為震動波在鉆桿中傳播的速度； 為聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間-,t0為鉆桿開始轉(zhuǎn)動的時間。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在聲波接收器上設(shè)有發(fā)射聲波接收器接收震動聲波的信號發(fā)射器，在聲波分析儀上設(shè)有接收信號發(fā)射器發(fā)出信號的信號接收器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，具有如下優(yōu)點。1、該方法直接利用開鉆那一時刻發(fā)出的震動波來測定鉆孔深度，因鉆頭破圍巖產(chǎn)生的強震信號在鉆桿中傳播的速度很容易測定，測定震動波從鉆頭到聲波接收器的傳播時間， 便可精確的計算出鉆孔深度，不但測量鉆孔深度精確高，監(jiān)測速度快，且成本較低。
2、本方法采用信號發(fā)射器和信號接收器將聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號通過無線的方式輸入聲波分析儀，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用導(dǎo)線布置和纏繞從而影響信號接收效果的缺陷。


圖1為測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，1一鉆頭；2—鉆桿；3—電動機；4一聲波分析儀；5—聲波接收器； 6—信號發(fā)射器；7—信號接收器；8—圍巖；9一開關(guān)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，在該方法中采用了一種測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，該測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置包括鉆頭1、鉆桿2、電動機3、聲波分析儀4和聲波接收器5。鉆頭1固定在鉆桿 2的一端上，鉆桿2的另一端與電動機3的動力輸出軸連接，聲波接收器5固定在鉆桿2的另一端部上。將聲波接收器5固定在鉆桿2與電動機3連接的端部，使聲波接收器5接收到的震源信號干擾小，信號明顯。
微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，包括如下步驟 1)測定鉆頭破圍巖時產(chǎn)生的震動波在鉆桿2中傳播的速度廠。
2)在圍巖8上安裝測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，使鉆桿2垂直于圍巖8，鉆頭1 伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖8接觸。
3)通過開關(guān)9同步啟動電動機3和聲波接收器5 (本實施例中，開關(guān)9固定設(shè)置在電動機控制箱上)，并用計時器記錄鉆桿2開始轉(zhuǎn)動的時間t0O將啟動聲波接收器5與啟動控制鉆桿2的電動機3的開關(guān)設(shè)為同一開關(guān)，實現(xiàn)鉆桿2與聲波接收器5同步啟動，并開始計時。
4)將聲波接收器5接收鉆頭1破圍巖產(chǎn)生的聲波信號輸入聲波分析儀4，由聲波分析儀4進(jìn)行濾波處理，以獲得所需震動波形，并記錄聲波接收器5首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間t0因在測試時周圍其它雜波較多，但鉆頭1破圍巖產(chǎn)生的波震最強烈，通過一定的濾波處理，可獲得測試所需的震動波形，以便獲得準(zhǔn)確的傳播時間。
5)計算鉆孔深度// 由公式//=Z ~h計算，式中力為圍巖8表面到聲波接收器5之間的距離(本實施例中，聲波接收器5固定設(shè)置在鉆桿2的外端，力為鉆桿2外露的長度)，Z 為鉆頭到聲波接收器之間的距離；其中，Z=Z it - ~)，式中K為震動波在鉆桿中傳播的速度，t為聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間，G為鉆桿開始轉(zhuǎn)動的時間。
本發(fā)明的方法在監(jiān)測瓦斯抽放鉆孔深度時，僅測量鉆孔深度，而無需測定最終鉆孔位置點，可直接利用開鉆那一時刻發(fā)出的震動波來測定鉆孔深度。因為鉆頭破圍巖產(chǎn)生的強震信號在鉆桿中傳播的速度很容易測定，而鉆頭轉(zhuǎn)動的時間可以人為控制，即可測定震動波從鉆頭到聲波接收器的傳播時間，便可精確地計算出鉆孔深度，且計算方法簡單，可以只需一個探頭(即一個聲波接收器)就可完成測量工作。
本實施例還在聲波接收器5上設(shè)有發(fā)射聲波接收器5接收震動聲波的信號發(fā)射器 6，在聲波分析儀4上設(shè)有接收信號發(fā)射器6發(fā)出信號的信號接收器7，將聲波接收器5首次接收破圍巖8產(chǎn)生的聲波信號通過無線的方式輸入聲波分析儀4，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用導(dǎo)線布置和纏繞從而影響信號接收效果的缺陷。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，其特征在于，在該方法中采用了一種測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，該測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置包括鉆頭(1)、鉆桿(2)、電動機(3)、聲波分析儀(4)和聲波接收器(5)，所述鉆頭(1)固定在鉆桿(2)的一端上，鉆桿(2) 的另一端與電動機(3)的動力輸出軸連接，聲波接收器(5)固定在鉆桿(2)的另一端部上；該方法包括如下步驟1)測定鉆頭破圍巖時產(chǎn)生的震動波在鉆桿(2)中傳播的速度廠；2)在圍巖(8)上安裝測定瓦斯抽放鉆孔深度的裝置，使鉆桿(2)垂直于圍巖(8)，鉆頭 (1)伸入鉆孔內(nèi)并與鉆孔底部的圍巖(8)接觸；3)同步啟動電動機(3)和聲波接收器(5)，并用計時器記錄鉆桿(2)開始轉(zhuǎn)動的時間4)將聲波接收器(5)接收鉆頭(1)破圍巖產(chǎn)生的聲波信號輸入聲波分析儀(4)，由聲波分析儀(4)進(jìn)行濾波處理，以獲得所需震動波形，并記錄聲波接收器(5)首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間t ；5)計算鉆孔深度H=L 一力，式中:h為圍巖(8)表面到聲波接收器(5)之間的距離；Z為鉆頭到聲波接收器之間的距離；L=VU - ~)，式中K為震動波在鉆桿中傳播的速度； 為聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間-,t0為鉆桿開始轉(zhuǎn)動的時間。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，其特征在于，在聲波接收器(5)上設(shè)有發(fā)射聲波接收器(5)接收震動聲波的信號發(fā)射器(6)，在聲波分析儀(4)上設(shè)有接收信號發(fā)射器(6)發(fā)出信號的信號接收器(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微震定位測定瓦斯抽放鉆孔深度的方法，步驟如下先測定鉆頭破圍巖時產(chǎn)生的震動波在鉆桿中傳播的速度V；然后記錄鉆桿開始轉(zhuǎn)動的時間t0和聲波接收器首次接收破圍巖產(chǎn)生的聲波信號的時間t；最后計算鉆孔深度H=L－h(huán)，式中h為圍巖表面到聲波接收器之間的距離；L為鉆頭到聲波接收器之間的距離，L=V(t－t0)。該方法直接利用開鉆那一時刻發(fā)出的震動波來測定鉆孔深度，因鉆頭破圍巖產(chǎn)生的強震信號在鉆桿中傳播的速度很容易測定，測定震動波從鉆頭到聲波接收器的傳播時間，便可精確的計算出鉆孔深度，不但測量鉆孔深度精確高，監(jiān)測速度快，且成本較低。
文檔編號E21B47/04GK102562033SQ201210039438
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者任松, 姜奧, 姜德義, 李林, 楊舫, 王震, 陳結(jié) 申請人:重慶大學(xué)