CN101858209B - 底板岩层裂隙分布同步探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种底板岩层裂隙分布同步探测方法，它主要是在钻孔的过程中边钻孔边注水，然后根据沿不同钻孔深度和对应的水流失量大小，绘制钻孔内不同位置水流漏失速度图，由此最终确定出不同深度岩层破裂或裂隙发育程度。本发明实现了打钻孔与注水测漏同步进行，保证了钻测的及时性，测量时间短，适合任何岩层地质情况。
Description
技术领域
本发明步及岩体工程测试技术方法，尤其涉及探测矿山底板岩层破裂程度及位置的技术方法。
背景技术
目前，用于岩体裂隙发育状况或围岩破坏的技术方法中，有钻孔电视探测法和钻孔测漏方法，前者是通过钻孔周边破裂摄像采集分析为主要手段；后者是通过钻孔内液体漏失情况来判定孔内岩体的裂隙发育。与本发明有关的技术是钻孔测漏方法。
钻孔测漏方法包括多孔封闭压水观测法和钻孔分段注水充气测漏技术。其中：多孔封闭压水观测法的不足是：工程消耗量大、且测得是所有深度上连续观测资料，限制了其推广应用。钻孔分段注水充气测漏技术是采用水气两用钻孔双端封堵测漏装置，配合其它仪表，对任何仰、俯钻孔进行分段封堵注水或充气测漏取得观测资料，根据钻孔不同深度和对应的水流失量大小，绘制钻孔内不同位置水流漏失速度图，由此最终确定出不同深度岩层破裂或裂隙发育程度；其不足是：在打钻成孔后，然后将测漏装置推入孔中进行测量；这样带来两个显著不足：一是钻孔与注水测漏分步进行，需要时间长，无法处理应急情况；二是要求钻孔成形后变形小和不允许出现塌孔，不适应一些特殊的地质条件的岩层。
为此，发明人承担了国家973项目“煤炭深部开采中的动力灾害机理与防治基础研究”(编号：2010CB226805)，本发明是该项目研究内容中的一部分成果。
发明内容
本发明的目的是克服现有上述注水测漏方法的不足，发明一种注水测漏与打钻孔同步进行的对底板岩层裂隙分布情况进行探测的方法。
本发明的技术方法是：
①在地下巷道内设置水箱，水箱的出水软管上串接一水流量表和水流量控制开关；在巷道内布置坑道钻机和泥浆泵。
②用坑道钻机沿着垂直于岩层层面方向进行钻孔，在钻孔的过程中打开水流量控制开关，让水通过出水软管自动流入正在打钻的钻孔中，并边钻孔边注水，控制注水量，使钻孔注水平面与钻孔口持平。
③在边打钻孔边注水过程中，时刻记录钻头所在位置和该位置对应的水流量。
④当发现钻孔中的注水量突发性增大时，记录好增大后的水流量值和钻头所在位置，取出钻心，并关掉水流量开关，停止钻进，然后开动泥浆泵封堵漏水裂隙。
⑤封堵完后，重新继续向下打钻，重复②、③和④过程，直至钻探到设计深度为止。
⑥根据钻孔不同深度和对应的水流失量大小，绘制钻孔内不同位置水流漏失速度图，由此最终确定出不同深度岩层破裂或裂隙发育程度。
本发明的优点为：①本方法实现了打钻孔与注水测漏同步进行，保证了钻测的及时性，测量时间短，适合任何地质情况。②与目前常用的地面钻孔冲洗液消耗量观测法相比，本方法可以省去由地面钻深孔工程量；与多孔封闭压水观测法和钻孔分段注水充气测漏技术相比，可以省去压水泵等设备。③可以获取钻孔不同深度处水漏失速度的分布，通过定量建立水漏失速度与裂隙发育或岩层破裂程度之间关系，可以定量评价不同深度底板岩层内裂隙发育或岩层破裂程度。④应 用范围广，不但在井下采矿领域可以应用，而且在地面各类岩体工程中也可以应用。
附图说明
图1是本发明实施例钻探施工示意图；
图2是本发明注浆封堵裂隙施工示意图；
图3是沿着深度方向不同位置水漏失速度示意图；
图4是钻孔深度方向不同位置水漏失速度实施例实测图。
图例说明：1-矿车；2-水箱；3-水流量控制开关；4-出水软管；5-水流量计；6-钻机；7-钻孔；8-临时水池；9-岩层；10-泥浆泵；11-黄泥灌；12-输泥管。
具体实施方式
①在地下巷道内设置钻测设备(见图1)，包括坑道钻机6、放置在矿车1上的水箱2和临时水池8，水箱2的出水软管4上串接一水流量计5和水流量控制开关3；在地下巷道内另布置注浆设备(见图2)，包括泥浆泵10、黄泥灌11和输泥管12。
②开动坑道钻机6，沿着垂直于岩层9层面方向打钻孔7，在打钻孔7的过程中打开水流量控制开关3，让水通过出水软管4自动流入正在打钻的钻孔7中，并边钻孔边注水，控制水量保持流水平面与孔口持平。
③在边打钻孔边注水过程中，时刻记录钻头所在位置和该位置对应的水流量。
④当发现钻孔7中的注水量突发性增大时，记录好增大后的水流失量值和钻头所在位置，取出钻心，并关掉水流量控制开关3，停钻，然后开动泥浆泵10、黄泥灌11和输泥管12封堵漏水裂隙(如图2所示)。
⑤封堵完后，重新继续向下打钻，重复②、③和④过程，直至钻探到所需要的深度为止。
⑥然后根据沿不同钻孔深度和对应的水流失量大小，绘制钻孔内不同位置水流漏失速度图(见图3)，由此最终确定出不同深度岩层破裂或裂隙发育程度
应用举例：某煤矿预开采六石门三槽底部的二槽煤，二槽煤倾角8-20度，了2-6m。二、三槽煤的层间距最大为37.5m，最小为30.3m，平均33.5m。由于两层煤层间距小，担心三槽煤开采时底板下陷，造成工作面塌垮事故。为此，确立探测该处的底板岩层情况。采用钻测同步技术，本发明方法进行底板裂隙分布情况。步骤如技术方案所述内容。采用钻测同步技术，钻测结果如图4所示，发现三槽煤底板自上至下依次为中等破裂区、轻微破裂区或严重破裂区，并且存在三个离层区。其中，轻微破裂区是承载关键层，对保障三槽开采时底板不塌陷起到了至关重要的作用，已被实践所证实。
Claims (1)
1.一种底板岩层裂隙分布同步探测方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：在地下巷道内设置水箱，水箱的出水软管上串接一水流量表和水流量控制开关；在巷道内布置坑道钻机和泥浆泵；
第二步：用坑道钻机沿着垂直于岩层层面方向进行钻孔，在钻孔的过程中打开水流量控制开关，让水通过出水软管自动流入正在打钻的钻孔中，并边钻孔边注水，控制注水量，使钻孔注水平面与钻孔口持平；
第三步：在边打钻孔边注水过程中，时刻记录钻头所在位置和该位置对应的水流量；
第四步：当发现钻孔中的注水量突发性增大时，记录好增大后的水流量值和钻头所在位置，取出钻心，并关掉水流量控制开关，停止钻进，然后开动泥浆泵封堵漏水裂隙；
第五步：封堵完后，重新继续向下打钻，重复步骤二、三和四过程，直至钻探到设计深度为止；
第六步：根据钻孔不同深度和对应的水流失量大小，绘制钻孔内不同位置水流漏失速度图，由此最终确定出不同深度岩层破裂或裂隙发育程度。
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