CN110374584B - 一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻孔，然后在巷道壁面和探测钻孔孔内分别布置发射源与探测器，利用精准CT探测技术探测巷道松动圈及钻孔漏风区域，然后根据松动圈及钻孔漏风区域确定钻孔封孔长度，在深部煤层中准确测量巷道松动圈及钻孔漏风区域，对于提高钻孔的封孔效果以及瓦斯抽采效率等具有重要意义，其测试方法简单，操作性强，测量速度快，效果好，在本领域中具有广泛的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯抽采领域，具体涉及一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法。
背景技术
近年来，随着煤矿开采深度和强度的增加，矿井的开采环境持续恶化，地质构造较浅部煤层更加复杂，煤层瓦斯含量和压力不断增大，且煤层透气性较低，瓦斯抽采极其困难，给煤矿的安全生产带来很大考验。由于巷道松动圈及钻孔漏风区域无法准确测定，导致钻孔无法进行有效封孔，进一步影响煤层钻孔的有效抽采效率。准确及时的确定巷道松动圈及钻孔漏风区域，对于提高钻孔的封孔效果以及抽采效率等具有重要意义。而巷道松动圈及钻孔漏风区域不易探测，当前几乎没有可行的探测技术和手段。由于常规的抽采钻孔封孔盲目性较大，封孔长度不一，可能会导致工程量较大以及瓦斯抽采效果较差，进一步导致抽采的瓦斯浓度较低，很难资源化利用，大量低浓度瓦斯排放形成了资源浪费，同时也污染了空气。而本发明提供了一种简单、可行、准确的快速测定方法。
发明内容
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其基于精准CT探测技术，通过在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻孔，然后在巷道壁面和探测钻孔的孔内分别布置发射源与探测器，利用精准CT探测技术探测巷道松动圈及钻孔漏风区域，然后根据松动圈及钻孔漏风区域确定钻孔封孔长度，在深部煤层中准确测量巷道松动圈及钻孔漏风区域。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，包括以下步骤：
S1：在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻场，在探测钻场内向煤层方向按照一定角度和一定长度施工若干个探测钻孔；
S2：在巷道壁面放置发射源，在探测钻孔中分别放入探测器且与发射源保持在同一水平线上，发射源与电源电性连接；探测器分别电性连接在一个数模转化器上，数模转化器电性连接显示器，探测器、数模转化器以及显示器分别与电源电性连接，然后将探测钻孔进行封孔；
S3：开启发射源和探测器，利用发射源向煤层发射X射线或振动波，利用探测器接收发射源信号，对巷道一侧煤层进行扫描探测，利用探测器探测接收巷道一侧煤层前方5～20m范围的空气CT值分布；
S4：若干个探测器将不同时间内接收到的波源通过数模转化器的数模转换计算后，在显示器内显示发射源前方5～20m范围内的空气含量对应CT值变化；
S5：根据实验室测试的不同空气含量与CT值的定量变化关系，反演得到巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定巷道松动圈及钻孔漏风范围；
S6：根据所测得的巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定瓦斯抽采钻孔的密封长度，从而提高煤层钻孔瓦斯抽采效率及降低矿井瓦斯灾害。
优选地，步骤S1中探测钻孔与探测器的数量均为4个。
优选地，步骤S1中打钻角度设为a，其计算方法如下：首先确定发射源位置，其次在回风巷道施工探测钻场，其距离发射源距离为设L1，探测器与发射源所需距离设为L2，打钻角度a的计算公式为：
优选地，步骤S1中探测钻孔的长度L的计算公式为：
优选地，探测器与发射源的距离L2是根据煤层的透气性，地应力的大小以及力学性质的参数综合确定。
本发明的有益效果在于：本发明基于精准CT探测技术，通过在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻孔，然后在巷道壁面和探测钻孔的孔内分别布置发射源与探测器，利用精准CT探测技术探测巷道松动圈及钻孔漏风区域，然后根据松动圈及钻孔漏风区域确定钻孔封孔长度，在深部煤层中准确测量巷道松动圈及钻孔漏风区域，对于提高钻孔的封孔效果以及瓦斯抽采效率等具有重要意义，其测试方法简单，操作性强，测量速度快，效果好，在本领域中具有广泛的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法中各装置的布置示意图；
图2为本发明实施例中的探测钻孔长度与打钻角度确定计算方法示意图。
附图标记说明：
1－电源，2－显示器，3－数模转化器，4－探测钻场，5－发射源，6－探测钻孔，7－探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，包括以下步骤：
S1：在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻场4，在探测钻场4内向煤层方向按照一定角度和一定长度施工若干个探测钻孔6；
S2：在巷道壁面放置发射源5，在探测钻孔6中分别放入探测器7且与发射源5保持在同一水平线上，发射源5与电源1电性连接；探测器7分别电性连接在一个数模转化器3上，数模转化器3电性连接显示器2，探测器7、数模转化器3以及显示器2分别与电源1电性连接，然后将探测钻孔6进行封孔；
S3：开启发射源5和探测器7，利用发射源5向煤层发射X射线或振动波，利用探测器7接收发射源信号，对巷道一侧煤层进行扫描探测，利用探测器7探测接收巷道一侧煤层前方5～20m范围的空气CT值分布；
S4：若干个探测器7将不同时间内接收到的波源通过数模转化器3的数模转换计算后，在显示器2内显示发射源前方5～20m范围内的空气含量对应CT值变化；
S5：根据实验室测试的不同空气含量与CT值的定量变化关系，反演得到巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定巷道松动圈及钻孔漏风范围；
S6：根据所测得的巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定瓦斯抽采钻孔的密封长度，从而提高煤层钻孔瓦斯抽采效率及降低矿井瓦斯灾害。
步骤S1中探测钻孔6与探测器7的数量均为4个。
参照图2，步骤S1中打钻角度设为a，其计算方法如下：首先确定发射源5位置，其次在回风巷道施工探测钻场4，其距离发射源5距离为设L1，探测器7与发射源5所需距离设为L2，打钻角度a的计算公式为：
步骤S1中探测钻孔6的长度L的计算公式为：
探测器7与发射源5的距离L2是根据煤层的透气性，地应力的大小以及力学性质的参数综合确定。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在巷道巷帮位置向煤层中施工探测钻场，在探测钻场内向煤层方向按照一定角度和一定长度施工若干个探测钻孔；
S2：在巷道壁面放置发射源，在探测钻孔中分别放入探测器且与发射源保持在同一水平线上，发射源与电源电性连接；探测器分别电性连接在一个数模转化器上，数模转化器电性连接显示器，探测器、数模转化器以及显示器分别与电源电性连接，然后将探测钻孔进行封孔；
S3：开启发射源和探测器，利用发射源向煤层发射X射线或振动波，利用探测器接收发射源信号，对巷道一侧煤层进行扫描探测，利用探测器探测接收巷道一侧煤层前方5～20m范围的空气CT值分布；
S4：若干个探测器将不同时间内接收到的波源通过数模转化器的数模转换计算后，在显示器内显示发射源前方5～20m范围内的空气含量对应CT值变化；
S5：根据实验室测试的不同空气含量与CT值的定量变化关系，反演得到巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定巷道松动圈及钻孔漏风范围；
S6：根据所测得的巷道松动圈及钻孔漏风区域范围，进一步确定瓦斯抽采钻孔的密封长度，从而提高煤层钻孔瓦斯抽采效率及降低矿井瓦斯灾害。
2.如权利要求1所述的一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其特征在于，步骤S1中探测钻孔与探测器的数量均为4个。
3.如权利要求1所述的一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其特征在于，步骤S1中打钻角度设为a，其计算方法如下：首先确定发射源位置，其次在回风巷道施工探测钻场，其距离发射源距离为设L1，探测器与发射源所需距离设为L2，打钻角度a的计算公式为：
4.如权利要求3所述的一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其特征在于，步骤S1中探测钻孔的长度的计算公式为：
5.如权利要求3所述的一种巷道松动圈及钻孔漏风区域可视化探测方法，其特征在于，探测器与发射源的距离L2是根据煤层的透气性，地应力的大小以及力学性质的参数综合确定。
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