CN114017016B - 一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 - Google Patents
一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114017016B CN114017016B CN202111300587.4A CN202111300587A CN114017016B CN 114017016 B CN114017016 B CN 114017016B CN 202111300587 A CN202111300587 A CN 202111300587A CN 114017016 B CN114017016 B CN 114017016B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hidden
- drilling
- type
- channel
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 167
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 168
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 86
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 37
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 65
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 65
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 11
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 2
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
- E21B49/005—Testing the nature of borehole walls or the formation by using drilling mud or cutting data
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
- E21B2200/20—Computer models or simulations, e.g. for reservoirs under production, drill bits
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明公开了煤层底板隐伏导水通道分类方法，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类：根据钻进过程中岩屑变化过程判断隐伏通道为隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱，对煤层底板隐伏导水通道进行导水性分类：根据钻进过程中钻井液漏失量和压水试验透水率对隐伏通道导水性进行分级。本发明综合考虑了与地面定向钻现场施工密切相关的岩屑、钻时、钻井液漏失量和压水试验透水率四个指标，更加全面、系统的对隐伏导水通道性质进行了分类，提高了对隐伏导水通道类型和导水性两方面分类的认识，实现了对隐伏导水通道治理的科学指导。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿水害防治的技术领域，尤其涉及一种煤层底板隐伏导水通道分类方法。
背景技术
煤层底板隐伏导水通道是诱发底板突水事故的主要因素之一，现有隐伏导水通道探查方法有地球物理勘探、井下钻探以及地面钻探。煤矿井巷系统形成前，仅能够依托地球物理勘探技术进行导水通道的探查，但由于地形地貌、物探技术的多解性等客观条件的制约，物探解析结果并不能准确的得出隐伏导水通道的位置以及导水性。因此在采掘前仍需对物探查明的疑似隐伏通道进行探查。井下探查方法受到场地限制，钻进技术和注浆能力的制约，探查精度低，且影响了煤矿井巷系统的施工进度，因此目前多采用地面超前区域探查技术对隐伏通道进行探查。隐伏导水通道的探查包括通道类型和通道导水性，目前地面超前区域探查虽然可以快速准确的探查隐伏导水通道是否存在，但通道类型包含断层、导水裂隙带、陷落柱等多种类型，且同一类型隐伏导水通道的导水性也是不同的，不同类型不同导水性的隐伏导水通道引起的突水水量、破坏性也不相同。目前对于钻探方法探查到的通道类型和导水性尚未建立起分类判识体系，使得部分底板隐伏导水通道治理工程经济性差、工程长、效果不理想。
为此，急需确定煤层底板隐伏导水通道性质的分类体系，建立各体系的判识指标和确定原则，为底板隐伏导水通道治理提供科学指导。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤层底板隐伏导水通道分类方法，填补现有技术中尚无隐伏导水通道类型和导水性判识分类体系的空白。
为达到本发明的目的，所提供的技术方案是：
一种煤层底板隐伏导水通道分类方法，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类：
根据钻进过程中岩屑变化过程判断隐伏导水通道类型为隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱。
可选的，根据钻进过程中岩屑变化过程对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类具体包括：煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺大于5m范围从灰岩变化为其他岩性，后又恢复灰岩岩屑，为隐伏岩溶裂隙带，通道类型划分为“岩屑-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且孔内无明显异响声，为隐伏断层，通道类型划分为“岩屑-Ⅱ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变为混杂岩性，或出现煤层伴生物质，同时有明显岩爆声，为隐伏陷落柱，通道类型划分为“岩屑-Ⅲ”型。
可选的，再根据钻时变化率进一步判断所述的隐伏断层为小型隐伏断层或大型隐伏断层；再根据钻时变化率进一步判断所述的隐伏陷落柱为小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱。
可选的，所述的根据钻时变化率具体包括：在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时减小但不为0，调整钻进轨迹后钻时缓慢恢复原速率，钻时变化范围大于3min/m，通道类型划分为“钻时-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时突然减小为0，该通道类型划分为“钻时-Ⅱ”型；隐伏断层与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏断层，隐伏断层与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏断层；隐伏陷落柱与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏陷落柱，隐伏陷落柱与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏陷落柱。
可选的，对权利要求1得到的隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱进行进一步的导水性质分类；当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于一级导水性；当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于二级导水性；当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于三级导水性；当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于四级导水性。
可选的，所述的漏失量：S＝(a·b·ΔL)/t，式中S为钻进液漏失量，m3/h；a为钻井液循环罐长度，m；b为钻井液循环罐宽度，m；ΔL为钻井液液面下降高度，m；t为钻井液消耗时间，h；所述的透水率：q＝Q/(pL)，式中q为透水率，Lu；Q为每分钟流量，L/min；p为作用在试段内的压力，MPa；L为试段长度，m。
一种煤层底板隐伏导水通道分类方法，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类具体包括：煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺大于5m范围从灰岩变化为其他岩性，后又恢复灰岩岩屑，为隐伏岩溶裂隙带，通道类型划分为“岩屑-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且孔内无明显异响声，为隐伏断层，通道类型划分为“岩屑-Ⅱ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变为混杂岩性，甚至出现煤层伴生物质，同时有明显岩爆声，为隐伏陷落柱，通道类型划分为“岩屑-Ⅲ”型；
根据钻时变化率对各类型隐伏导水通道进一步划分具体包括：
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时减小但不为0，调整钻进轨迹后钻时缓慢恢复原速率，钻时变化范围大于3min/m，通道类型划分为“钻时-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时突然减小为0，该通道类型划分为“钻时-Ⅱ”型；
“岩屑-Ⅱ”型与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏断层，“岩屑-Ⅱ”型与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏断层；
“岩屑-Ⅲ”型与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏陷落柱，“岩屑-Ⅲ”型与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏陷落柱。
可选的，再对隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层、隐伏陷落柱、小型隐伏断层、大型隐伏断层、小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱进行导水性质分类；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于一级导水性；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于二级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于三级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于四级导水性。
可选的，所述的漏失量：S＝(a·b·ΔL)/t，式中S为钻进液漏失量，m3/h；a为钻井液循环罐长度，m；b为钻井液循环罐宽度，m；ΔL为钻井液液面下降高度，m；t为钻井液消耗时间，h；
所述的透水率：q＝Q/(pL)，式中q为透水率，Lu；Q为每分钟流量，L/min；p为作用在试段内的压力，MPa；L为试段长度，m。
有益成果：
1、本发明综合考虑了与地面定向钻现场施工密切相关的岩屑、钻时、钻井液漏失量和压水试验透水率四个指标，更加全面、系统的对隐伏导水通道性质进行了分类，提高了对隐伏导水通道类型和导水性两方面分类的认识，实现了对隐伏导水通道治理的科学指导。
2、归纳总结了煤层底板隐伏导水通道的各种类型，除了岩屑、钻时等定性指标，突破性的提出钻井液漏失量和压水试验透水率两种定量指标，进一步给出两种指标的数值判定条件，该分类体系是定性和定量两方面的有机结合，为煤层底板隐伏导水通道分类方法的推广提供了科学依据。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是“岩屑-Ⅰ”型隐伏导水通道岩屑变化图；
图2是“岩屑-Ⅱ”型隐伏导水通道岩屑变化图
图3是“岩屑-Ⅲ”型隐伏导水通道岩屑变化图；
图4是“钻时-Ⅰ”型隐伏导水通道钻时变化图；
图5是“钻时-Ⅱ”型隐伏导水通道钻时变化图；
图6是D1孔岩屑变化图；
图7是D1孔钻时变化图；
图8是Z1孔岩屑变化图；
图9是Z1孔钻时变化图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中提到的“隐伏导水通道”指的是煤层底板以下发育在灰岩地层中，在采掘过程中没有直接揭露的导水通道。
“隐伏导水通道类型”指的是隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱，再具体的还可以包括小型隐伏断层、大型隐伏断层、小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱。
“隐伏导水通道导水性”指的是各种隐伏通道导水能力，通道空间越大，发育方向越多则导水性越强。
“混杂岩性”指的是泥岩、砂质泥岩和煤等混杂在一起的岩性地层，岩性种类有很多。
“煤层伴生物质”指的是火成岩、黄铁矿、方解石等。
本发明的煤层底板隐伏导水通道分类方法，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类：根据钻进过程中岩屑变化过程判断隐伏通道为隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱。如遇隐伏岩溶裂隙带可以不进行专门的注浆加固治理，但具体情况还可以根据进一步的导水性进行确认是否需要治理；遇到隐伏断层可以继续钻进0～20m再进行注浆加固，遇到隐伏陷落柱则需要立刻进行注浆加固治理。
在本公开的实施例，再根据钻时变化率进一步判断隐伏断层为小型隐伏断层或大型隐伏断层；再根据钻时变化率进一步判断隐伏陷落柱为小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱。如遇到小型隐伏断层继续钻进10～20m再根据隐伏断层导水性分析是否进行注浆加固治理，遇到大型隐伏断层继续钻进0～10m再根据隐伏断层导水性分析是否进行注浆加固；遇到小型隐伏陷落柱注浆加固起始注浆流量250～500L/min，遇到大型隐伏陷落柱注浆加固起始注浆流量大于500L/min。
结合图1，在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺大于5m范围从灰岩变化为其他岩性，后又恢复灰岩岩性，说明地层存在岩溶裂隙带，隐伏导水通道类型划分为“岩屑-Ⅰ”型；
结合图2，在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且孔内无明显异响声，表明揭露隐伏断层构造，隐伏导水通道类型划分为“岩屑-Ⅱ”型；
结合图3，在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩突变泥岩、砂质泥岩、煤等混杂岩性，甚至出现黄铁矿等煤层伴生物质，同时有明显岩爆声，表明揭露隐伏陷落柱，隐伏导水通道类型划分为“岩屑-Ⅲ”型。岩性突变是在钻进过程中，2m以内岩屑从一种岩性变为另一种岩性；逐渐变化指钻进超过2m岩屑从一种岩性变为另一种岩性。
结合图4，在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时减小但不为0，调整钻具轨迹后钻时曲线缓慢恢复原速率，钻时变化范围大于3min/m，隐伏导水通道类型划分为“钻时-Ⅰ”型；钻时快速变化指钻时在10m进尺内发生超过3min/m的变化，缓慢变化指钻时在超过10m进尺发生超过3min/m的变化；
若钻时突然减小为0，说明钻具在该处放空，钻时变化曲线如图5。该隐伏导水通道类型划分为“钻时-Ⅱ”型。
其中：根据岩屑和钻时定性指标进行组合，确定煤层底板隐伏导水通道类型分为3大类，如表1所示：
表1
揭露隐伏导水通道后若钻井液漏失量≤10m3/h，表明揭露的隐伏导水通道空间有限，发育范围较小，通道导水性定义为“漏失-Ⅰ”型；
若钻井液漏失量>10m3/h，表明揭露的隐伏导水通道较“漏失-Ⅰ”型空间大，发育范围大，储水性好，通道导水性定义为“漏失-Ⅱ”型。
其中：在步骤四中，在揭露隐伏导水通道后进行压水试验，若压水试验获得的透水率≤10Lu，说明通道连通性差，通道导水性定义为“压水-Ⅰ”型；
若压水试验获得的透水率>10Lu，表明揭露的隐伏导水通道较“压水-Ⅰ”型通道连通性强，导水能力好，通道导水性定义为“压水-Ⅱ”型。
对本发明得到的隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层、隐伏陷落柱、小型断层、大型断层、小型陷落柱或大型陷落柱进行进一步的导水性质分类，如表2所示；
表2
隐伏导水通道一级导水性不需要专门进行注浆加固；二级和三级导水性注浆材料选择水泥、粉煤灰等常规材料即可；四级导水性注浆材料除水泥外还应加入粗砂等骨料。
其中：钻井液漏失量根据公式1确定：S＝(a·b·ΔL)/t，式中S为钻进液漏失量(m3/h)；a为钻井液循环罐长度(m)；b为钻井液循环罐宽度(m)；ΔL为钻井液液面下降高度(m)；t为钻井液消耗时间(h)。
其中：压水试验透水率根据公式2确定：q＝Q/(pL)，式中q为透水率(Lu)；Q为每分钟流量(L/min)；p为作用在试段内的压力(MPa)；L为试段长度(m)。
实施例一：
华北型煤田某煤矿开采二叠系山西组10#煤层，某采区10#煤层埋深520～590m，区域岩溶发育，下伏太原组薄层灰岩与奥陶系厚层灰岩具有水力联系，太灰水压4.5～5.3MPa，与10#煤层平均距离75m。采区某工作面回采过程中出现过隐伏陷落柱突水，稳定水量150m3/h。现采用地面定向钻技术对采区某工作面隐伏导水通道情况进行探查。以D1孔为例进行说明。
步骤1，从D1孔岩屑变化图(图6)可以看出D1孔于600m进入太原组灰岩，岩屑灰岩含量100％，从860m开始灰岩比例逐渐下降，到1008m岩屑完全变为泥岩，灰岩含量为0。岩屑在进尺大于5m范围内从灰岩变化为其他岩性，岩屑变化过程与岩屑-Ⅰ型判识标准基本一致，判定1008m附近揭露岩溶裂隙带，属于岩屑-Ⅰ型。继续钻进至1026m灰岩含量增加至20％，1060m灰岩含量为100％，直至终孔1200m。
步骤2，从D1孔钻时变化图(图7)可以看出D1孔钻时从600m进入太原组灰岩正常钻时为9～11min/m，钻进至1008m钻时突然加快到4min/m，1008m～1060m钻时4～5min/m，调整轨迹后1061m钻时恢复为9～11min/m，钻时变化期间没有发生钻具突然放空的现象。钻时变化趋势与钻时-Ⅰ型判识标准基本一致，钻时变化范围大于3min/m，属于钻时-Ⅰ型。继续钻进1061m～1200m钻时为9～11min/m，期间也没有发生钻具突然放空的现象。
步骤3，根据表1，步骤一和步骤二中岩屑和钻时确定为岩屑-Ⅰ型-钻时-Ⅰ型得出D1孔1008m～1026m范围存在隐伏导水通道类型为隐伏岩溶裂隙带，不需要进行专门的注浆加固治理。
实施例二：
华北型煤田某煤矿开采二叠系山西组6#煤层，某采区6#煤层埋深480～580m，区域岩溶发育，下伏太原组薄层灰岩与奥陶系厚层灰岩具有水力联系，太灰水压5.3～6.3MPa，与6#煤层平均距离70m。采区某工作面回采过程中出现过隐伏陷落柱突水，稳定水量200m3/h。现采用地面定向钻技术对采区某工作面隐伏导水通道情况进行探查。以Z1孔为例进行说明。
步骤1，从Z1孔岩屑变化图(图8)可以看出Z1孔于739m进入太原组灰岩，自1020m岩屑由灰岩变为灰黑色灰岩且夹杂泥岩，1022m岩屑完全变为泥岩，调整钻孔轨迹，1058m岩性恢复为灰岩。岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且岩性变化期间没有发生异响。岩屑变化过程与岩屑-Ⅱ型判识标准基本一致，判定1020m附近存在断层，属于岩屑-Ⅱ型。继续钻进，1058m至终孔1190m岩性为灰岩。
步骤2，从Z1孔钻时变化图(图9)可以看出D1孔钻时从739m进入太原组灰岩正常钻时为11～13min/m，钻进至1020m钻时突然加快到4～5min/m，1058m钻时恢复11～13min/m钻时变化期间没有发生钻具突然放空的现象。钻时变化范围大于3min/m，钻时变化趋势与钻时-Ⅰ判识标准基本一致，属于钻时-Ⅰ型。继续钻进，1058m～1190m钻时为11～13min/m左右，期间也没有发生钻具突然放空的现象。
步骤3，根据表1，步骤一和步骤二中岩屑和钻时确定为岩屑-Ⅱ型-钻时-Ⅰ型得出为D1孔1020m附近存在隐伏导水通道类型为小型隐伏断层，向前钻进15m再根据导水性分析是否进行注浆加固治理。
步骤4，Z1孔钻进至1025m发生漏失，漏失量根据公式1：S＝(a·b·ΔL)/t，式中a为钻井液循环罐长度(m)，取5m；b为钻井液循环罐宽度(m)，取4m；ΔL为钻井液液面下降高度(m)，取0.1m；t为钻井液消耗时间(m)，取1h，经计算后S＝2m3/h。钻井液漏失量≤30m3/h，通道导水性定义为“漏失-Ⅰ”型。
步骤5，Z1孔压水试验透水率根据公式2：q＝Q/(pL)，式中q为透水率(Lu)；Q为每分钟流量(L/min)，取250L/min；p为作用在试段内的压力(MPa)，取0.54MPa；L为试段长度(m)，取62.6m。经计算后q＝7.39Lu。D1孔钻探过程中压水试验获得的透水率保持稳定，透水率≤10Lu通道导水性定义为“压水-Ⅰ”型。
步骤6，根据表2，步骤三～步骤四定量计算钻井液漏失量≤10m3/h，透水率≤10Lu，确定为漏失-Ⅰ型-压水-Ⅰ型得出小型隐伏断层的导水性为一级，不需要专门进行注浆加固，继续钻进。1122m直至终孔1190m岩性为纯灰岩，未发生漏失。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (7)
1.一种煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类：
根据钻进过程中岩屑变化过程判断隐伏导水通道类型为隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱；
根据钻进过程中岩屑变化过程对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类具体包括：
煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺大于5m范围从灰岩变化为其他岩性，后又恢复灰岩岩屑，为隐伏岩溶裂隙带，通道类型划分为“岩屑-Ⅰ”型；
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且孔内无明显异响声，为隐伏断层，通道类型划分为“岩屑-Ⅱ”型；
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变为混杂岩性，或出现煤层伴生物质，同时有明显岩爆声，为隐伏陷落柱，通道类型划分为“岩屑-Ⅲ”型。
2.根据权利要求1所述的煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，再根据钻时变化率进一步判断所述的隐伏断层为小型隐伏断层或大型隐伏断层；
再根据钻时变化率进一步判断所述的隐伏陷落柱为小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱；
所述的根据钻时变化率具体包括：
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时减小但不为0，调整钻进轨迹后钻时缓慢恢复原速率，钻时变化范围大于3min/m，通道类型划分为“钻时-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时突然减小为0，该通道类型划分为“钻时-Ⅱ”型；
隐伏断层与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏断层，隐伏断层与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏断层；
隐伏陷落柱与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏陷落柱，隐伏陷落柱与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏陷落柱。
3.根据权利要求1或2所述的煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，对权利要求1得到的隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层或隐伏陷落柱进行进一步的导水性质分类；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于一级导水性；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于二级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于三级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于四级导水性。
4.根据权利要求3所述的煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，所述的漏失量：S＝(a·b·ΔL)/t，式中S为钻进液漏失量，m3/h；a为钻井液循环罐长度，m；b为钻井液循环罐宽度，m；ΔL为钻井液液面下降高度，m；t为钻井液消耗时间，h；
所述的透水率：q＝Q/(pL)，式中q为透水率，Lu；Q为每分钟流量，L/min；p为作用在试段内的压力，MPa；L为试段长度，m。
5.一种煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，对煤层底板隐伏导水通道进行类型分类具体包括：
煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺大于5m范围从灰岩变化为其他岩性，后又恢复灰岩岩屑，为隐伏岩溶裂隙带，通道类型划分为“岩屑-Ⅰ”型；
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变化为砂岩或泥岩岩性，且孔内无明显异响声，为隐伏断层，通道类型划分为“岩屑-Ⅱ”型；
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若岩屑在进尺5m范围以内从灰岩变为混杂岩性，甚至出现煤层伴生物质，同时有明显岩爆声，为隐伏陷落柱，通道类型划分为“岩屑-Ⅲ”型；
根据钻时变化率对各类型隐伏导水通道进一步划分具体包括：
在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时减小但不为0，调整钻进轨迹后钻时缓慢恢复原速率，钻时变化范围大于3min/m，通道类型划分为“钻时-Ⅰ”型；在煤层底板灰岩含水层顺层钻进过程中，若钻时突然减小为0，该通道类型划分为“钻时-Ⅱ”型；
“岩屑-Ⅱ”型与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏断层，“岩屑-Ⅱ”型与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏断层；
“岩屑-Ⅲ”型与“钻时-Ⅰ”型组合形成小型隐伏陷落柱，“岩屑-Ⅲ”型与“钻时-Ⅱ”型组合形成大型隐伏陷落柱。
6.根据权利要求5所述的煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，再对隐伏岩溶裂隙带、隐伏断层、隐伏陷落柱、小型隐伏断层、大型隐伏断层、小型隐伏陷落柱或大型隐伏陷落柱进行导水性质分类；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于一级导水性；
当隐伏通道的漏失量≤10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于二级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率≤10Lu，属于三级导水性；
当隐伏通道的漏失量>10m3/h，隐伏通道的透水率>10Lu，属于四级导水性。
7.根据权利要求6所述的煤层底板隐伏导水通道分类方法，其特征在于，所述的漏失量：S＝(a·b·ΔL)/t，式中S为钻进液漏失量，m3/h；a为钻井液循环罐长度，m；b为钻井液循环罐宽度，m；ΔL为钻井液液面下降高度，m；t为钻井液消耗时间，h；
所述的透水率：q＝Q/(pL)，式中q为透水率，Lu；Q为每分钟流量，L/min；p为作用在试段内的压力，MPa；L为试段长度，m。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111300587.4A CN114017016B (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111300587.4A CN114017016B (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114017016A CN114017016A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114017016B true CN114017016B (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=80060755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111300587.4A Active CN114017016B (zh) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | 一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114017016B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866814A (en) * | 1997-09-30 | 1999-02-02 | Saudi Arabian Oil Company | Pyrolytic oil-productivity index method for characterizing reservoir rock |
| CN104989453A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 河北煤炭科学研究院 | 煤矿突水井下全空间实时连续监测预警方法 |
| CN107450098A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-12-08 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤层底板隐伏突水陷落柱动态定位方法 |
| CN108915766A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 河北煤炭科学研究院 | 一种工作面深部隐伏导水通道探查方法 |
| CN109989711A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-09 | 宿州学院 | 一种提高地面定向钻跟层率的微量元素方法 |
| CN111827878A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-27 | 冀中能源峰峰集团有限公司 | 一种快速精准探查煤层底板隐伏突水通道的方法 |
| EP3805520A1 (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-14 | Services Pétroliers Schlumberger | A method and system for determining a lithology of a subterranean formation |
| CN112785182A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-11 | 河北煤炭科学研究院有限公司 | 承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备 |
| CN112799129A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-05-14 | 华北科技学院 | 一种导水通道的识别方法及系统 |
| CN113374440A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-10 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013040349A1 (en) * | 2011-09-16 | 2013-03-21 | Ingrain, Inc. | Characterization of subterranean formation properties derived from quantitative x-ray ct scans of drill cuttings |
-
2021
- 2021-11-04 CN CN202111300587.4A patent/CN114017016B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866814A (en) * | 1997-09-30 | 1999-02-02 | Saudi Arabian Oil Company | Pyrolytic oil-productivity index method for characterizing reservoir rock |
| CN104989453A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-10-21 | 河北煤炭科学研究院 | 煤矿突水井下全空间实时连续监测预警方法 |
| CN107450098A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-12-08 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种煤层底板隐伏突水陷落柱动态定位方法 |
| CN108915766A (zh) * | 2018-07-10 | 2018-11-30 | 河北煤炭科学研究院 | 一种工作面深部隐伏导水通道探查方法 |
| CN109989711A (zh) * | 2019-04-12 | 2019-07-09 | 宿州学院 | 一种提高地面定向钻跟层率的微量元素方法 |
| EP3805520A1 (en) * | 2019-10-11 | 2021-04-14 | Services Pétroliers Schlumberger | A method and system for determining a lithology of a subterranean formation |
| CN111827878A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-27 | 冀中能源峰峰集团有限公司 | 一种快速精准探查煤层底板隐伏突水通道的方法 |
| CN112799129A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-05-14 | 华北科技学院 | 一种导水通道的识别方法及系统 |
| CN112785182A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-05-11 | 河北煤炭科学研究院有限公司 | 承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备 |
| CN113374440A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-10 | 中煤科工集团西安研究院有限公司 | 一种隐伏陷落柱突水通道的快速封堵方法及施工方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 华北型煤田底板灰岩含水层超前区域治理模式与选择准则;董书宁，郭小铭，刘其声等;《煤田地质与勘探》;第第48卷卷(第第4期期);第1-10页 * |
| 地面定向钻进技术在探查小煤窑越界开采中的应用研究;李智，王宇航，张结如;《中国煤炭》;第第9卷卷(第第45期期);第94-98页 * |
| 煤层底板水害区域超前治理技术优化及其应用;郑士田，马荷雯，姬亚东;《煤田地质与勘探》;第第49卷卷(第第5期期);第167-173页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114017016A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102322294B (zh) | 岩溶隧道施工用综合性地质预测预报方法 | |
| CN111191849B (zh) | 一种西部矿区深埋工作面涌水量预测方法 | |
| CN112508330B (zh) | 西部矿区开采扰动下矿井水来源判别方法 | |
| CN110735629B (zh) | 一种基于仰上钻孔钻进速度的导水裂隙带高度判定方法 | |
| CN106285776A (zh) | 一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法 | |
| Xie et al. | Formation Mechanism and the Height of the Water‐Conducting Fractured Zone Induced by Middle Deep Coal Seam Mining in a Sandy Region: A Case Study from the Xiaobaodang Coal Mine | |
| Asghari et al. | The comparison between sequential gaussian simulation (SGS) of Choghart ore deposit and geostatistical estimation through ordinary kriging | |
| CN114017016B (zh) | 一种煤层底板隐伏导水通道分类方法 | |
| Marsili et al. | Artesian conditions in the Chilterns Chalk aquifer (NW of the London Basin) and the implications for surface water–groundwater interactions | |
| Hasselström | Water prospecting and rock-investigation by the seismic refraction method | |
| CN109917463A (zh) | 基于钻孔信息库的注浆工作面底板突水危险性评价体系 | |
| CN115829398A (zh) | 一种煤层底板分支钻孔高精度探查评价方法 | |
| Marinos et al. | Ground information and selection of TBM for the Thessaloniki Metro, Greece | |
| Guo et al. | Research on shield tunnelling parameters correlation in composite strata | |
| CN116611567B (zh) | 一种矿区采动覆岩顶板突水复合灾害危险性分区预测方法 | |
| CN114718558B (zh) | 一种侵入岩潜山随钻快速判别储层方法 | |
| CN113250684B (zh) | 一种侏罗系富水软岩的富水性评价及水害分级防控方法 | |
| Kim et al. | Effect of RMR and rock type on tunnel drilling speed | |
| Li et al. | Water inrush mechanism and prevention for thick coal mining under an extremely thick glutenite layer: a case study in the southwest of the Ordos Basin | |
| CN115492571A (zh) | 基于坚硬厚岩层与煤层厚距关系的冲击危险评价方法 | |
| CN113982574B (zh) | 地面水害区域治理过程中的地质补勘方法 | |
| Ke et al. | Exploration and application of directional long boreholes in coal measure strata | |
| Li et al. | Rock strata failure and subsidence characteristics under the mining of short distance thick coal seams: a case in west China | |
| CN117468963A (zh) | 硬岩地层的注浆堵水方法 | |
| CN116879084A (zh) | 一种坚硬顶板中水射流预制裂缝位置的判定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |