CN105781523A - 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,包括钢丝、金属头、尼龙套管、位移测定仪等。在地面施工钻孔至待测煤层底板以下,两个金属头通过钻孔分别放置至待测煤层顶板和待测煤层底板处,金属头与位移测定仪通过钢丝连接,钢丝外套尼龙套管并保持钢丝与套管间自由滑动,钻孔注满水泥浆,使金属头固定。待测煤层下部煤层开采后,金属头随着待测煤层顶板和待测煤层底板的下沉发生移动,位移测定仪监测并记录钢丝的位移量,通过待测煤层顶板和待测煤层底板的位移量的差值得到待测煤层的膨胀量,通过数字显示的显示器实时显示。本发明采用操作简单,顶、底板位置控制准确,测量精确,避免人工读数的误差,具有采集点准确、采集数据精确的优点。
Description
技术领域
本发明属于煤矿开采及煤矿安全领域,具体涉及保护层开采中煤层膨胀量的测试。
背景技术
理论研究和工程实践表明,突出煤层开采保护层开采技术是最有效、最安全和最经济的防治煤与瓦斯突出的措施。通过保护层的开采,采空区顶底板邻近煤岩层发生破坏、移动和变形,引起顶底板煤岩体应力场与裂隙场的重新分布,为邻近煤层的卸压瓦斯抽采提供了有利条件。根据国家安全生产监督管理总局2009年颁布实施的《防治煤与瓦斯突出规定》要求,如果被保护层的最大膨胀变形量大于3‰,则检验和考察结果可用于其他区域的同一保护层和被保护层,因此准确测定保护层膨胀变形量具有重要意义。
目前,保护层开采中对于顶底板位移量和煤层膨胀量的考察多采用深部基点法,基点多为机械式的楔式或爪式位移计,通过人工测量位移计的变化长度来推算被保护层顶底板位移量和煤层膨胀量,存在着位移计放置不到位、人工读数工作量大、数据误差大、操作危险性高等缺点。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明提供了一种施工安全、操作简单、数据监测准确、测点精确、数据读取方便的地面钻孔测试煤层膨胀量的方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,该方法包括如下步骤:
1)在待测煤层走向和倾向中部对应的地面合适位置施工一个孔径为100mm的钻孔,钻孔自地面向下施工至待测煤层底板5m以下;
2)将金属头a与直径为5mm的钢丝a的一端焊接,将金属头b与直径为5mm的钢丝b的一端焊接;
3)利用钢丝a将金属头a送至待测煤层顶板处,利用钢丝b将金属头b送至待测煤层底板处;
4)在钢丝a和钢丝b外分别套上内径大于或等于6mm的尼龙套管,保持钢丝a和钢丝b分别与其上的尼龙套管自由滑动;
5)将钢丝a的另一端和钢丝b的另一端分别接入位移测定仪的不同接口,保持钢丝a和钢丝b处于拉紧状态;
6)将钻孔注满水泥浆;
7)下部煤层开始开采时,启动位移测定仪,开始监测待测煤层顶板的位移量、待测煤层底板的位移量以及待测煤层的膨胀量。
作为本发明的一种优选方案,所述金属头a和金属头b均为直径50mm、高200mm的实心铁圆柱。
作为本发明的另一种优选方案,所述位移测定仪将采集的位移信号转换为数字信号,每30分钟采集一次,能够记录储存不少于180天的数据量,显示器实时显示待测煤层顶板的位移量、待测煤层底板的位移量以及通过待测煤层顶板的位移量和待测煤层底板的位移量差值计算得到的待测煤层的膨胀量。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
1、待测煤层的下部煤层开采后,金属头随着待测煤层顶板和待测煤层底板的下沉发生移动,位移测定仪监测并记录钢丝的位移量,通过待测煤层顶板和待测煤层底板位移量的差值得到煤层的膨胀量,通过数字显示的显示器实时显示。本发明采用操作简单,待测煤层顶板和待测煤层底板位置控制准确,测量精确,避免人工读数的误差,具有采集点准确、采集数据精确的优点。
2、通过地面施工钻孔的方法,避免了井下操作的危险性,对检测设备的防爆性能要求降低,本发明所提出的方法施工安全,操作简单,数据监测准确,测点精确,数据读取方便。
附图说明
图1为一种地面钻孔测试煤层沉降量的结构示意图;
图2为图1沿A-A方向的剖面图。
附图中:1—待测煤层;2—钻孔;3—待测煤层底板;4—待测煤层顶板;5—金属头a;6—金属头b;7—钢丝a;8—钢丝b;9—尼龙套管;10—下部煤层;11—支架;12—位移测定仪;13—显示器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,该方法包括如下步骤:
1)在待测煤层1走向和倾向中部对应的地面合适位置施工一个孔径为100mm的钻孔2,钻孔2自地面向下施工至待测煤层底板5m以下。
2)将金属头a5与直径为5mm的钢丝a7的一端焊接,将金属头b6与直径为5mm的钢丝b8的一端焊接。
3)利用钢丝a7将金属头a5送至待测煤层顶板4处,利用钢丝b8将金属头b6送至待测煤层底板3处。
4)在钢丝a7和钢丝b8外分别套上内径大于或等于6mm的尼龙套管9,保持钢丝a7和钢丝b8分别与其上的尼龙套管9自由滑动。
5)将钢丝a7的另一端和钢丝b8的另一端分别接入位移测定仪12的不同接口,保持钢丝a7和钢丝b8处于拉紧状态。
6)将钻孔2注满水泥浆,其结构如图1、2所示。
7)下部煤层10开始开采时,启动位移测定仪12,开始监测待测煤层顶板4的位移量、待测煤层底板3的位移量以及待测煤层1的膨胀量。
金属头a5和金属头b6均为直径50mm、高200mm的实心铁圆柱。在钻孔2的上方设置一支架11,位移测定仪12和显示器13均安装在支架11上。位移测定仪12将采集的位移信号转换为数字信号,每30分钟采集一次,能够记录储存不少于180天的数据量,显示器13实时显示待测煤层顶板4的位移量、待测煤层底板3的位移量以及通过待测煤层顶板4的位移量和待测煤层底板3的位移量差值计算得到的待测煤层1的膨胀量。待测煤层1的下部煤层10开采后,金属头a5和金属头b6随着待测煤层顶板4和待测煤层底板3的下沉发生移动,位移测定仪12监测并记录钢丝a7和钢丝b8的位移量,通过待测煤层顶板4和待测煤层底板3的位移量的差值得到待测煤层1的膨胀量,通过数字显示的显示器13实时显示。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:
1)在待测煤层(1)走向和倾向中部对应的地面合适位置施工一个孔径为100mm的钻孔(2),钻孔(2)自地面向下施工至待测煤层底板(3)5m以下;
2)将金属头a(5)与直径为5mm的钢丝a(7)的一端焊接,将金属头b(6)与直径为5mm的钢丝b(8)的一端焊接;
3)利用钢丝a(7)将金属头a(5)送至待测煤层顶板(4)处,利用钢丝b(8)将金属头b(6)送至待测煤层底板(3)处;
4)在钢丝a(7)和钢丝b(8)外分别套上内径大于或等于6mm的尼龙套管(9),保持钢丝a(7)和钢丝b(8)分别与其上的尼龙套管(9)自由滑动;
5)将钢丝a(7)的另一端和钢丝b(8)的另一端分别接入位移测定仪(12)的不同接口,保持钢丝a(7)和钢丝b(8)处于拉紧状态;
6)将钻孔(2)注满水泥浆;
7)下部煤层(10)开始开采时,启动位移测定仪(12),开始监测待测煤层顶板(4)的位移量、待测煤层底板(3)的位移量以及待测煤层(1)的膨胀量。
2.根据权利要求1所述的一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,其特征在于,所述金属头a(5)和金属头b(6)均为直径50mm、高200mm的实心铁圆柱。
3.根据权利要求1所述的一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法,其特征在于,所述位移测定仪(12)将采集的位移信号转换为数字信号,每30分钟采集一次,能够记录储存不少于180天的数据量,显示器(13)实时显示待测煤层顶板(4)的位移量、待测煤层底板(3)的位移量以及通过待测煤层顶板(4)的位移量和待测煤层底板(3)的位移量差值计算得到的待测煤层(1)的膨胀量。
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