CN105781523A - 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 - Google Patents
一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105781523A CN105781523A CN201610117801.5A CN201610117801A CN105781523A CN 105781523 A CN105781523 A CN 105781523A CN 201610117801 A CN201610117801 A CN 201610117801A CN 105781523 A CN105781523 A CN 105781523A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- measured
- coal seam
- displacement
- steel wire
- ferrule
- 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.)
- Pending
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 230000008961 swelling Effects 0.000 title abstract description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 49
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 46
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims abstract description 9
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 9
- 239000011083 cement mortar Substances 0.000 claims description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 5
- 239000004568 cement Substances 0.000 abstract 1
- 239000011440 grout Substances 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research 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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- 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
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)
- Geophysics (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610117801.5A CN105781523A (zh) | 2016-03-02 | 2016-03-02 | 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610117801.5A CN105781523A (zh) | 2016-03-02 | 2016-03-02 | 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105781523A true CN105781523A (zh) | 2016-07-20 |
Family
ID=56387700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610117801.5A Pending CN105781523A (zh) | 2016-03-02 | 2016-03-02 | 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105781523A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112727453A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-30 | 重庆大学 | 一种被保护层保护范围测定方法 |
| CN113063366A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种在倾斜被保护煤层内测定膨胀变形率的方法 |
| CN113091629A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 中国矿业大学(北京) | 一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1105954A (en) * | 1964-05-19 | 1968-03-13 | Coal Industry Patents Ltd | Roof convergence measuring device |
| CN2688894Y (zh) * | 2004-03-22 | 2005-03-30 | 泰安市龙洛卡自动化仪表有限公司 | 围岩离层监测报警仪 |
| AU2004210565A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Hilti Aktiengesellschaft | Anchor Bolt |
| CN2709927Y (zh) * | 2004-07-27 | 2005-07-13 | 西安科技大学 | 岩石离层多点位移测量指示仪 |
| CN101832745A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-09-15 | 山东科技大学 | 多点位底板离层监测仪及其使用方法 |
| CN202229698U (zh) * | 2011-04-20 | 2012-05-23 | 安波 | 一种巷道围岩位移离面监测装置 |
| CN202329524U (zh) * | 2011-11-14 | 2012-07-11 | 中国矿业大学 | 被保护煤层膨胀变形量测定装置 |
| CN203203551U (zh) * | 2013-03-19 | 2013-09-18 | 于俊洋 | 一种被保护煤层膨胀变形及煤层底板离层量测定装置 |
| CN203518948U (zh) * | 2013-10-25 | 2014-04-02 | 中国矿业大学 | 一种矿用光纤光栅顶板离层监测装置 |
| CN203669927U (zh) * | 2013-07-23 | 2014-06-25 | 新疆大学 | 沿空留巷矿山压力监测*** |
| CN104344785A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-02-11 | 河南理工大学 | 煤层细微变形量自动测试装置 |
| CN104482914A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-01 | 中国矿业大学 | 一种远距离被保护层膨胀变形量测定装置 |
| CN204575041U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-08-19 | 中国矿业大学(北京) | 一种锚索式顶板离层指示仪 |
-
2016
- 2016-03-02 CN CN201610117801.5A patent/CN105781523A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1105954A (en) * | 1964-05-19 | 1968-03-13 | Coal Industry Patents Ltd | Roof convergence measuring device |
| AU2004210565A1 (en) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Hilti Aktiengesellschaft | Anchor Bolt |
| CN2688894Y (zh) * | 2004-03-22 | 2005-03-30 | 泰安市龙洛卡自动化仪表有限公司 | 围岩离层监测报警仪 |
| CN2709927Y (zh) * | 2004-07-27 | 2005-07-13 | 西安科技大学 | 岩石离层多点位移测量指示仪 |
| CN101832745A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-09-15 | 山东科技大学 | 多点位底板离层监测仪及其使用方法 |
| CN202229698U (zh) * | 2011-04-20 | 2012-05-23 | 安波 | 一种巷道围岩位移离面监测装置 |
| CN202329524U (zh) * | 2011-11-14 | 2012-07-11 | 中国矿业大学 | 被保护煤层膨胀变形量测定装置 |
| CN203203551U (zh) * | 2013-03-19 | 2013-09-18 | 于俊洋 | 一种被保护煤层膨胀变形及煤层底板离层量测定装置 |
| CN203669927U (zh) * | 2013-07-23 | 2014-06-25 | 新疆大学 | 沿空留巷矿山压力监测*** |
| CN203518948U (zh) * | 2013-10-25 | 2014-04-02 | 中国矿业大学 | 一种矿用光纤光栅顶板离层监测装置 |
| CN104344785A (zh) * | 2014-11-12 | 2015-02-11 | 河南理工大学 | 煤层细微变形量自动测试装置 |
| CN104482914A (zh) * | 2014-12-30 | 2015-04-01 | 中国矿业大学 | 一种远距离被保护层膨胀变形量测定装置 |
| CN204575041U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-08-19 | 中国矿业大学(北京) | 一种锚索式顶板离层指示仪 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112727453A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-04-30 | 重庆大学 | 一种被保护层保护范围测定方法 |
| CN113063366A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-02 | 中国矿业大学(北京) | 一种在倾斜被保护煤层内测定膨胀变形率的方法 |
| CN113091629A (zh) * | 2021-04-07 | 2021-07-09 | 中国矿业大学(北京) | 一种在水平被保护煤层内测定膨胀变形率的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111382504B (zh) | 一种煤层采动覆岩沉降状态辨识方法 | |
| Kavvadas | Monitoring ground deformation in tunnelling: Current practice in transportation tunnels | |
| Małkowski et al. | Underground monitoring as the best way of roadways support design validation in a long time period | |
| US20170122822A1 (en) | Multipoint Coal and Rock Mass Stress Real-Time Monitoring Device and Method | |
| CN103512693A (zh) | 煤岩体应力定向监测方法及装置 | |
| CN108661091B (zh) | 一种深层载荷试验适时测试装置及测试方法 | |
| CN107238458A (zh) | 干孔泄压阀及水压致裂地应力测试装置 | |
| CN105781523A (zh) | 一种地面钻孔测试煤层膨胀量的方法 | |
| CN105333904A (zh) | 煤岩上行钻孔瓦斯参数的测定方法 | |
| CN103278384A (zh) | 一种煤矿巷道煤岩体锚固性能测试装置及测量方法 | |
| Fuławka et al. | Monitoring of the stability of underground workings in Polish copper mines conditions | |
| CN103821125B (zh) | 一种多功能多点位移计锚头 | |
| CN103616001B (zh) | 巷道围岩体多点离层量监测与测量装置及安装和测量方法 | |
| Boyum | Subsidence case histories in Michigan mines | |
| CN112197806B (zh) | 采煤沉陷区移动变形、水文及应力监测设备装设方法 | |
| CN203657778U (zh) | 巷道围岩体多点离层量监测与测量装置 | |
| Minoski et al. | Ground Control Monitoring: A Comprehensive Guide for Mine Operators on Instrumentation and Data Acquisition Currently Used by the National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) | |
| CN110630320B (zh) | 基于钻孔注入流量测量的覆岩隔离注浆充填层位确定方法 | |
| CN212321305U (zh) | 一种矿用原位三轴实验装置 | |
| Zuidberg et al. | EURIPIDES, load tests on large driven piles in dense silica sands | |
| Thompson et al. | Instrumentation monitoring at an underground mine to establish failure mechanisms, confirm numerical modelling and determine safe working conditions | |
| Taheri et al. | Development of an apparatus for down-hole triaxial tests in a rock mass | |
| CN218760029U (zh) | 一种被保护层膨胀变形量的测定装置 | |
| Hongpu et al. | Geomechanical tests and their applications in rock anchorage design | |
| Lokhande et al. | Strata Monitoring Instruments used in Underground Coal Mines: A Review |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |