一种覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法

技术领域

本发明涉及一种覆岩垮落带和导水裂隙带高度确定方法，特别是一种覆 岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法。

背景技术

覆岩破坏高度和特征是指煤层开采后所形成的垮落带和导水裂隙带高 度，以及钻孔内岩层裂隙发育的特征。覆岩破坏高度和特征是确定水体下防 水煤岩柱留设高度的主要参数，是实现近水体下安全采煤的关键。

目前对于覆岩破坏高度与特征的地面钻孔观测方法主要是通过钻孔冲 洗液漏失量和钻孔水位观测来确定。是通过直接测定钻进过程中的钻孔冲洗 液消耗量、钻孔水位、钻进速度、卡钻、掉钻、钻孔吸风、岩芯观察及地质 描述等资料来综合判定垮落带和导水裂隙带高度及其破坏特征的一种方法。 导水裂隙带高度主要是根据钻孔冲洗液消耗量及周围岩体特别是覆岩发生 破坏和钻孔水位观测等结果加以确定；垮落带高度则主要是根据钻进异常现 象加以确定。

钻孔冲洗液法的主要优点是简单、易操作、可靠、实用、观测数据较能 反映实际导水情况。缺点主要是在某些原岩裂隙发育的地区往往不能取得可 靠数据，对把握观测时机的要求较高；对于连通性差的不导水裂缝就难以观 测出来；不能获得钻孔内壁裂隙宽度、长度、破碎状况等分布特征。更不能 对钻孔内壁发育的裂隙进行定量化描述。

发明内容

为了解决现有技术在确定覆岩破坏高度和特征时受覆岩自然特性影响 较大，而且无法进行定量分析的问题，本发明提供了一种覆岩垮落带和导水 裂隙带高度钻孔电视探测确定方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法，包括以下步 骤：

(1)在回采工作面上方打孔，所述钻孔贯通地面和所述回采工作面，所 述钻孔与始采线水平距离大于30m，与终采线水平距离大于15m， 与回风巷和运输巷水平距离均大于10m；

(2)所述钻孔完成后，采用钻孔彩色电视，从所述钻孔顶端开始直至底 端对所述钻孔进行裂隙探测，通过录像或拍照的方式记录所述钻 孔内壁岩层的岩性、节理、裂隙、离层和水位的准确位置；

(3)根据记录结果，对所述钻孔内壁裂隙的数量、裂隙的倾角以及裂隙 的宽度进行统计分析；

(4)根据统计分析结果，将同时满足(a)所述裂隙数量达到10条/m，(b) 倾角大于50°的所述裂隙超过总量的50％，(c)所述裂隙平均宽 度达到20mm三个条件的所述钻孔上限位置确定为导水裂隙带的 顶点；

(5)根据统计分析结果，将同时满足(a)所述裂隙数量达到20条/m，(b) 倾角大于80°的所述裂隙超过总量的50％，(c)所述裂隙平均宽 度达到40mm三个条件的所述钻孔上限位置确定为垮落带的顶点；

(6)根据公式H_l=H-h₁+W计算得到所述钻孔位置的导水裂隙带高 度，其中，H_l为所述导水裂隙带高度；H为所述钻孔顶端与所 述回采工作面顶端垂直距离，h₁为所述导水裂隙带的顶点与所述 钻孔顶端的垂直距离，W为所述钻孔所在位置的地表总下沉值；

(7)根据公式H_m=H-h₂+W计算得到所述钻孔位置的垮落带高度， 其中，H_m为所述垮落带高度；H为所述钻孔顶端与所述回采工 作面顶端垂直距离，h₂为所述垮落带的顶点与所述钻孔顶端的垂 直距离，W为所述钻孔所在位置的地表总下沉值。

在上述覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中，在沿所 述回采工作面倾斜方向，打出的所述钻孔个数不少于3个，在沿所述回采 工作面走向方向，同样不少于3个，所述钻孔直径不小于91mm。

在上述覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中，在打孔 过程中，对于暴露在所述钻孔内的覆岩中松散层和含水层通过下套管进行封 闭。

在上述覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中，打孔完 成后，对所述钻孔进行清洗直至注入所述钻孔内的清水不再变浊。

在上述覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中，所述钻 孔彩色电视包括控制器、深度计算器、监视器和探头。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法，由 于在采用彩色电视探测的基础上提供了定量的确定覆岩垮落带和导水裂隙 带顶点的判据及确定覆岩垮落带和导水裂隙带高度的计算公式，因此，本发 明能够为近水体下进行煤矿开采提供更为科学可靠的工程设计数据，既保证 煤矿生产安全，同时节约煤炭资源，降低生产成本，提高企业经济效益。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施 例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中 钻孔水平位置示意图；

图2是本发明覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法中 采用钻孔彩色电视探测钻孔示意图。

图中标记为：1-始采线，2-终采线，3-回风巷，4-运输巷，5-钻孔，6- 控制器，7-深度计算器，8-监视器，9-探头，10-回采工作面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发 明实施方式作进一步地详细描述。

如图1和图2所示，是本发明覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探 测确定方法的优选实施例。

所述覆岩垮落带和导水裂隙带高度钻孔电视探测确定方法，包括以下步 骤：

(1)在回采工作面10上方打出钻孔5，所述钻孔5贯通地面和所述回采 工作面10，所述钻孔5与始采线1水平距离大于30m，与终采线 2水平距离大于15m，与回风巷3和运输巷4水平距离均大于10m；

(2)所述钻孔5完成后，采用钻孔彩色电视，从所述钻孔5顶端开始直 至底端对所述钻孔5进行裂隙探测，通过录像或拍照的方式记录 所述钻孔5内壁岩层的岩性、节理、裂隙、离层和水位的准确位 置；

(3)根据记录结果，对所述钻孔5内壁裂隙的数量、裂隙的倾角以及裂 隙的宽度进行统计分析；

(4)根据统计分析结果，将同时满足(a)所述裂隙数量达到10条/m，(b) 倾角大于50°的所述裂隙超过总量的50％，(c)所述裂隙平均宽 度达到20mm三个条件的所述钻孔5上限位置确定为导水裂隙带 的顶点；

(5)根据统计分析结果，将同时满足(a)所述裂隙数量达到20条/m，(b) 倾角大于80°的所述裂隙超过总量的50％，(c)所述裂隙平均宽 度达到40mm三个条件的所述钻孔5上限位置确定为垮落带的顶 点；

(6)根据公式H_l=H-h₁+W计算得到所述钻孔5所在位置的导水裂 隙带高度，其中，H_l为所述导水裂隙带高度；H为所述钻孔5 顶端与所述回采工作面10顶端垂直距离，h₁为所述导水裂隙带 的顶点与所述钻孔5顶端的垂直距离，W为所述钻孔5所处位置 的地表总下沉值；

(7)根据公式H_m=H-h₂+W计算得到所述钻孔5所在位置的垮落带 高度，其中，H_m为所述垮落带高度；H为所述钻孔5顶端与所 述回采工作面10顶端垂直距离，h₂为所述垮落带的顶点与所述 钻孔5顶端的垂直距离，W为所述钻孔5所在位置的地表总下沉 值。

在本实施例中，在沿所述回采工作面10倾斜方向，打出的所述钻孔5 个数为3个，在沿所述回采工作面10走向方向，同样为3个，所述钻孔5 直径为100mm。

在本实施例中，在打孔过程中，对于暴露在所述钻孔5内的覆岩中松散 层和含水层通过下套管进行封闭。

在本实施例中，打孔完成后，对所述钻孔5进行清洗直至注入所述钻孔 5内的清水不再变浊。

在本实施例中，所述钻孔彩色电视包括控制器6、深度计算器7、监视 器8和探头9。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式 的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷 举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之 中。