一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106567739A(43)申请公布日2017.04.19(21)申请号201610965541.7E21B47/07(2012.01)(22)申请日2016.10.28(71)申请人中煤科工集团西安研究院有限公司地址710075陕西省西安市高新技术产业开发区锦业一路82号(72)发明人段会军郝世俊赵永哲郑玉柱冯洁莫海涛胡振阳彭旭张强(74)专利代理机构西安新思维专利商标事务所有限公司61114代理人李罡(51)Int.Cl.E21F17/18(2006.01)E21F5/04(2006.01)E21B7/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法(57)摘要本发明属于煤矿井下防灭火技术领域，涉及一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法。其可以实现实时随钻测量钻进，通过人为控制钻孔轨迹，完成对老巷采空绕避，以及采用定向钻进开分支工艺，扩大探测范围，并在定向钻孔中利用钻具下入测量导线及传感器，完成火源异常区的探测。本发明采用的步骤为根据资料推测异常区小窑、老巷及采空区的相对位置，选择距离疑似火源异常区较近位置开拓探测钻场，实施开孔钻进，完成火源异常区探测工作。CN106567739ACN106567739A权利要求书1/1页1.一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法，其特征在于：所述的方法步骤为：1）根据矿井资料推测疑似火源异常区（3），小窑、老巷及采空区（5）的相对位置，选择距离疑似火源异常区（3）较近位置开拓探测钻场（1）；2）实施开孔，开孔方位指向疑似火源异常区（3），倾角根据钻进矿井资料选择-5°~-15°开孔，钻孔下降深度以能绕避小窑、老巷及采空区（5）为原则，实现绕避小窑、老巷及采空区（5）的最佳角度；3）开孔钻进时，开孔段采用回转保直钻进，随后提钻进行扩孔钻进，完成后下入封孔管及闸阀，并注入封孔材料封孔，待其凝固后，采取定向钻进设备与机具，进行定向钻进；4）进行定向钻进时，利用测量探管（14），每3m对孔底进行一次参数测量，采用均角全距法进行钻孔空间轴线坐标计算，各测点以弦代弧从而得出完整钻孔轨迹，并根据设计通过调整螺杆马达（13）弯角朝向（工具面角）调整钻进方向，使钻孔按照设计轨迹延伸，即形成先在地层中下降，当确定绕过小窑、老巷及采空区（5）时，随后钻孔轨迹上仰的凹型定向钻孔（2），再利用螺杆马达（13）调整钻进方向，使钻孔轨迹在目标区延伸达到探查目的；5）当凹型定向钻孔（2）轨迹接近疑似火源异常区（3）时，利用分支孔（6），扩大探查范围，并随时注意钻进设备参数及孔内返水情况，当出现压力大幅下降，孔内返水浑浊时，即表明已探查到火源异常区（3）；6）因凹型定向钻孔（2）轨迹中有分支孔（6）存在，会造成测温传感器下偏或者进入其他无用分支孔，不能进入已探查到疑似火源异常区的主孔（7），为保证准确下入传感器该定向钻孔只可用于探查目的，测温时利用已探明矿井资料另完成一个轨迹相近的没有分支孔的探测定向钻孔（8），保证传感器的正确下入；7）待探测定向钻孔（8）钻进完成，即也出现压力下降，返水浑浊现象，表明已探查到疑似火源异常区（3），在钻具内布设传感器及测温线缆，通过钻具相连将传感器及测温线缆送入钻孔（8）孔底，进行测温工作，完成火源异常区（3）探测工作。2.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法，其特征在于：采用定向钻孔在完成火源异常区探测目的后，钻孔还可作为防灭火注浆通道进行注浆灭火，实现一孔多用。2CN106567739A说明书1/4页一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法技术领域[0001]本发明属于煤矿井下防灭火技术领域，涉及一种基于定向钻进技术的矿井火源异常区探测方法。背景技术[0002]我国是世界上煤炭火灾最严重的国家之一，煤炭自燃影响社会经济，损失煤炭资源，破坏生态环境，给人类生存、安全带来一系列问题。且随着煤矿开采规模、开采强度及深度的不断加大，矿井火灾治理中隐蔽火源异常区的探测成为最为棘手的技术难题。[0003]煤炭发火区域探测的主要手段是煤炭发火温度测量。在探测手段上一般采用打通探测通道，即施工测温钻孔，将测温仪表与测温传感器布设于测温钻孔内来测定热流量或煤体温度。[0004]现阶段随着矿井整合及开采条件的复杂多样，发火区域多集中于老空巷采空区以及兼并整合的小窑矿井，探测难度不断加大。因此，常规钻孔探测技术应用较差，主要存在以下问题：（1）常规钻探采用普通回转钻进，开孔参数一定，成孔为直孔，如目标靶区与开孔点间有老巷、小窑及采空区，则无法穿越，导致钻探失败。[0005]（2）常规钻孔轨迹不可控制，即使能到达设计孔深，