鉆孔參數(shù)計算

某礦為煤與瓦斯突出礦井，可采煤層為M3、M4兩層煤，煤層走向方位為15°，傾向方位為285°，煤層特征見表1。目前礦井M3煤層基本回采完，正在布置M4煤層的開拓巷道，在M4煤層采掘前須進行區(qū)域突出危險性預(yù)測。表1某礦M3、M4煤層特征表礦井對M4煤層進行區(qū)域突出危險性預(yù)測，采用測煤層瓦斯壓力的方法。測壓方案：根據(jù)鉆孔施工地點的位置，分為煤巷穿層鉆孔和石門穿層鉆孔。在M3煤層巷道的巷道內(nèi)布置4個穿層鉆孔，施工至M4煤層。在石門布置1個穿層鉆孔，施工至M4煤層。測壓要求：(1)測壓鉆孔施工時，盡量選擇圍巖完整的地點，穿過煤層底板0.5m，為了利用封孔，鉆孔長度不小于20m，傾角一般大于20°。(2)鉆孔參數(shù)計算一般包含鉆孔長度L(m)、見煤長度l(m)、方位角α(°)和傾角β(°)等。測壓鉆孔參數(shù)的計算在CAD制圖軟件中進行。1煤巷穿層鉆孔參數(shù)計算煤巷穿層鉆孔為布置在M3煤層的1#，2#，3#和4#鉆孔。1#鉆孔方位為煤層走向；2#，3#鉆孔方位為煤層傾向；4#鉆孔方位為煤層偽傾向。根據(jù)鉆孔施工的不同方位，CAD制圖分別計算其鉆孔參數(shù)。1.1鉆孔沿走向施工1#鉆孔的開孔地點為M3煤層巷道的底板。當以煤層走向作剖面時，煤層投影水平距離為層間距乘以煤層傾角的正切值。因此，當鉆孔沿走向施工時，已知兩煤層的厚度、傾角及層間距，以及鉆孔長度的限定條件，即可計算出滿足要求鉆孔的傾角β、長度L和見煤長度l。在CAD中，先畫AO基準線，以煤層傾角20°，煤層間距14m作OC線，通過C點作線CA垂直于CO，并與基準線相交于A點。在A點和O點分別作M3、M4煤層，A點為1#鉆孔的開孔點。根據(jù)測壓鉆孔施工的要求，鉆孔長度一般不小于20m，按長度為21m作AD與M4煤層相交，延長AD到B點，B點與M4煤層的底板垂距為0.5m。標注出AB與M3煤層的角度β=45°，即為鉆孔的施工傾角。然后依次標注出鉆孔的見煤長度l=2.0m，鉆孔長度L=23.7m。CAD制圖計算1#鉆孔參數(shù)見圖1，計算結(jié)果見表2。圖1CAD作圖計算沿走向施工鉆孔參數(shù)圖表2CAD作圖計算施工鉆孔參數(shù)表1.2鉆孔沿傾向施工當以煤層傾向作剖面時，按煤層的真傾角投影。在CAD中，按煤層的傾角20°，煤層間距14m作出M3、M4煤層，作AO基準線垂直于M3、M4煤層，通過A點作一條水平線。(1)2#鉆孔沿煤層反傾向施工，以A點為開孔點，長度20m作AD與M4煤層相交，延長AD到B點，B點與M4煤層的垂距為0.5m。標注出AB與水平線的夾角即為2#鉆孔的施工傾角β=24°，鉆孔長度為L=22.7m，見煤長度l=2m。CAD制圖計算2#鉆孔參數(shù)見圖2，計算結(jié)果見表2。2石門穿層鉆孔參數(shù)計算石門穿層鉆孔為布置在石門的5#鉆孔。石門距離M4煤層的法線距離為10m。在CAD中，按煤層的傾角20°，作出M4煤層，作B0＇基準線垂直于M4煤層，通過B點作一條水平線。石門穿層鉆孔參數(shù)的CAD制圖計算也分二步，計算過程與煤巷穿層鉆孔相同。第1步，在CAD中作出沿煤層法線方位施工的鉆孔參數(shù)，即圖5中的T3圖，標注出沿M4煤層法線方位鉆孔的長度AB=14m和鉆孔的傾角∠OBA=35°。第2步，根據(jù)煤層法線方位的鉆孔長度及傾角作出三角形△AOB，由于鉆孔封孔長度一般不小于20m，因此，在T4圖中以A點為通過點，按鉆孔長度大于20m(考慮煤層厚度及鉆孔穿過(底)板情況)作AE=23m與水平線交于E點，標注∠OEA的角度為鉆孔的傾角β=20°；作OC=OB，以C點為通過點，作CD=OE，標注出∠OCD的角度為5#鉆孔方位與煤層法線的夾角，即鉆孔施工方位為α=105°+α＇=163°，計算結(jié)果見表2。圖5CAD作圖計算石門施工鉆孔參數(shù)圖CAD制圖計算過程中，鉆孔的傾角與長度相互影響?？梢韵却_定鉆孔長度為已知條件作圖，來計算鉆孔施工傾角，也可以先確定鉆孔傾角為已知條件作圖，來計算施工長度。一般當煤層間距較近，沿反傾向施工時，先確定鉆孔長度，然后作圖計算鉆孔其它參數(shù)。而當煤層間距較遠，沿正傾向施工時，先確定鉆孔傾角，再作圖計算鉆孔其它參數(shù)。實際施工過程中，還得綜合考慮鉆機的性能、施工鉆孔地點的條件，計算出具有可操作性的鉆孔參數(shù)。3結(jié)論在煤礦井下，煤巷和石門穿層測壓鉆孔的參數(shù)計算最為復(fù)雜。采用在CAD中制圖計算，能直觀地反應(yīng)鉆孔與煤(巖)層的空間關(guān)系，易于調(diào)整鉆孔的參數(shù)，并能在已知條件不明確時分析鉆孔參數(shù)值的