[发明专利]一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统及方法

说明书

本发明公开了一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统及方法，它是通过钻测机构将钻头体钻进至在井下巷道内钻孔至超过导水裂隙带所处的最高位置，待钻孔完毕后进行撤钻，在撤钻过程中进行导水裂隙带高度探测，每回撤单位长度注水钻杆时进行一次测量，根据钻测钻头在孔内不同测点位置得到的水位高程值的变化，判断导水裂隙带范围，导水裂隙带区域为水位高程值随孔内测点位置深度变化的区域。本发明边撤钻边探测，减少了劳动量，降低了工人的劳动强度，提高了探测效率，本发明不仅适用于中硬以上覆岩裂隙发育规律的探测，而且在软弱覆岩、断层较发育地带等容易塌孔条件下，仍能取得较好的探测效果。

技术领域

本发明涉及煤矿井下覆岩裂隙发育规律探测技术领域，尤其涉及一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统。

背景技术

煤矿开采中，随着工作面的推采，采场中的应力场重新分布，上覆岩层产生裂隙并出现不同程度的破坏，一旦裂隙带贯通并波及到含水层，即形成突水通道，工作面安全生产将受到极大的威胁，因此了解顶板岩层裂隙形态及其演化过程，确定工作面导水裂隙带高度，不仅能够确保水体下采煤的安全生产，而且对掌握煤层开采时顶板的破坏规律，合理确定工作面及巷道支护参数也有着重要作用。

目前针对采场覆岩导水裂隙带的探测方法主要有以下两种：钻孔冲洗液漏失量观测和彩色钻孔电视观测。专利“一种覆岩导水裂隙带监测系统及其探测钻进方法(申请号201110457012.3)”与“煤层采空区裂隙带注水观测系统(申请号201020248915.1)”公开了一种双端堵水观测系统，该系统主要包括探杆、控制装置和推进装置。该系统在使用过程中，注水管路和封堵管路均链接在探杆上，随探杆和钻杆一块进入钻孔内，在井下恶劣的条件下，管路容易与钻孔壁和钻杆之间产生摩擦、挤压，破坏管路的密封性，甚至使管路断裂；受塑胶管路分段连接的影响，钻孔探测深度和塑胶管路内部的水压均不易太大，否则管路连接处容易在水压的作用下撑裂。而由于塑胶管路内部水压有限制，经常发生胶囊膨胀不到位，封孔不严实而导致测量结果错误的现象；为了提高封孔的可靠性，有时会将封孔压力调的较大，从而减少了封孔胶囊的寿命，甚至发生破裂，严重影响导水裂隙带的正常观测及观测结果的准确性。

现有技术中，专利“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(申请号：201410022317.5)”公开了一种通过钻孔电视探测导水裂隙带高度的方法，该方法主要是从地面向工作面上方岩层进行地质钻孔，并通过钻孔成像设备以照片或视频图像的方式直接提供钻孔壁的系统图像。还有部分设备则应用了数字技术并使之具有形成、显示和处理这些图像的能力，得到的图像不但可以被用于定性识别钻孔内的情况，还可以定量地分析钻孔中的地质现象，比如裂隙的宽度、倾角和产状等，通过孔壁上的裂隙发育情况，判断岩层是否断裂从而得到导水裂隙带的高度。该方法虽然较前者直观，但是钻孔施工量也较大，尤其是对于深部矿井，而且监测范围也有限，另外对于确定采动裂隙时，还受原生裂隙及构造的影响。

现有技术在探测过程中均需要提前开挖钻孔，随后再进行探测，在撤钻与探测之间的这一时间段内，钻孔内的裂隙容易继续发育，且裂隙带内的钻孔容易发生塌孔而导致后续探测工作无法进行，使得钻孔作废，造成人力物力上的损失，因此，我们提出了一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种通过水压探测导水裂隙带高度的钻测系统，包括钻测机构和注水控制机构，其中：