[发明专利]一种采煤工作面瓦斯含量和超前应力快速测定方法

说明书

本发明公开了一种采煤工作面瓦斯含量和超前应力快速测定方法，在回风巷道向煤层前方中施工探测钻孔，然后在工作面煤壁和探测钻孔的孔内分别布置发射源与探测器，且发射源与探测器位置在同一水平线上；在工作面开采时，通过精准CT探测技术，结合CT值与超前应力和瓦斯含量的定量变化关系，快速准确的探测工作面前方煤层瓦斯含量和超前应力的分布，其测试方法简单，操作性强，测量速度快，效果好，在本领域中具有广泛的实用性。

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采领域，具体涉及一种采煤工作面瓦斯含量和超前应力快速测定方法。

背景技术

近年来，随着煤矿开采深度和强度的增加，矿井的开采环境持续恶化，地质构造较浅部煤层更加复杂，煤层地应力和瓦斯含量不断增大，且煤层透气性较低，瓦斯抽采极其困难，给煤矿的安全生产带来很大考验。由于煤体的非均质特征导致煤体产生应力集中点，若不及时对工作面前方应力及瓦斯含量进行测定并卸压，随着采掘的进行可能会造成煤与瓦斯突出等动力灾害。准确及时的确定煤层瓦斯含量和超前应力的分布情况，对煤层瓦斯抽采以及安全生产具有重要意义。而目前我国大部分煤矿测定采煤工作面瓦斯含量的方法大都通过现场取样后在实验室内进行测试，这种方法不能准确测量煤层的瓦斯含量和压力的分布，且测量结果误差较大。对工作面前方超前应力的测定大都通过现场打钻，然后利用应力传感器进行测量，这种方法无法对传感器进行较好的固定，且传感器极易发生损坏，测量结果误差也较大。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种采煤工作面瓦斯含量和超前应力快速测定方法，其通过发射源对采煤工作面瓦斯含量和超前应力的扫描以及探测器的接收处理，结合CT值与超前应力和瓦斯含量的定量变化关系，快速准确的探测工作面前方煤层瓦斯含量和超前应力的分布。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种采煤工作面瓦斯含量和超前应力快速测定方法，包括以下步骤：

a.首先在工作面煤壁上处布置发射源，发射源与电源电性连接；

b.在工作面回风巷道向煤层中施工探测钻场，根据发射源位置经计算测量后在探测钻场内按照一定角度和一定距离向工作面前方施工若干个探测钻孔，确保所有的探测钻孔与发射源位置均处于同一平面内；

c.在探测钻孔中分别放入探测器，探测器分别电性连接在一个数模转化器上，数模转化器电性连接显示器，探测器、数模转化器以及显示器分别与电源电性连接；

d.开启发射源和探测器，利用发射源向煤层发射X射线或振动波，利用探测器接收发射源信号，探测工作面前方20～30m范围煤层瓦斯含量和超前应力；

e.探测器将接收到的波源通过数模转化器的数模转换计算后，通过显示器显示工作面前方20～30m范围内的瓦斯含量和超前应力对应CT值；

f.根据实验室内测试的不同瓦斯含量和不同应力与CT值的定量变化关系，进一步得到采煤工作面前方20～30m范围内煤层瓦斯含量和超前应力的分布。

g：根据所测得的瓦斯含量和超前应力分布，确定瓦斯含量和超前应力异常区域，然后通过钻孔预抽以及卸压增透的措施消除异常区域危险性；

h：待工作面开采至测定范围截止前5m时重复步骤a-步骤g，继续测定工作面瓦斯含量和超前应力直至工作面开采结束。

优选地，步骤b中探测钻孔与探测器的数量均为5个。

优选地，步骤b中打钻角度设为a，其计算方法如下：首先确定发射源位置，其距离回风巷道距离设为L1，其次在回风巷道施工探测钻场，其距离工作面距离设为L2，探测器与发射源所需距离设为L3，探测钻孔的打钻角度a的计算公式为：

优选地，步骤b中探测钻孔的长度的计算公式为：