[发明专利]一种确定裂隙带位置的装备和方法

说明书

本发明涉及含煤瓦斯隧道安全研究中的超前钻孔中裂隙带检测技术领域。本发明公开了一种确定裂隙带位置的装备，包括充气管，测试管，第一封孔囊袋和第二封孔囊袋；充气管与两个封孔囊袋相通；测试管设有引出孔，引出孔位于两个封孔囊袋之间；充气管或测试管为硬质管；充气管用于连接充气装置，测试管用于连接瓦斯流量测试装置。基于上述装备，两个封孔囊袋充气式密封钻孔，通过引出孔测量瓦斯流量，放气后下放两个封孔囊袋深入钻孔，再次充气封孔、测试流量，对此测试后，对多个测试结果进行比较，进一步确定裂隙带位置，为煤层瓦斯抽采和瓦斯危险程度预测与治理提供了有利保障。

技术领域

本发明涉及含煤瓦斯隧道安全研究中的超前钻孔中裂隙带检测技术领域，特别涉及一种确定裂隙带位置的装备及方法。

背景技术

煤层气是一种生成并储存于煤层中，以甲烷为主要成分、以吸附状态为主的烃类气体；在煤矿开采中俗称为“瓦斯”，是一种洁净能源，其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后几乎不产生任何废气，能够带来巨大经济效益，为国家战略资源。但当煤层气空气浓度达到5％-16％时，遇明火就会爆炸；而且若煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。因此，在采煤之前先开采煤层气，煤矿瓦斯爆炸率能够降低70％到85％。我国煤炭分布广泛，储量巨大，瓦斯资源具有巨大的开发潜力，矿井安全和环境保护十分受到重视。

多年的瓦斯气勘探开发实践表明，煤矿瓦斯是在煤的生成过程中伴随产生的，瓦斯气运移、产出的通道是煤储层裂隙系统，通道的畅通与否和覆盖范围决定了瓦斯气的抽采率，也影响到治理瓦斯灾害的效果。为预防煤与瓦斯突出，常在煤体工作面的前方一定距离保持有足够数量的大直径钻孔，即超前钻孔，进行卸压预防。因此，确定超前钻孔中裂隙带位置十分重要，为煤层瓦斯抽采和瓦斯危险程度预测与治理提供了有利保障。

现有技术中，有采用相似模拟实验、地质雷达探测以及3D-δ有限元程序分析相结合的方法进行对采空区采动裂隙带的范围进行研究。此类模拟方法涉及因素较多，操作复杂。总之，基于以上背景，对于确定裂隙带位置的装备及方法尚欠缺。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中所存在的问题，提供一种确定裂隙带位置的装备及方法，能够在超前钻孔中判断裂隙带的存在位置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种确定裂隙带位置的装备，包括充气管，测试管，第一封孔囊袋和第二封孔囊袋；充气管分别与第一封孔囊袋、第二封孔囊袋相通，充气管用于连接充气装置；其中第一封孔囊袋相比第二封孔囊袋更深入钻孔；测试管设有引出孔，引出孔位于第一封孔囊袋和第二封孔囊袋之间；测试管被引出钻孔并用于连接瓦斯流量测试装置。第一封孔囊袋和第二封孔囊袋充气式密封钻孔，形成一个暂时封闭区，阻止外部空气进入；封闭区内的气体通过引出孔排放到瓦斯流量测试装置中，进行流量测量。

进一步地，充气管和/或测试管为硬质管，硬质管与第一封孔囊袋和第二封孔囊袋相互连接，更方便于带动第一封孔囊袋和第二封孔囊袋深入钻孔。

进一步地，第一封孔囊袋和第二封孔囊袋优先采用弹性材料，充气充足时能够紧密贴合孔壁，减小间隙。充气管和/或测试管为节段式组合连接结构，能增加长度深入钻孔中。

进一步地，充气管贯穿第二封孔囊袋，并在充气管位于第二封孔囊袋中的位置设有充气孔；充气管置于钻孔外的一端连接充气装备。

测试管可设置在封孔囊袋外部也可内部，最好连接在第二封孔囊袋的外部，能够更有效保证封孔囊袋的密封性，且便于测试管与上述两个封孔囊袋的相互连接。

进一步地，还包括压力表，设置在充气管的充气端，当第一封孔囊袋和第二封孔囊袋达到一定压力时，停止充气。

本发明还公开了一种基于上述装备确定裂隙带位置的方法，步骤为：