[发明专利]一种多参量随钻测量确定煤体应力高峰区并预警的方法

说明书

本发明提供了一种多参量随钻测量确定煤体应力高峰区并预警的方法，涉及矿山灾害预警领域，具体是通过在不受采动支承应力影响的巷道内，垂直于煤壁打设多个钻孔，并监测单位进尺的钻杆扭矩、钻杆转速和进尺时间，对各监测数据进行加权平均，得到钻孔深度与正常的单位进尺的钻杆扭矩、钻杆转速和进尺时间的关系曲线，结合应力高峰区临界指标确定单位进尺的钻杆扭矩、钻杆转速和进尺时间的临界值，当单位进尺的钻杆转速小于相应的临界值，或单位进尺的钻杆扭矩、进尺时间大于相应的临界值，确定该钻孔长度的范围为应力高峰区，并进行预警。该方法采用钻杆扭矩、转速和进尺时间作为监测指标，可以准确的确定应力高峰区并预警。

技术领域

本发明涉及矿山动力灾害监测预警领域，尤其是一种多参量随钻测量确定煤体应力高峰区并预警的方法。

背景技术

随着煤矿开采强度及深度不断增加，冲击地压已经成为威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。随着冲击地压矿井的不断增加，冲击地压发生频率和烈度均有显著增加，这为冲击地压的预测预报工作带来了极大挑战。高应力是冲击地压发生的必要条件，而钻屑法是一种通过测量钻孔过程中钻屑量的变化来确定应力高峰区的方法。

目前，钻屑法已广泛用于煤矿冲击地压预测预报，具有一套较为完整、成熟的监测技术。但钻屑法作为一种单指标测量方法，受很多因素影响，在某些情况下误差较大，尤其是对于软弱煤层或破碎煤体，钻孔过程中产生的钻屑量可能超过极限值，无法单独利用钻屑量判定煤体应力大小，以及钻屑法无法对高应力敏感的钻杆转速、进尺、扭矩等参量进行测量。并且由于钻屑量的监测具有不具备实时性，限制了钻屑法的应用。

为此，需要提供一种可以根据多参量指标评价，并且能够随钻杆钻进来测量确定应力高峰区的方法，达到一孔多用目的，减小应力高峰区域确定的误差，并提高应力高峰区预测准确率。

发明内容

本发明鉴于现有的钻屑法监测中，仅通过钻屑量这一指标进行监测，或者主要是以钻屑量监测指标进行监测，导致的监测过程复杂、应力高峰区判断不准确等问题，提出了采用钻杆扭矩、转速和进尺时间作为监测指标进行多参量判断，从而不需要监测钻孔的煤粉量，准确的确定应力高峰区并进行冲击地压危险预警；由于以钻杆扭矩、转速和进尺时间作为参量进行预警，因此可以实现钻孔监测的在线实时预警。

本发明提供的一种多参量随钻测量确定煤体应力高峰区并预警的方法，具体技术方案如下。

一种多参量随钻测量确定煤体应力高峰区的方法，步骤包括：

步骤A.通过在不受采动支承应力影响的巷道内，垂直于煤壁打设多个钻孔；

步骤B.监测单位进尺的钻杆扭矩、单位进尺的钻杆转速和单位进尺的进尺时间，对各个监测数据进行加权平均，并得到钻孔深度与正常单位进尺的钻杆扭矩、钻杆转速和进尺时间的关系曲线；

步骤C.根据应力高峰区临界指标确定单位进尺的钻杆扭矩、单位进尺的钻杆转速和单位进尺的进尺时间的临界值；

步骤D.当单位进尺的钻杆转速小于相应的临界值，或单位进尺的钻杆扭矩大于相应的临界值，或单位进尺的进尺时间大于相应的临界值，确定该钻孔长度的范围为应力高峰区。

优选的是，应力高峰区临界指标包括扭矩率指标K_M、转速率指标K_N和时间率指标K_D；

所述扭矩率指标K_M为：

K_M＝监测单位进尺的钻杆扭矩/正常单位进尺的钻杆扭矩量；

所述转速率指标K_N为：

K_N＝监测单位进尺的钻杆转速/正常单位进尺的钻杆转速量；

所述时间率指标K_D为：