鉆孔參數(shù)計(jì)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(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。表1某礦M3、M4煤層特征表礦井對(duì)M4煤層進(jìn)行區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，采用測(cè)煤層瓦斯壓力的方法。測(cè)壓方案：根據(jù)鉆孔施工地點(diǎn)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(gè)穿層鉆孔，施工至M4煤層。在石門布置1個(gè)穿層鉆孔，施工至M4煤層。測(cè)壓要求：(1)測(cè)壓鉆孔施工時(shí)，盡量選擇圍巖完整的地點(diǎn)，穿過煤層底板0.5m，為了利用封孔，鉆孔長(zhǎng)度不小于20m，傾角一般大于20°。(2)鉆孔參數(shù)計(jì)算一般包含鉆孔長(zhǎng)度L(m)、見煤長(zhǎng)度l(m)、方位角α(°)和傾角β(°)等。測(cè)壓鉆孔參數(shù)的計(jì)算在CAD制圖軟件中進(jìn)行。1煤巷穿層鉆孔參數(shù)計(jì)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(jì)算其鉆孔參數(shù)。1.1鉆孔沿走向施工1#鉆孔的開孔地點(diǎn)為M3煤層巷道的底板。當(dāng)以煤層走向作剖面時(shí)，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(dāng)鉆孔沿走向施工時(shí)，已知兩煤層的厚度、傾角及層間距，以及鉆孔長(zhǎng)度的限定條件，即可計(jì)算出滿足要求鉆孔的傾角β、長(zhǎng)度L和見煤長(zhǎng)度l。在CAD中，先畫AO基準(zhǔn)線，以煤層傾角20°，煤層間距14m作OC線，通過C點(diǎn)作線CA垂直于CO，并與基準(zhǔn)線相交于A點(diǎn)。在A點(diǎn)和O點(diǎn)分別作M3、M4煤層，A點(diǎn)為1#鉆孔的開孔點(diǎn)。根據(jù)測(cè)壓鉆孔施工的要求，鉆孔長(zhǎng)度一般不小于20m，按長(zhǎng)度為21m作AD與M4煤層相交，延長(zhǎng)AD到B點(diǎn)，B點(diǎn)與M4煤層的底板垂距為0.5m。標(biāo)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(biāo)注出鉆孔的見煤長(zhǎng)度l=2.0m，鉆孔長(zhǎng)度L=23.7m。CAD制圖計(jì)算1#鉆孔參數(shù)見圖1，計(jì)算結(jié)果見表2。圖1CAD作圖計(jì)算沿走向施工鉆孔參數(shù)圖表2CAD作圖計(jì)算施工鉆孔參數(shù)表1.2鉆孔沿傾向施工當(dāng)以煤層傾向作剖面時(shí)，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(zhǔn)線垂直于M3、M4煤層，通過A點(diǎn)作一條水平線。(1)2#鉆孔沿煤層反傾向施工，以A點(diǎn)為開孔點(diǎn)，長(zhǎng)度20m作AD與M4煤層相交，延長(zhǎng)AD到B點(diǎn)，B點(diǎn)與M4煤層的垂距為0.5m。標(biāo)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(zhǎng)度為L(zhǎng)=22.7m，見煤長(zhǎng)度l=2m。CAD制圖計(jì)算2#鉆孔參數(shù)見圖2，計(jì)算結(jié)果見表2。2石門穿層鉆孔參數(shù)計(jì)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(zhǔn)線垂直于M4煤層，通過B點(diǎn)作一條水平線。石門穿層鉆孔參數(shù)的CAD制圖計(jì)算也分二步，計(jì)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(biāo)注出沿M4煤層法線方位鉆孔的長(zhǎng)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(zhǎng)度及傾角作出三角形△AOB，由于鉆孔封孔長(zhǎng)度一般不小于20m，因此，在T4圖中以A點(diǎn)為通過點(diǎn)，按鉆孔長(zhǎng)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(diǎn)，標(biāo)注∠OEA的角度為鉆孔的傾角β=20°；作OC=OB，以C點(diǎn)為通過點(diǎn)，作CD=OE，標(biāo)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(jì)算結(jié)果見表2。圖5CAD作圖計(jì)算石門施工鉆孔參數(shù)圖CAD制圖計(jì)算過程中，鉆孔的傾角與長(zhǎng)度相互影響。可以先確定鉆孔長(zhǎng)度為已知條件作圖，來計(jì)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(jì)算施工長(zhǎng)度。一般當(dāng)煤層間距較近，沿反傾向施工時(shí)，先確定鉆孔長(zhǎng)度，然后作圖計(jì)算鉆孔其它參數(shù)。而當(dāng)煤層間距較遠(yuǎn)，沿正傾向施工時(shí)，先確定鉆孔傾角，再作圖計(jì)算鉆孔其它參數(shù)。實(shí)際施工過程中，還得綜合考慮鉆機(jī)的性能、施工鉆孔地點(diǎn)的條件，計(jì)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(cè)壓鉆孔的參數(shù)計(jì)算最為復(fù)雜。采用在CAD中制圖計(jì)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(shí)分析鉆孔參數(shù)值的