一种断层多分支超前探测布孔方法

技术领域

本发明属于煤矿安全生产技术领域，涉及一种断层多分支超前探测布孔方法。

背景技术

我国煤炭资源储量丰富，部分矿区煤层厚度较大，属特厚煤层，矿区地质条件复杂，安全生产面临的技术难题多，尤其是遇到断层时，常常表现出顶板破碎、瓦斯涌出、涌水增大、冲击显现等共生的局面。超前制定技术方案对矿井安全生产就显得尤为重要，在制定方案前，准确掌握断层的位置、落差是方案成功的核心工作；

目前我国煤矿地质构造超前探测多采用常规地质钻探，这种方法一般施工深度较浅、每个钻孔只有一个施工角度且钻孔轨迹在钻进过程中很难精准确定，对分析带来一定的难度。

针对以上问题，提出了一种特厚煤层内断层多分支超前探测布孔方法。主要是在煤层内通过施工多分支定向钻孔，在断层的上下盘500m范围内，掌握煤层的顶底板标高变化情况，进而准确计算出断层的位置及落差，为矿井安全生产提供更加详实准确的地质资料。

发明内容

本发明的目的是提供一种断层多分支超前探测布孔方法，解决了断层常规地质钻探施工深度较浅、工程量大、轨迹单一、探测精度低的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种断层多分支超前探测布孔方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，根据矿井三维地震的勘测资料，确定物探预测断层的位置，实施钻探超前探测，并预测探测区域内的煤层顶底板标高；

步骤2，写实开孔位置煤层厚度，设计主孔坐标参数，使主孔快速进入岩层，然后钻进；

步骤3，每间隔一定距离，施工一个探测全煤厚的分支孔、计算每个探测点的煤层顶板及底板标高，确定探测区域煤层起伏变化情况。

本发明的特点还在于：

其中步骤1中在距离预测位置300m实施钻探超前探测，并预测探测区域500m范围内的煤层顶底板标高；

其中步骤2中沿距离煤层大约5～10m钻进；

其中步骤3中间隔距离为80～100m；

其中步骤3中，当正断层、断距小于煤层厚度、主孔布置在顶板探测时，具体按以下步骤实施：

首先依次施工三个分支孔，施工第四个分支孔，钻遇岩石停止钻进、计算煤层底板标高；继续钻进开始施工第五个分支孔，钻遇岩石停止钻进、计算煤层顶板标高，通过第四个分支孔的底板标高与第三个分支孔的底板标高、第五个分支孔的顶板标高与第三个分支孔的顶板标高分别计算断距；

然后根据第三、四、五个分支孔探明断层，将断层位置划定在100m范围内，同时可以在100m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于60m的范围内；

最后继续钻进施工第六个和第七个分支孔，钻遇岩石停止钻进，计算400m～500m范围内的煤层顶底板标高，确定探测区域煤层起伏变化情况，并核实断距数值；

其中步骤3中，当正断层、断距大于煤层厚度、主孔布置在顶板探测时，具体按以下步骤实施：

首先依次施工三个分支孔，施工第四个分支孔，当分支孔垂直深度大于30m，仍未钻遇煤层时，停止钻进；开始施工第五个分支孔，钻遇煤层后继续钻进，再次钻遇岩石停止钻进，计算煤层顶板标高；通过第五个分支孔的顶底板标高与第三个分支孔的顶底板标高分别计算断距；

然后根据第三、四、五个分支孔探明断层，将断层位置划定在140m范围内，同时可以在140m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于80m的范围内；

最后继续钻进施工第六个分支孔，钻遇煤层后继续钻进，再次钻遇岩石停止钻进，计算400m～500m范围内的煤层顶底板标高，确定探测区域煤层起伏变化情况，并进一步核实断距数值；

其中步骤3中，当正断层、主孔布置在底板探测时，具体按以下步骤实施：

首先依次施工三个分支孔，施工第四个分支孔，钻遇煤层后停止钻进，计算煤层底板标高，通过第四个分支孔的底板标高与第三个分支孔的底板标高计算断距；

然后根据第三个和第四个分支孔探明断层，将断层位置划定在100m范围内，同时可以在100m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于50m的范围内；

最后继续钻进施工第五个分支孔，钻遇煤层后停止钻进，计算400m～500m范围内的煤层底板标高，确定探测区域煤层底板起伏变化情况，并进一步核实断距数值。

本发明的有益效果是：

本发明的一种断层多分支超前探测布孔方法实现了在一个钻孔内多频次、多角度、多方位、多参数的探测煤层赋存变化情况，达到了断层超前探测、超前防治的效果。解决了常规地质钻探施工深度较浅、工程量大、轨迹单一、探测精度低等问题。

附图说明

图1为本发明的一种断层多分支超前探测布孔方法中，当断距小于煤层厚度的情况，从顶板布置主孔时中断层附近的煤层剖面示意图；

图2为本发明的一种断层多分支超前探测布孔方法中，当断距大于煤层厚度的情况，从顶板布置主孔时中断层附近的煤层剖面示意图；

图3为本发明的一种断层多分支超前探测布孔方法中，从底板布置主孔，中断层附近的煤层剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种断层多分支超前探测布孔方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，根据矿井三维地震的勘探资料，确定物探预测断层的位置，在距离预测位置300m实施钻探超前探测，并预测探测区域500m范围内的煤层顶底板标高；

步骤2，写实开孔位置煤层厚度，设计主孔坐标参数，使主孔快速进入岩层，且沿距离煤层大约5～10m钻进；

步骤3，每间隔80～100m，施工一个探测全煤厚的分支孔、计算每个探测点的煤层顶板及底板标高，如分支孔1～分支孔3所示，确定探测区域煤层起伏变化情况；

根据分支孔4的具体施工，后续钻孔分以下3种情况描述如下：

当正断层、断距小于煤层厚度、主孔布置在顶板探测时，如图1所示，具体按以下步骤实施：

施工分支孔4，钻遇岩石停止钻进、计算煤层底板标高；继续钻进开始施工分支孔5，钻遇岩石停止钻进、计算煤层顶板标高。通过分支孔4的底板标高与分支孔3的底板标高、分支孔5的顶板标高与分支孔3的顶板标高分别计算断距；

根据分支孔3、4、5探明断层，将断层位置划定在100m范围内。同时可以在100m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于60m的范围内；

继续钻进施工分支孔6、7，钻遇岩石停止钻进，计算400m～500m范围内的煤层顶底板标高。确定探测区域煤层起伏变化情况，并进一步核实断距数值。

当正断层、断距大于煤层厚度、主孔布置在顶板探测时，如图2所示，具体按以下步骤实施：

施工分支孔4，当分支孔垂直深度大于30m(煤层顶板以上距离与煤层厚度的总和)，仍未钻遇煤层时，停止钻进。开始施工分支孔5，钻遇煤层后继续钻进、再次钻遇岩石停止钻进、计算煤层顶板标高。通过分支孔5的顶底板标高与分支孔3的顶底板标高分别计算断距；

根据分支孔3、4、5探明断层，将断层位置划定在140m范围内。同时可以在140m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于80m的范围内；

继续钻进施工分支孔6，钻遇煤层后继续钻进、再次钻遇岩石停止钻进、计算400m～500m范围内的煤层顶底板标高。确定探测区域煤层起伏变化情况，并进一步核实断距数值。

当正断层、主孔布置在底板探测时，如图3所示，具体按以下步骤实施：

施工分支孔4，钻遇煤层后停止钻进、计算煤层底板标高，通过分支孔4的底板标高与分支孔3的底板标高计算断距；

根据分支孔3、4探明断层，将断层位置划定在100m范围内。同时可以在100m范围内在增加探测点将断层位置精确到小于50m的范围内；

继续钻进施工分支孔5，钻遇煤层后停止钻进、计算400m～500m范围内的煤层底板标高，确定探测区域煤层底板起伏变化情况，并进一步核实断距数值。