[发明专利]一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法

权利要求书

1.一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)根据钻孔单位涌水量确定煤层顶板富水探查区域；

(2)根据煤层开采后导水裂缝带发育最大高度并结合步骤(1)确定的煤层顶板富水探查区域确定空间上定向钻孔的目标靶区，在该目标靶区布置煤层顶板水疏放定向钻孔(1)；

(3)应用电阻率测定探头实施定向钻孔，在定向钻孔的过程中，如果电阻率下降，则采取疏放水措施，如果电阻率没有明显变化，则继续测量；

(4)以步骤(3)中顶板水疏放区域为起始点，测量富水区地下水的流速流向；

(5)根据步骤(4)测得的富水区地下水的流速流向调整定向钻孔方位继续定向钻进；

(6)重复步骤(3)至步骤(5)，完成整个回采区域顶板水疏放。

2.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：在步骤(1)中，当钻孔单位涌水量大于5.0L/(s.m)时，为富水性极强的区域，当钻孔单位涌水量的范围在1.0L/(s.m)～5.0L/(s.m)时，为富水性强的区域。

3.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：所述钻孔单位涌水量以口径91mm、抽水水位降深10m为准，当钻孔口径、降深与钻孔单位涌水量的标准不相符时，采用以下换算方法进行换算：

先根据抽水时涌水量Q和降深S的数据，用最小二乘法或图解法确定曲线，根据Q～S曲线确定降深10m时抽水孔的涌水量，再将该涌水量换算为孔径为91mm时的涌水量，最后，除以10m就是单位涌水量。

4.根据权利要求3所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：将降深10m时抽水孔的涌水量换算为孔径为91mm时的涌水量的换算公式为：

式中Q₉₁、R₉₁、r₉₁是孔径为91mm的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径；Q_孔、R_孔、r_孔是孔径为r的钻孔的涌水量、影响半径和钻孔半径。

5.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：步骤(3)中所述的定向钻孔的具体方法为：

(3.1)利用定向钻进技术用电阻率测定探头在巷道顶板进行向上造斜钻进，直至钻孔达到顶板水疏放目标靶区；

(3.2)调整钻孔倾角使其与地层倾角一致，使钻孔在含水层内延伸，顺层钻进。

6.根据权利要求5所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：在步骤(3)所述的定向钻孔过程中，开孔一定深度后，进行扩孔后继续钻进。

7.根据权利要求6所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：在开孔和扩孔钻进中，要求钻孔轨迹要平直，孔内沉渣少，确保套管顺利下入孔内。

8.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：疏放水钻孔全程设置孔口管，以防止钻具撤出后，出水位置塌孔，影响顶板水的疏放，并在管口处安装压力表，检测孔口管管口处的出水压力。

9.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：顶板疏放水量根据以下公式计算：

式中Q为预测的涌水量，其单位为m³/h；K为渗透系数，其单位为m/d；H为水柱高度，其单位为m；M为含水层厚度，其单位为m；h₀为含水层底板以上动水位高度，其单位为m；R为引用影响半径，其单位为m；r为引用半径，其单位为m；F为先期开采地段及井田面积，其单位为m²，S为抽水时水位降深。

10.根据权利要求1所述的一种基于定向钻进技术的顶板水疏放方法，其特征在于：所述步骤(4)中，测量富水区地下水的流速流向采用视频管道显微照相技术，测量精度为0.01μm/s。