[发明专利]松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测方法及工具

权利要求书

1.一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，包括水袋、支撑插入杆、水管、水桶，其特征在于：所述的水袋呈长筒状且袋底密封，所述的支撑插入杆通过胶带横向的固定连接在水袋的侧面，连接有支撑插入杆的水袋位于松软煤层的钻孔内，并且水袋的直径和松软煤层的钻孔的直径相匹配；

所述的水管包括插入段和门字形段，插入段穿过水袋的袋口放置在水袋内，该插入段的外端伸出到钻孔的外侧，所述门字形段包括支撑段、 横向连接在支撑段端部的横向连接段、竖向连接在横向连接段端部的排水段，门字形段通过支撑段与钻孔外侧的插入段连接，所述的横向连接段的位置高于插入段的位置，所述的支撑段上安装有球阀，排水段的下方放置有所述的水桶。

2.根据权利要求1所述的一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，其特征在于：所述排水段的下端穿过水桶的桶盖深入到水桶内。

3.根据权利要求1所述的一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，其特征在于：所述的水袋的袋口处缠绕有防水堵漏胶带。

4.根据权利要求1所述的一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，其特征在于：所述水袋的袋口套有固定连接插入段和水袋的卡箍。

5.根据权利要求1所述的一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，其特征在于：所述的支撑插入杆的内端和水袋的袋底平齐，支撑插入杆的长度大于钻孔的深度。

6.根据权利要求1所述的一种松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具，其特征在于：所述的水管的材质为铝塑管或PVC管。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的松软煤层瓦斯抽采钻孔失稳检测工具进行检测的方法，具体的操作步骤为：

步骤1：

a.在松软煤层中顺层钻孔五组A_1~m、B_1~m、C_1~m、D_1~m、E_1~m（具体施工组数可根据具体情况相应增加），1~m号钻孔的深度依次为d m、2d m、3d m ······ md m；

b.相邻的钻孔之间的间距均设为2~3 m，用来防止打钻时钻孔之间相互扰动影响；

步骤2：每完成一个顺层检测钻孔，24 小时内将检测工具通过支撑插入杆引入到钻孔内，检测工具的具体安装步骤为：

a.将所述支撑插入杆的侧面和水袋的侧面贴紧，移动支撑插入杆使其内端和水袋的袋底平齐，再调整支撑插入杆使其和水袋处于平行状态，然后用胶带将水袋与支撑插入杆固定；

b.将所述水管的插入段穿过水袋的袋口插入到水袋内，再用套箍将水袋的袋口处箍紧（可在水袋的袋口缠绕防水堵漏胶带，确保不会渗水），将所述的球阀安装到水管的支撑段上；

c.握持支撑插入杆将固定好的水袋连同水管缓慢的插入到钻孔内，然后通过水管向钻孔内的水袋注水，水袋内注满水后关闭球阀；

d.将水桶放置到排水段的下方，然后将排水段插入到水桶内，再用桶盖对水桶进行密封；

e.打开球阀，当钻孔发生变形后水袋内的水会被挤出通过门字形段流入到水桶内；

步骤3：

a.测量每个钻孔流出到水桶内水的体积，同时记录测量时的具体时间；

b.利用发生塌孔后水袋内水体被挤出的原理，计算出钻孔失稳后的剩余体积，从而得出钻孔塌孔程度以及塌孔速度：

其中：V_n——第n次观测时瓦斯抽采钻孔塌孔后剩余体积（m³）；

V₀——钻孔的原始体积（m³）；

V_p——钻孔内支撑插入杆体积（m³）；

W_i——通过量筒测得第i次观测时钻孔塌孔排水量（m³），其中i=1,2,3······n；

其中：v_i——第i次观测时的塌孔速度（m³/h）；

T_i——第i次观测时，距离水袋投放的总时长（h）；

步骤4：

a.松软煤层钻孔失稳严重位置检测需要通过一组不同深度钻孔的塌孔量对比进行推测；

b.在松软煤层打一组深度分别为d m、2d m、3d m ······ md m的顺层钻孔，设为A₁、A₂、A₃ ······ A_m，B₁、B₂、B₃ ······ B_m，C₁、C₂、C₃ ······ C_m，D₁、D₂、D₃ ······ D_m，E₁、E₂、E₃ ······ E_m；

C.通过对比全部jd m和（j-1）d m长度钻孔的最终变形量可以得出（j-1）d m~jd m的体积变化情况（其中，j=1，2，3···m），最终通过对比η_j,j-1的大小即可得知失稳严重区域所在位置，即η_j,j-1越大（j-1）d m~jd m段失稳越严重；

其中：η_j,j-1——jd m和（j-1）d m长度间钻孔体积变化率（%）；

W_i,_Aj——第i次观测时钻孔A_j的排水体积（m³）；

V_M——钻孔jd m和（j-1）d m长度间的原始空间体积（m³）。