矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术.docx

《防治煤与瓦斯突出细则》 关于建立“矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术”相应条款内容 第九条 鼓励煤矿企业、煤矿和科研单位开展防突新技术、新装备、新工艺、新材料的研究、试验和推广应用。 第四十五条 区域预测或者区域措施效果检验测定瓦斯压力、瓦斯含量等参数时，应当记录测试时间、测试点位置、钻孔竣工轨迹及参数、钻进异常现象、取样及测试情况、测定结果和人员等信息。测试点及测定钻孔轨迹应当在瓦斯地质图或者防突措施竣工图上标注。 区域预测报告和区域防突措施效果检验报告，应当附包含测定钻孔记录和测定结果等数据资料的表单，记录和表单由测定人员及其部门负责人审核签字。 第四十七条 区域预测、区域预抽、区域效果检验等钻孔施工应当采用视频监控等手段检查确认钻孔深度，并建立核查分析制度。 深度超过120m的预抽瓦斯钻孔应当每10个钻孔至少测定2个钻孔的轨迹，深度60～120m的应当每10个钻孔至少测定1个钻孔的轨迹。对穿层预抽瓦斯钻孔实际见（止）煤与设计见（止）煤长度误差超过三分之一的钻孔应当测定该钻孔轨迹。当钻孔控制范围不足或者存在空白区域时，必须补充区域防突措施。 预抽煤层瓦斯时应当记录每个钻孔的接抽时间，定期测定钻孔的浓度、负压；分单元安装抽采自动计量装置，按措施效果检验单元分别监测或者检测管道瓦斯的浓度、负压、流量、温度、一氧化碳等，自动计量或者统计计算单元的瓦斯抽采量。抽采自动计量数据或者统计计算数据作为预抽效果检验的基础数据。  矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术 一、项目概述 矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术，是中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“重庆煤科院”），在国家“十二五”科技支撑计划、国家“十二五”科技重大专项、国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（973计划）等多项国家级项目的资助下，历经多年研发成功的煤矿实用新型成套技术、产品。 矿井钻孔智能设计与轨迹监测分析成套技术，基于重庆煤科院自主研发的钻孔轨迹随钻测量装置和配套的系列专业分析软件，实现了不同类型钻孔的智能设计、钻孔轨迹随钻测量、施工钻孔自动成图、钻探效果智能分析与三维展示、防突钻孔布置缺陷自动评价，解决了传统模式下钻孔设计、施工、成图分析中存在的众多问题，如：钻孔设计和成图工作量大、效率低、精度差，设计难以实现最优化；缺少有效的钻孔轨迹测量手段，钻孔施工和验收“重数量，轻质量”；基于理想状态下直线钻孔轨迹的钻探分析和防突效果评价，容易产生误判，留下安全隐患等。该成套技术为煤矿钻孔设计、施工、管理和分析提供了先进技术手段和专业化工具。 图1 成套技术体系 二、关键技术 （1）钻孔智能设计 矿井钻孔辅助设计软件系统，基于主流GIS平台进行开发，包含了定向钻孔和普通钻孔两种钻孔类型，支持顺层、穿层、石门揭煤等多种布孔方式，并考虑了钻孔自重下垂弯曲、钻机性能和尺寸等影响因素，是针对煤矿井下瓦斯抽采钻孔和卸压排放钻孔智能设计开发的专业工具。 定向钻孔智能设计：根据用户给定的煤层顶底板参数、钻孔弯曲强度阈值等，按照用户选定的钻机类型（支持国内外主流定向钻机），自动完成定向钻孔设计，并输出钻孔参数表、平面图、剖面图及分段图等设计成果。 图2 定向钻孔设计界面 平面总览剖面总览 平面总览 剖面总览 250~250m分段0~250m分段 250~250m分段 0~250m分段 图3 定向钻孔设计成果图 普通钻孔智能设计：根据用户给定的巷道断面、煤层赋存、控制范围、孔底间距、开孔要求等参数，综合考虑不同条件下的钻孔自重下垂弯曲强度，自动完成顺层钻孔、穿层钻孔、石门揭煤钻孔设计，输出钻孔设计参数表、平面图、剖面图、断面图等设计成果。 图4 普通钻孔设计界面 （2）随钻轨迹测量 随钻轨迹测量是一种新型的钻孔轨迹测量技术。通过安装在钻头附近钻杆内的探管（探管内有传感器磁强计和加速度计），在钻孔施工的同时，定时对钻头位置的钻孔倾角、方位角进行测量，实现普通回转钻机钻孔轨迹的随钻随测。重庆煤科院研发有存储式、实时式2种随钻轨迹测量装备。实时式随钻轨迹监测可以借助井下监控环网实现地面监测，矿井可根据自身条件灵活选择。 YCSZ(A)存储式随钻轨迹测量仪：主要由矿用本安型探管等部件组成；探管测定的钻孔倾角和方位角数据直接存储在探管内的数据存储器中，钻孔完成后将数据存储器取出，在地面利用数据处理软件进行数据处理和钻孔轨迹显示。 图5 YCSZ(A)存储式随钻轨迹测量仪 ZSZ1000 实时式随钻轨迹测量仪：主要由本安兼隔爆型计算机、矿用密封信号线缆、矿用本安型探管等部件组成；探管测定的钻孔倾角和方位角数据通过专用密封信号线缆传输至位于孔口的防爆计算机，进行测量数据的及时处理和钻孔轨迹的显示。 图6 ZSZ1000 实时式随钻轨迹测量仪 钻孔轨迹