[发明专利]一种高精度钻孔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度钻孔方法，属于矿井钻探工程技术领域。

背景技术

以前的钻孔设计考虑因素太少，遇煤层伪倾角小的，不考虑伪倾角，钻孔的倾角及孔深误差不大；但遇到伪倾角大的工作面，不考虑伪倾角时，钻孔的倾角及孔深误差很大，跟理想的位置差距很远，但考虑伪倾角时，设计一个孔，至少要导3次，才能导出一个孔的倾角，还得计算孔深，若设计几十个孔时，耗时很长且易出错。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高精度钻孔方法，该方法不仅考虑了煤层的伪倾角，而且利用多种函数关系式对钻孔的方位、倾角及孔深进行了精确的计算，同时减少了以前设计繁锁的过程，提高了钻孔设计的工作效率，增加了钻孔的可控度和成孔率，减少了因控制不到位而重新施工的钻孔，节约了施工成本，彻底解决了上述存在的技术问题。

本发明的技术方案是：一种高精度钻孔方法，其步骤为：(一)制作平面图和剖面图；(二)在剖面图上测出钻孔的中心垂直高度h；(三)在平面图上测出单孔末端到中心的距离L、夹角δ和平距p；(四)根据煤层已知的伪倾角α计算出单孔的中心垂直高度h1；(五)根据步骤(三)所测得的平距p和步骤四所计算得的中心垂直高度h1，可计算出单孔的倾角β；(六)根据煤层已知的掘进巷道的方位角ψ和单孔的夹角δ计算出单孔的方位角λ；(七)根据步骤(三)所测得的平距p和步骤五所计算得的单孔倾角β计算出单孔的孔深ф；(八)根据步骤(五)至步骤(七)所得的倾角β、方位角λ及孔深ф进行钻孔。

所述步骤四中计算单孔的中心垂直高度h1的关系式为：

h1＝L/tan(α)±h

其中，h1为单孔的中心垂直高度；

α为已知的煤层伪倾角；

h为钻孔的中心垂直高度，即沿巷道方位施工钻孔的终孔至开口位置的垂距，可从剖面图上测出；

L为单孔的左右距，即单孔终孔至掘进巷道中心的距离。

所述步骤五中计算单孔倾角β的关系式为：

β＝DEGREES(atan(h1/p))

其中，β为单孔的倾角；

p为单孔的平距，即单孔在平面图上从开孔到终孔的距离；

h1为步骤四中所计算得的单孔的中心垂直高度。

所述步骤六中计算单孔方位角λ的关系式为：

λ＝ψ+δ

或λ＝ψ+δ-360(ψ+δ＞360°)

其中，ψ为已知的掘进巷道的方位角；

δ为单孔的夹角，即在平面图上单孔及掘进方位之间的夹角。

所述步骤七中计算单孔孔深ф的关系式为：

ф＝p/cos(β)

其中，p为单孔的平距，即单孔在平面图上从开孔到终孔的距离；

β为单孔的倾角，经步骤五计算所得。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，根据上述方法和步骤，只需录入巷道掘进方位角，钻孔夹角、各孔的终点到中心的平距、煤层伪倾角、钻孔的平距、钻孔的中心垂高等参数，根据上述函数关系式即可得出所需设计钻孔的方位角、倾角及孔深。该方法不仅考虑了煤层的伪倾角，而且对钻孔的方位角、倾角及孔深进行了精确的计算，同时减少了以前设计繁锁的过程，提高了钻孔设计的工作效率，增加了钻孔的可控度和成孔率，减少了因控制不到位而重新施工的钻孔，大大节约了成本投入。

若每次揭煤钻孔按45个计算，按以前钻孔设计，控制不到位的钻孔可能有1-20个；一个孔孔深按60m算，加上人工及材料费，成本在800元左右；补打一次需花费800～16000元左右。

采用钻孔设计精度程序设计的揭煤及过断层钻孔，控制范围及精度高，大大减少了不可控因素的存在，降低了事故的发生率。

附图说明

图1：本发明煤层伪倾角为零的设计示意图；

图2：本发明煤层伪倾角为-8度的设计示意图；

图3：本发明实施例主斜井延深段揭穿12#煤层的施工钻孔平面图；

图4：本发明实施例主斜井延深段揭穿12#煤层的施工钻孔剖面图；

图5：本发明实施例主斜井延深段揭穿12#煤层的施工钻孔开孔位置图；

图6：本发明实施例主斜井延深段揭穿12#煤层的抽放钻孔参数表一；

图7：本发明实施例主斜井延深段揭穿12#煤层的抽放钻孔参数表二。

具体实施方式