[发明专利]一种基于底板定向梳状孔的碎软煤层透明工作面构建方法

说明书

本发明公开了一种基于底板定向梳状孔的碎软煤层透明工作面构建方法，包括：步骤1：地质探测获得建模数据来源，构建工作面初始地质模型；步骤2：设计煤矿井下底板定向梳状孔，进行定向钻孔并收集钻探数据；步骤3：根据钻探数据得到岩性分层曲线，岩性分层曲线与钻孔轨迹联合得到目标层顶底界面数据集；步骤4：在分层的基础上，提取各钻孔实钻轨迹上构造的位置并对工作面初始地质模型进行修正，将目标层内修正的构造进行联合，形成构造的数据集；步骤5：根据所述目标层顶底界面数据集和构造的数据集，绘制三维空间分布即得。本发明可精细探测煤层界面、煤层内部的构造，构建透明工作面，为智能开采提供精细探测的数据。

技术领域

本发明涉及煤矿井下定向钻孔及智能开采技术领域，具体涉及一种基于底板定向梳状孔的碎软煤层透明工作面构建方法。

背景技术

采用底板梳状长钻孔技术，将主孔布置在适宜定向钻进且成孔性好的岩层中，通过分支孔在煤层段延伸，可以解决底板岩巷密集穿层钻孔采前抽采煤巷条带瓦斯方法中钻孔工程量大、穿层孔有效孔段利用率低的问题，将主孔布置在硬岩层位以上，避免所有穿层钻孔全部需要穿越硬岩层的问题，节约煤巷条带预抽瓦斯的时间，同时，在待采工作面施工底板梳状钻孔也可替代本煤层抽放钻孔，完成待采煤层瓦斯超前治理。另外，该技术采用定向钻进技术，解决构造复杂条件下难以施工长距离顺层钻孔的难题，为工作面接替和矿井安全生产提供保障。目前底板梳状定向长钻孔仅用于抽放瓦斯的目的，未能充分利用，可以在底板梳状定向长钻孔成孔过程中探测煤岩起伏走向、地质异常体、水害的位置，形成透明工作面，为后续的精准采煤提供更精细的地质条件和灾害预报。

现有技术存在以下缺陷：

煤矿井下底板长距离梳状定向钻进技术相比常规钻探技术，它可以实时测量钻孔轨迹，动态控制钻孔偏斜，还可以通过分支孔进行煤层的探顶、探底作业，对煤层顶底板标高、煤厚变化、地质异常体探测精度能够达到分米级别。目前透明工作面的实现方法大都基于物探方法，还未对定向钻探获取的数据进行有效利用，完全可以基于定向钻进对工作面地质条件的探测结果，实现工作面透明化，为煤矿智能开采提供高精度的地质模型。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于底板定向梳状孔的碎软煤层透明工作面构建方法，解决的技术问题是通过底板长距离梳状定向钻进获取的精确钻探数据，对基于初始地质探测工程数据建立的工作面地质模型进行修正，形成待开采煤层透明工作面。

一种基于底板定向梳状孔的碎软煤层透明工作面构建方法，包括：

步骤1：地质探测获得建模数据来源，构建工作面初始地质模型；

步骤2：设计煤矿井下底板定向梳状孔，进行定向钻孔并收集钻探数据；

所述的煤矿井下底板定向梳状孔包括主孔和分支孔，主孔的开孔倾角大于底板岩层倾角5～10°，选择砂岩层为主孔延伸层位；

所述的分支孔由主孔预留分支点向上穿岩进入煤层，得到一个煤层底板探查点，继续沿钻孔轨迹平滑上穿煤层探查到顶板得到一个顶板探查点，获得探顶次分支孔及探底次分支孔交替行进；

步骤3：根据钻探数据得到岩性分层曲线，岩性分层曲线与钻孔轨迹联合得到目标层顶底界面数据集；

步骤4：在分层的基础上，提取各钻孔实钻轨迹上构造的位置并对工作面初始地质模型进行修正，将目标层内修正的构造进行联合，形成构造的数据集；

步骤5：根据所述目标层顶底界面数据集和构造的数据集，绘制三维空间分布即得。

可选的，所述主孔的钻孔轨迹弯曲强度不超过1°/3m；相邻探底次分支孔或探顶次分支孔间距保持在3～5m。

可选的，在满足瓦斯抽采要求下宜控制主孔间距在5～10m，，主孔采用前进式开分支的方式施工，轨迹设计时应相隔一定距离预留分支点，分支点间距不大于分支孔在煤层中延伸距离。