一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法

摘要

本发明提供了一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法，包括如下步骤，S1：绘制cad设计图，选定仰角最大的钻孔作为首个施工钻孔；S2：将新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置高差a、新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置平距差b、新设计钻孔与相邻已施工钻孔终孔位置斜距c依次求得，确定煤层仰俯角为B，穿层钻孔布孔间距为R；S3：将公式转换为excel能够识别的算法进行编辑；S4：将首个施工钻孔在施工期间的见煤长度L见0、穿煤长度L煤0数值填入所制定的excel表格当中；本发明可根据现场新施工钻孔参数，瞬时求得相邻钻孔参数，极大降低了人工测算量，消除了因为人为因素干预而造成的评价失真等影响，确保了钻孔设计的精准性和高效性。

说明书

技术领域

本发明涉及煤岩层钻孔技术领域，具体涉及一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法。

背景技术

穿层钻孔作为最为有效的区域防突措施，在瓦斯灾害治理当中起着至为关键的作用。尤其是在当前国内大力开展“一孔一工程”精细化管理后，更是对穿层钻孔的参数设计精准度和数据反馈及评价提出了更高的要求。以往在钻孔计算和设计的工作中，主要借助于CAD绘图和数据测量，普遍情况为一条底抽巷仅设计一组参数作为全巷道钻孔施工的设计；即便是及时根据底抽巷掘进期间的探煤资料进行单组设计，也因为严重依赖人力，需要全天候守在电脑前对井下施工情况进行绘图测量的不足而未能得到有效开展。

以往计算方法的“非自动性”不能有效有效依据现场施工情况进行设计和修正，造成了新增数据的浪费，一方面使得钻孔设计支撑数据库量过少、钻孔相互之间的设计参数缺乏系统性、连贯性，另一方面也大大降低了钻孔的设计精准度，使得大量人力物力资源遭到浪费。且由于存在人为干扰或故意修正施工参数的影响，造成钻孔的最终评价结果与实际情况不符，无法有效保证穿层钻孔评价结果的真实性。

为了消除穿层钻孔参数计算及测量的繁重任务、提高参数修正效率和与现场施工情况的契合度、杜绝人为因素对数据反馈和评价结果人为的干预，特设计了复杂条件下(煤层赋存不稳定、煤厚变化剧烈，譬如鸡窝煤)的钻孔群参数自设计、自反馈、自评价算法。

发明内容

本发明的目的为提供一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法，可以根据现场施工首个钻孔的见煤、穿煤情况，瞬时求得并修正其余钻孔的参数，极大的降低了人工测量、计算的工程量，并确保了钻孔设计的精准性和高效性。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法，包括如下步骤：

S1：绘制cad设计图，包括穿层钻孔剖面图和穿层钻孔布置断面图，在绘制的cad设计图中选定仰角最大的钻孔作为首个施工的钻孔，并测量首个施工钻孔的仰角A

S2：在cad设计图中，将新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置高差a、新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置平距差b、新设计钻孔与相邻已施工钻孔终孔位置斜距c依次测得，a利用三角函数进行计算求得，b、c可根据钻孔开孔位置和设计依据测得，并确定煤层仰俯角为B，穿层钻孔布孔间距为R，

其中，a＝c×sin(B)+L

b根据断面钻孔分布情况进行测量，若开孔位置固定，则b为定值，

c是已知固定数据；

S3：由以下公式计算得出钻孔孔深L、仰角A、见煤长度L

L

S4：将首个施工钻孔在施工期间的见煤长度L

进一步地，S4需结合CAD绘图测量工具对自动计算结果进行验证。

进一步地，对于原计划要落入被掩护巷道顶板的钻孔，可依据施工参数进行反馈并评价其终孔是否按既定计划落入预定范围，若未按既定设计落入预定范围，则自动对钻孔进行修正并补孔，并确保新补孔钻孔终孔能够按设计落入预定范围，其算法如下：

判断其是否落入巷道顶板：(H±0.5×h)≤(L

修正算法如下：

L＝((L

L

其中，H代表底板巷中心线与被掩护煤巷中心线的相对位置，h代表煤巷宽度，d

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明可以在仅仅得知现场底抽巷掘进期间的探煤情况下，快速自动计算并根据现场情况修正钻孔群的施工参数，包含仰角、见煤长度、穿煤长度、钻孔孔深、单孔冲煤量。

(2)对于原计划要落入被掩护巷道顶板的钻孔，能确保该组钻孔当中必有一个钻孔终孔落在煤巷顶板，以方便后期反验钻孔。同时根据首个钻孔施工数据反馈情况，自行调整相邻钻孔的设计参数，并根据参数调整后的钻孔施工情况来对该孔进行评价。并根据评价结果，自行决定是否需要补充增加钻孔，若需要增加钻孔则自行给出补出钻孔的设计参数等。依次如上开展链式反应，始终以最新施工钻孔反馈参数来重新设计下一个施工钻孔的参数，以满足在复杂条件下钻孔设计精度和准度能够符合现场实际变化情况，并对钻孔施工情况即时给出一个精准的评价结果。极大的提高了钻孔设计的精准性和即时性，为穿层钻孔设计的连贯性和自动性提供了技术支撑，并确保了钻孔施工情况评价的自动性和可靠性。

(3)通过在编辑的excel表格中输入井下第一个施工钻孔见煤长度及穿煤长度后，自动利用正、反三角函数将该组钻孔参数即时求得并结合实际情况进行修正，解决了以往单孔计算量大、钻孔设计与现场反馈不能及时修正的弊端。并可广泛应用于同一类型(向上穿层钻孔)钻孔的参数自动修正与计算，极大的提高了钻孔设计的精准性和高效性，为穿层钻孔设计自动化提供了技术支撑。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明实施例中cad绘制的用于选定仰角最大孔的钻孔剖面图；

图3为本发明实施例中cad绘制的用于定钻孔开孔位置的穿层钻孔布置断面图；

图4为本发明中钻孔施工合格无需补孔情况示例表；

图5为本发明中9#孔未落在被掩护巷道顶板需补孔情况示例表。

具体实施方式

如图1-5所示，一种穿层钻孔群参数自设计、自反馈、自评价方法，包括如下步骤：

S1：绘制cad设计图，包括穿层钻孔剖面图和穿层钻孔布置断面图，在绘制的cad设计图中选定仰角最大的钻孔作为首个施工的钻孔，本实施例图2中仰角最大钻孔孔号为13#孔，该孔的仰角需要在cad上进行测量，并标记该角度为A

S2：在cad设计图中，将新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置高差(长度标定为a)、新设计钻孔与相邻已施工钻孔的开孔位置平距差(长度标定为b)、新设计钻孔与相邻已施工钻孔终孔位置斜距(长度标定为c)依次测得，a利用三角函数进行计算求得，b、c可根据钻孔开孔位置和设计依据测得，并确定煤层仰俯角为B，穿层钻孔布孔间距为R，

其中，a＝c×sin(B)+L

b根据断面钻孔分布情况进行测量，若开孔位置固定，则b为定值，

c是已知固定数据；

S3：由以下公式计算得出钻孔孔深L、仰角A、见煤长度L

L

本步骤自动化算法转化为excel公式表示如下(以1#孔为例进行转化)：

L1＝1+(((B2+E2)*SIN(RADIANS(B16))+1.84-72*SIN(RADIANS(G2)))^2+(-0.99+72*SIN(RADIANS(90-G2)))^2)^0.5

A1＝DEGREES(ATAN((((B2+E2)*SIN(RADIANS(B16))+1.84-72*SIN(RADIANS(G2)))/(-0.99+72*SIN(RADIANS(90-G2))))))

L煤1＝B2*SIN(RADIANS(180-B16-G2))/SIN(RADIANS(B4+G2))

L见1＝C4-1-E4

t1＝B2*SIN(RADIANS(B16-G2))*6*90*1.4*0.03*E4/(SUM(E4:E22))

S4：将首个施工钻孔在施工期间的见煤长度L

对于原计划要落入被掩护巷道顶板的钻孔，可依据施工参数进行反馈并评价其终孔是否按既定计划落入预定范围，若是未按既定设计落入预定范围，则自动对钻孔进行修正并补孔，并确保新补孔钻孔终孔能够按设计落入预定范围，其算法如下：

判断其是否落入巷道顶板：(H±0.5×h)≤(L

修正算法如下：

L＝((L

L

其中，H代表底板巷中心线与被掩护煤巷中心线的相对位置，h代表煤巷宽度，d