第159部MTT 865-2000 导水裂缝带高度的钻孔冲洗液漏失量观测方法.pdf

ICS 73-010 D04 备案号6143-2000 T 中华人民共和国煤炭行业标准 MT厅865-2000 导水裂缝带高度的钻孔冲洗液 漏失量观测方法 Measuring on height of water flowing fractured zone using loses of drilling fluid 2000一01.-18发布2000-05-01实施 国家煤炭工业局发布 MTrr 865-2000 前 煤层开采后，测定覆岩导水裂缝带高度是为了更加合理地留设防水煤柱，最大限度地解放水体 下被压煤炭资源的一项重要技术工作。我国从50年代末期开始采用钻孔冲洗液漏失量观测方法测定 导水裂缝带高度，先后在100多个矿井、数百个工作面测定了上千个钻孔，完成相关研究课题儿十 项，解放了数亿吨水体下被压煤量。本标准是在多年来的实践工作基础上编制的，对钻孔冲洗液漏 失量观测方法在钻孔布置、钻孔施工、钻孔测量段要求、测量项目、测量仪器、测量方法和数据处 理等方面作了统一的规定o 本标准的附录A为提示的附录。 本标准由国家煤炭工业局行业管理司提出。 本标准由煤炭工业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。 本标准由煤炭科学研究总院北京开采研究所负责起草。 本标准主要起草人文学宽、康永华、耿德庸。 本标准委托煤炭科学研究总院北京开采研究所负责解释。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 中华人民共和国煤炭行业标准 导水裂缝带高度的钻孔冲洗液漏失量观测方法 1 范围 Measuring metbod on beigbt of water flowing fractured zone using loses of drilling fluid MT厅865-20∞ 本标准规定了在煤矿采空区上方，用钻探的方法，通过观测钻进过程中钻孔冲洗液的漏失量及 其变化来确定覆岩导水裂缝带高度的常规观测项目、钻孔布置、钻孔施工、钻孔测量段要求、测量方 法和数据处理方法等。 本标准适用于煤矿采空区上方通过钻孔冲洗液漏失量观测方法测定覆岩导水裂缝带的高度。 2 观测项目及仪器 用钻孔冲洗液漏失量观测方法测定覆岩导水裂缝带高度的常规观测项目及相应的观测内容、观 测仪器见表10 表l观测项目及仪器 观测项目观测内 廿，在旨 观测仪器、工具 冲洗液漏 水源箱内原有水量、钻进过程中加入水量、 失量 水源箱内剩余水量、测量时间、钻进的进尺浮，标只、秒表、测尺、钻杆 数、孔深 孔内水位 每次下钻前孔内水位、每次起钻后孔内水 测钟、测绳、秒表、电测深仪 位。停钻期间孔内水位、观测时间 冲洗液 冲洗液不能返回水源箱时的钻孔深度、时 循环中断 间。如采用注水位冲洗液循环正常，则应记毛与杆、测尺、衫、表 录注入水量 向钻孔内吸风或tL斯涌Hl、掉钻、卡钻、钻 异常现象 具振动及相应的孔深 钻具、测尺 岩芯鉴定 全岩取芯、岩层层位、岩性、倾角、破碎状 态 3 观测钻孔设计及施工 3.1 钻孔设计3.1.1孔位 3.1.1.1 水平、缓倾斜煤层孔位 水平、缓倾斜煤层观测钻孔的孔位布置方式见图10 国家煤炭工业局2000-01-18批准 观测精度 孔深误差 0.15 浮标尺读数误差 5mm 进尺读数误差 10mrn 水位深度误差一 30m ←斗 孔2命孔4 孔5 命孔3 4 1一始采线2一回风巷3一终采线4一运输苍 图1水平、缓倾斜煤层观测钻孔布置示意图 坚直钻孔均布置在采空区上方，要求钻孔所在采空区范围沿走向和倾向的长度均大于50m;开采 厚度变化不大钻孔距回采工作面的始采线应大于30m，距终采线大于15m，并在回风巷和运输巷以 内。 俯斜钻孔参照坚直钻孔要求布置。 3.1.1.2 急倾斜煤层孔位 坚直钻孔均布置在采空区上方，要求钻孔所在采空区范围沿走向和l倾向的长度均大于50m;钻孔 距始采线和终采线均大于10m，并在回风巷和运输巷以内。俯斜钻孔参照坚直钻孔要求布置。 3.1.2孔数 观测导水裂缝带最大高度及岩层破坏特征时，观测孔至少为2个，见图1中孔1和孔3;观测导 水裂缝带高度及岩层破坏特征在工作面倾斜方向上的分布形态时，其观测孔数不得少于3个，见图1 中孔1、孔2、孔3;观测导水裂缝带高度及岩层破坏特征在工作面走向和倾斜方向上的分布形态时， 观测孔数不得少于5个。必要时，应在采前施工对比孔12个。 3.1.3孔径 地面钻孔进入基岩观测段的孔径不得小于91mm。井F钻孔孔径不得小于60mm。 3.2 钻孔施工 根据覆岩的软硬程度，钻孔施工应滞后回采时间12个月。覆岩偏软时，则滞后时间偏短。 3.2.1 钻孔非观测段下套管止水 在钻孔穿过松散层或其它上部岩层达到基岩预定的止水段后，则要对观测段以上的孔段下套管 止水。止水段要求在基岩稳定的隔水层中，高度不少于5m。 下套管止水后应扫孔、洗孔至水清，扫孔超过套管底口以下的深度不小子200mm，然后对止水效 果进行检查，管内水位变化经过他不大于40mm为lt水合格。 3.2.2钻孔观测段钻进 基岩观测段内钻进必须用清水做冲洗液，每个回次的长度不得超过钮，在裂缝带不得超过2m。 观测段钻进时，在未进入预计的导水裂缝带之前如遇原生裂隙带或含水带等地层异常引起钻孔 冲洗液漏失量明显变化，则应采取堵漏措施，然后方可继续钻进。 3.2.3终孔 孔底到达观测区所采煤层底板时或孔底进入垮落带井已知煤层底板标高时方可终孔。 2 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MTrr 865一2000 3.2.4封孔 全孔钻进完毕且观测、测井工作结束后，起拔套管后应对钻孔进行封闭，垮落带顶点以上孔段 全部用水泥封墙。 4 观测方法 4.1 冲洗液漏失量观测 4.1.1 观测系统 观测系统见图2。要求水源箱、循环槽、沉淀池不得漏水，水源箱和沉淀池容积均为不小于1m X 1mX 1m的正方体，水源箱内安设浮标式水位测尺。 4.1.2观测方法 1 2 可「 .J L l一钻孔2一循环槽3一沉淀池4一浮标式水位测尺5一水源箱 图2冲洗液漏失量观测系统示意图 开钻后，当冲洗液形成循环时，测定一次水源箱的水位，并记录开钻时间、钻孔深度，每钻进O.5m 再测定和记录一次。当漏失量变大时，可缩短为O.3m测定和记录一次。完成一个回次以后，再测定 和记录一次。并用钢尺测出该回次的实际进尺章，测定结果填入附录A的农A1中。 4.2孔内水位观测 在观测段钻进时，每次起钻后F钻前均测定钻孔内水位。当停钻时间较长时，应每隔510min 观测一次水位。观测数据填入附录A的表A2中o 4.3钻孔冲洗液循环中断状况的观测 当冲洗液循环中断时，及时记录孔深和时间，并填入附录A的表A1中，当冲洗液恢复循环时， 同样记录孔深与时间。 4.4异常现象的观测 当钻进到裂缝带时，每次起钻后，如有向钻孔内吸风或瓦斯涌出等现象时，应记录当时的钻孔 深度。并将表1所列的异常现象填入附录A的表A3中。 4.5岩芯鉴定 观测段的取芯率要求不低于75，并要求准确判断岩层的层位、岩性、倾角及描述岩芯的破碎状 况，并将资料填入附录A的表A3中。 4.6注水试验 3 w w w . b z f x w . c o m MT rr 865-2000 当钻孔内冲洗液循环中断时，应将钻具提出孔外，然后用泵直接向孔内注入清水，再通过水源 箱测定水量的漏失情况，并将观测数据填入附录A的表Al中。试验时要求注入量大子漏失量。 5 观嚣tl数据处理 5.1 冲洗液漏失量计算 a单位时间冲洗液漏失量按1式计算 g{十QJ 式中Qt一一-单位时间漏失量，L/s; Ql一一水源箱内原有水量L; Qz一-一钻进过程中加入水量L; Qa一一水源箱内剩余7}量，L; 「一时间So b单位时间和单位进尺的冲洗液漏失量按2式计算 .....1 岛号2 式中Q阳一一单位时间和单位进尺漏失量，L/s. m; k一一进尺mo 以上计算均以每个回次单独计算，其计算结果填入附录A的表Al中，并将冲洗液漏失量与钻孔 深度关系曲线绘入附录A的表A3中。 5.2 水位观测资料的整理与计算 计算起钻后、下钻前的水位变化速度，填入附录A的表A2中，并将钻孔水位与孔深关系曲线绘 入附录A的表A3中。 5.3注水试验资料的整理与计算 按公式1计算做注水试验时的漏失量。并绘出注水量随时间变化的关系曲线。 6 导水裂缝带顶点及高度的确定 导水裂缝带由裂缝带和垮落带上F两部分组成。 6.1 裂缝带顶点的确定 钻孔内导水裂缝带的顶点根据以下3个方面的资料并加以综合分析确定 a冲洗液漏失量显著增加，并且基本上呈现出随钻孔深度增加而增加的趋势或者冲洗液全部 漏夫，经堵漏后再向下钻进时仍然如此。在一般情况下，应采取对比方法，即与对比孔和l本孔的正常 段漏失量比较确定之。 b钻孔水位显著降低，水位下降速度加快，有的甚至孔内无水。 c岩芯有纵向裂缝及钻孔有轻微吸风现象。 6.2 垮落带顶点的确定 钻孔内垮落带的顶点应根据以F4个方面的资料并加以综合分析确定 a掉钻次数频繁 b钻进速度时快时慢，有时发生卡钻及钻具振动力日剧现象 c钻孔有明显的吸风现象 d岩芯破碎，采取率很低，有纵向裂缝和劈开的岩芯增多，岩芯层理、倾角紊乱等。 6.3 导水裂缝带高度的确定 用钻孔所对应的开采煤层顶板的垂直深度减去裂缝带顶点所对应采前的垂直深度得出导水 4 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m MTrr865-20∞ 裂缝带的高度。 6.4垮落带高度的确定 垮落带是包括在裂缝带之内的，其高度为钻孔所对应的开采煤层顶板的垂直深度减去垮落带顶 点所对应来前的垂直深度。 5 w w w . b z f x w . c o m MT厅865一2000 附录A 提示的附录 观测数据记录和数据处理结果表 各观测项目的数据记录表格见表Al和表A2，各种观测资料的处理结果记录见表A3。 表Al钻孔冲洗液漏失量观测记录表 钻孔号观测日期z观测记录 钻进时间水源箱水位 孔深进尺 mln mln 冲洗液漏失量 各 m m 开始结束用时钻前钻后下降 单位时间漏失量单位时间、单位进尺漏失量 注 L/s L/s m 注孔深“栏记录开钻时的孔深。 表A2钻孔水位观测记录表 钻孔号z观测日期z观测记录z 观测时间水位深度 水位下降速度 备注 孔深 皿lnm m/min m 二」 」一 一 一 表A3观测资料处理结果汇总表 冲洗液漏失量与孔深关系曲线水位与孔深关系曲线 层 孔深 钻孔 z‘AuA斗t，d、 岩性描述、异常 冲洗液漏失量孔内水位深度 柱状长度 位 m 1200 岩芯鉴定现象 O 10 20 30 40 50 。100 150 200 囚 注冲洗液漏失量“和“水位深度“栏中的横线刻度要根据各钻孔的实际量值标注。 6 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载