技术领域
[0001] 本发明涉及煤岩层钻孔技术，尤其是涉及一种钻孔设计方法。
相关背景技术
[0002] 在采煤作业中，由于突出煤层掘进与石门揭煤频繁，揭煤次数多且多为突出煤层，钻孔设计工作量大，计算繁琐，耗费大量工作时间。石门揭煤包括：施工联络巷，胶带机斜巷、第二副井、胶带机大巷、回风斜巷下平巷；轨道斜巷、暗副斜井、第二副井措施巷等；在采煤作业中，通常还会包括多个突出煤层掘进工作面。
[0003] 现有的钻孔设计方法是根据地质剖面图进行设计的，由于煤层在走向和倾向存在一定的倾角，剖面图只是空间上的一个切面，不能反映巷道前方整个空间关系，所以设计的 钻孔参数与实际误差较大，造成钻孔的利用率较低，且钻孔长度根据角度换算，计算工作量大且效率底。
具体实施方式
[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0025] 参照图1，图I为本发明第一实施例提供的钻孔设计方法的流程图；
[0026] 在本发明的第一实施例中，钻孔设计方法，其特征在于，
[0027] 步骤10，确定煤层的产状和厚度；
[0028] 步骤20，根据煤层的产状和厚度确定钻孔的空间模型；
[0029] 步骤30，根据空间模型确定钻孔的角度和长度；
[0030] 步骤40，根据钻孔的有效半径和钻孔的范围确定钻孔的数量；
[0031] 步骤50，根据钻孔的类型确定钻孔的起始位置；
[0032] 步骤60，根据钻孔的角度、长度、数量和起始位置实施钻孔。
[0033] 具体地，如果在石门揭煤施工穿层钻孔，则步骤10，确定煤层的产状和厚度，具体包括：
[0034] 根据石门揭煤前法距10米外施工的前探孔，计算得出煤层的厚度及煤层与巷道法距；
[0035] 法距10米外施工的前探兼测压孔、巷道附近地质勘探钻孔资料、巷道迎头调查得到煤岩层的地质资料综合分析出煤层的产状和厚度。
[0036] 另外，如果在高（底）抽巷施工穿层钻孔，步骤10，确定煤层的产状和厚度，包括：
[0037] 根据巷道附近地质勘探钻孔资料、巷道掘进期间施工的层位控制钻孔、巷道实际调查测得的煤岩层的地质资料综合分析出煤层的产状和厚度。
[0038] 如果在突出煤层掘进工作面施工顺层钻孔，则根据现场调查的煤层产状与煤层厚度，结合根据钻孔抽采的有效半径、本次钻孔需要控制的范围，计算出钻孔的数量。
[0039] 具体地，图2和图3示出了石门接煤或高（底）抽巷施穿层钻孔3，该穿层钻孔3为钻孔由岩层钻进至煤层底板2的钻孔；图4和图5示出了石门接煤或高（底）抽巷施穿层钻孔3，该穿层钻孔3为钻孔由岩层钻进至煤层顶板I的钻孔。
[0040] 石门接煤与高（底）抽巷的穿层钻孔通用计算公式如下：
[0041] 钻孔的长度的计算公式为：L = >/m2 +N2+H2 ;
[0042] 钻孔的角度的计算公式为:r = arccos^2 + ;其中L
η V m
[0043] M = - ,N =-—。cos a cos β
[0044] 在上述计算公式中：
[0045] L为所设计的钻孔的长度；[0046] r为所设计的钻孔的倾角，也就是钻孔的长度方向与煤层顶板或底板的夹角；
[0047] M为任意钻孔长方体模型的长度；
[0048] N为任意钻孔长方体模型的宽度；
[0049] H为任意钻孔长方体模型的高度，即开孔位置距煤层顶（底）板法距，可以根据钻孔即巷道调查的资料分析获得H的参数值； [0050] α为煤岩层在巷道迎头断面4上的视倾角，巷道迎头断面4为工作人员进入巷道后，面向迎头的巷道停头位置的断面，或者是钻场的工作人员进入钻场时正对的迎头面；
[0051] β为煤岩层在巷道掘进方向上的倾角，巷道掘进方向为巷道施工的方位；
[0052] η为任意钻孔的起始位置与终止位置在巷道迎头断面上水平投影距离；η的长度值可直接在二维地质剖视图上量取，是由钻孔的控制范围和有效半径确定的，钻孔的有效半径为I. 5-2米。
[0053] m为任意钻孔的起始位置与终止位置在巷道掘进方向上水平投影距离；m的长度值可直接在二维地质剖视图上量取，是由钻孔的控制范围和有效半径确定的，钻孔的有效半径为I. 5-2米。
[0054] 根据上述钻孔的计算公式，可以计算出石门接煤与高（底)抽巷的穿层钻孔3的长度L和角度r。
[0055] 图6示出了突出煤层掘进工作面施工的顺层钻孔5，顺层钻孔5为钻孔由煤层内开孔，施工至终止位置时达到煤层顶板I、煤层底板2或煤层中，突出煤层掘进工作面施工的顺煤层钻孔通用计算公式如下：
[0056] 钻孔的长度计算公式为：L = h/cosr ；
[0057]钻孔的角度计算公式为：r = arctan [tanv*cos (w+p)]；
[0058] 其中，L为所求设计钻孔的长度；
[0059] r为所求设计钻孔的倾角；
[0060] V为煤层的真倾角，根据煤层伪倾角换算煤层的真倾角，如图7所示，tgv = tga/cos ω 或 tgv = tg a /sinr。[0061 ] w为煤层的视倾向与真倾向之间的夹角，该夹角为计算需要的中间变量；
[0062] P为钻孔方位与巷道中线的夹角，该夹角是设计钻孔的夹角；
[0063] h为任意钻孔开孔位置与终孔位置在水平面上投影距离；
[0064] 在实际应用中，可以将上述计算公式输入至EXCEL表格，根据巷道施工实际需要，控制各个参数的数据范围，将参数输入EXCEL表格，实现自动生成钻孔的各个参数，提高钻孔设计的工作效率。
[0065] 本发明实施例提供的钻孔设计方法，根据煤层的产状和厚度钻孔的空间模型，根据空间模型能够精确地确定钻孔的起始位置、长度、角度和数量等参数，能够提高钻孔的精度和钻孔的利用率，并且能够提高钻孔利用率的设计效率。
[0066] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
