煤层底板采动破裂深度压水试验测试方法 KA T4—2023 Word版.docx

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1、IS13.1OOCXZSEO中华人民共和国矿山安全行业标准KAT42023煤层底板采动破裂深度压水试验测试方法ThemethodforwaterPumP-intestofcoa1f1oorfracturedePth2024-01-31实施2023-10-26发布国家矿山安全监察局发布目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14测试设计15测试关键参数确定16试验设备及器具27现场测试28资料整理分析与结果判别3本文件按照GBIRD标准化工作导则第1部分标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的贡任。本文件由中国煤炭工业协

2、会提出。本文件由煤炭行业煤矿安全标准化技术委员会归口。本文件起草单位中煤科工西安研究院集团清限公司华北科技学院中国矿业大学。本文件主要起草人者海东姬亚东石磊朱开鹏尹尚先穆鹏飞。本文件为首次发布。I1煤层底板采动破裂深度压水试验测试方法1范围本文件规定了煤矿井下煤层底板采动破裂深度压水测试设计测试关键参数确定弑验设备、现场试验资料整理和证实方法等。本文件适用于井工矿井倾斜及缓倾斜煤层长壁开采全部垮落法管理顶板的工作面采用压水试验进行煤层底板岩层采动破裂深度测定工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文

3、件不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单）适用于本文件。GI2H3-2ID矿井井下高压含水层探水钻探技术规范心36Ira8金属非金属地下矿山防治水安全技术规范S131-ZEB水利水电工程钻孔压水试验规程3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4测试设计测试前应编制测试设计，内容包括测试钻孔布置被验序次安排观测技术要求人员组织工作制度及安全措施等。5测试关键参数确定5钻孔设计前应根据经验公式类比等方法预计本区煤层底板的破裂最大深度及平面范围，以确定钻孔设计的参数和试验段压力。空测试地点应满足以下要求：a）综合考虑水电通风运输行人等因素设置在巷道相对安全的地段；t布置在可观测底板岩层充

4、分破坏的巷道中。田测试钻孔的布置应满足以下要求：包）应选择岩层完整地段避免揭露断层破碎带裂隙密集带岩溶洞穴等；b）测试钻孔水平投影可垂直于工作面巷道或朝向采空方向斜交于工作面巷道；o）测试钻孔不少于3个，每个钻孔设计不同的俯角和方位角，水平投影呈扇形分布，终孔位置孔间的水平投影距离为5IOm,能控制工作面底板破坏最大深度。测试方法与段长应满足以下要求：a）采前采用双栓塞法测试背景值；b）正式测试采用双栓塞法在测站位置工作面底板充分破坏后施工钻孔进行观测；O）测试段长度应按等长设计1般为母m10m,也可依据背景值测试结果调整段长相邻测试段应互相衔接,可少量重叠但不能漏段；d）受采动影响的动态测试

5、钻孔宜采用双栓塞下行法分段测试。%测试压力值确定：a）注水压力值通过试验确定以不破坏岩体结构为原则每个测试钻孔应设定同一压力值；试验时将压力计安设在与试验段连通的孔口测压管上试验段压力按公式计算：P=R1-I-PzO式中：P一作用于试验段内的压力值单位为兆帕侦；PP压力计指示压力单位为兆帕侦；Pz力计中心至压力计算零线的水柱压力，如零线位于压力计中心以上时为负值，零线位于压力计中心以下时为正值，单位为兆帕Rn）。O）压力计算零线的确定应遵守下列规定： 当地下水位在试验段以下时压力计算零线为通过试验段中点的水平线； 当地下水位在试验段以内时压力计算零线为通过地下水位以上试验段中点的水平线； 当地

6、下水位在试验段以上时压力计算零线为地下水位线。6试验设备及器具选择煤矿探放水专用钻机要求钻机性能良好配套设备齐全当孔内水压大于EMPa时，采用反压和有防喷装置的方法钻进。生止水栓塞要有足够的长度经实验止水可靠操作方便。试验水泵应压力稳定，额定压力不小于试验时孔口最大压力的倍冰泵应为无级变速泵、出水口有稳压容器，保证出水均匀供水调节阀门灵活可靠不漏水。金压力计量程范囹应为试验值R倍女倍压力计反应灵敏卸压后压力耗迅速归零。流量计的量程应为水泵额定流量的%左右流量计耐压大于试验压力的B倍应能实现连续测量。而试验设备应安排专人保管并定期进行检测标定。7现场测试71测试前应开展以下准备工作：a）试验开始

7、前对各种设备仪表的性能和工作状态进行检查发现问题立即处理；t）对测试人员进行安全技术措施培训；C）检查试验场地支护水电通风通信等准备情况,钻机测量仪器水泵等安装到位后方可运行。N钻进技术要求如下：a）按MT/T62的规定进行钻探施工并取芯编录；t）测试钻孔止水套管应采用水泥浆液固结井严格进行耐压试验遵照煤矿防治水细则规定；U）钻孔测试段宜选择清水钻进；d）钻孔施工完成后要进行测斜孔斜应满足设计要求资料处理时应考虑孔斜对结果的影响；）洗孔时钻具应下至孔底流量应达到水泵的最大能力确保试验段无岩粉及裂隙充填洗孔应至孔口回水清洁肉眼观察无岩粉时方可结束当孔口无返水时加大水泵流量；f）钻进过程中应进行漏

8、失量出水量水温及其他特殊情况的观测并记录。73测试段封隔应满足以下要求测试过程中栓塞充气水的有效压力不小于测试段最大压力。K流量观测测试过程中按以下要求进行观测：a）流量观测前调整调节阀使测试段压力达到预定值并保持稳定；t流量观测每隔Inr2而进行1次当流量无持续增大趋势且每次流量读数中最大值与最小值之差小于终值的现,或最大值与最小值之差小于1%h时,持续5hDh本阶段试验即可结束取平均值作为计算值；c）原始记录应齐全准确发现问题及时组正。石测试完成后要进行封孔封孔技术要求遵照煤矿防治水细则的规定。S资料整理分析与结果判别81根据钻探测试原始记录见附件中表1表谢钻孔参数和试验数据进行整理。盅根

9、据试验数据计算每个试验段单位压水量用吕荣值表示见公式除q=QP1。q试验段的吕荣值锤水率谭位为1u;Q试验段压入流量单位为升每分钟6）；P作用于试验段内的压力值单位为兆帕初：1试验段长度庠位为米Qo用测试曲线绘制与成果分析。绘制吕荣值q与采面距的关系曲线图，以采面距能回采线至测试孔的距离）为横坐标，以同一试验段在相同注水压力下的吕荣值隼位时间的压水量）为纵坐标：回采线位于测试孔前取正，采过后取负。按公式Q计算试验段吕荣值偏离率，测试段采后和采前吕荣值增量，并绘制各钻孔吕荣值偏离率曲线图。CPq1）X100%*根据试验地段的水文地质资料可结合下列方法综合确定采动底板最大破裂深度；a）分析表1和表

10、2依据曲线拐点，工作面底板采前采后吕荣值的变化，反映了采动对底板的破裂程度：b）以采后和采前吕荣值增量421u及开采后及开采前吕荣值的比值牛七132作为压水试验测试底板破裂深度的指标结果判别见表3。表1钻孔参数表钻场位首孔号设计方位角O实测方位角O设计倾角O实测倾角O孔深m钻孔测斜钻孔结构一开裸孔备注其他情况说明：1依据测斜结果绘制钻孔轨迹并与原钻孔设计进行对比确定钻孔实际的平面垂向位置。2整理人：审核人：日期：表2号钻孔压水试验成果一览表试验段编号自_m至m段长m试验日期试验段试验段压力MPa稳定时间min试验段压水量1试验段吕荣值1u序号试验段斜长rn垂直段长m起止时长其他情况说明：整理人：审核人：日期：表3号钻孔压水试验成果判别表试验段编号mm采前吕荣值卬采后吕荣值C1Nq8qDC1=/CI1备注