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ICS13.100CCSE09中華人民共和國(guó)礦山安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)KA/T4—2023煤層底板采動(dòng)破裂深度壓水試驗(yàn)測(cè)試方法Themethodforwaterpumpintestofcoalfloorfracturedepth2023-10-26發(fā)布2024-01-31實(shí)施國(guó)家礦山安全監(jiān)察局發(fā)布ⅠKA/T4—2023前言 Ⅱ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14測(cè)試設(shè)計(jì) 15測(cè)試關(guān)鍵參數(shù)確定 16試驗(yàn)設(shè)備及器具 27現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試 28資料整理分析與結(jié)果判別 3ⅡKA/T4—2023本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)提出。本文件由煤炭行業(yè)煤礦安全標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口。本文件起草單位:中煤科工西安研究院(集團(tuán))有限公司、華北科技學(xué)院、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。本文件為首次發(fā)布。1KA/T4—2023煤層底板采動(dòng)破裂深度壓水試驗(yàn)測(cè)試方法1范圍本文件規(guī)定了煤礦井下煤層底板采動(dòng)破裂深度壓水測(cè)試設(shè)計(jì)、測(cè)試關(guān)鍵參數(shù)確定、試驗(yàn)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、資料整理和證實(shí)方法等。本文件適用于井工礦井傾斜及緩傾斜煤層長(zhǎng)壁開采、全部垮落法管理頂板的工作面采用壓水試驗(yàn)進(jìn)行煤層底板巖層采動(dòng)破裂深度測(cè)定工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T24505—2009礦井井下高壓含水層探水鉆探技術(shù)規(guī)范AQ2061—2018金屬非金屬地下礦山防治水安全技術(shù)規(guī)范SL31—2003水利水電工程鉆孔壓水試驗(yàn)規(guī)程3術(shù)語(yǔ)和定義本文件沒(méi)有需要界定的術(shù)語(yǔ)和定義。4測(cè)試設(shè)計(jì)測(cè)試前應(yīng)編制測(cè)試設(shè)計(jì),內(nèi)容包括:測(cè)試鉆孔布置、試驗(yàn)序次安排、觀測(cè)技術(shù)要求、人員組織、工作制度及安全措施等。5測(cè)試關(guān)鍵參數(shù)確定5.1鉆孔設(shè)計(jì)前應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式、類比等方法預(yù)計(jì)本區(qū)煤層底板的破裂最大深度及平面范圍,以確定鉆孔設(shè)計(jì)的參數(shù)和試驗(yàn)段壓力。5.2測(cè)試地點(diǎn)應(yīng)滿足以下要求:a)綜合考慮水、電、通風(fēng)、運(yùn)輸、行人等因素,設(shè)置在巷道相對(duì)安全的地段;b)布置在可觀測(cè)底板巖層充分破壞的巷道中。5.3測(cè)試鉆孔的布置應(yīng)滿足以下要求:a)應(yīng)選擇巖層完整地段,避免揭露斷層破碎帶、裂隙密集帶、巖溶洞穴等;b)測(cè)試鉆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;c)測(cè)試鉆孔不少于3個(gè),每個(gè)鉆孔設(shè)計(jì)不同的俯角和方位角,水平投影呈扇形分布,終孔位置孔間的水平投影距離為5m~10m,能控制工作面底板破壞最大深度。5.4測(cè)試方法與段長(zhǎng)應(yīng)滿足以下要求:2KA/T4—2023a)采前采用雙栓塞法測(cè)試背景值;b)正式測(cè)試采用雙栓塞法,在測(cè)站位置工作面底板充分破壞后,施工鉆孔進(jìn)行觀測(cè);c)測(cè)試段長(zhǎng)度應(yīng)按等長(zhǎng)設(shè)計(jì),一般為0.5m~1.0m,也可依據(jù)背景值測(cè)試結(jié)果調(diào)整段長(zhǎng),相鄰測(cè)試段應(yīng)互相銜接,可少量重疊,但不能漏段;d)受采動(dòng)影響的動(dòng)態(tài)測(cè)試鉆孔,宜采用雙栓塞下行法分段測(cè)試。5.5測(cè)試壓力值確定:a)注水壓力值通過(guò)試驗(yàn)確定,以不破壞巖體結(jié)構(gòu)為原則,每個(gè)測(cè)試鉆孔應(yīng)設(shè)定同一壓力值;b)試驗(yàn)時(shí)將壓力計(jì)安設(shè)在與試驗(yàn)段連通的孔口測(cè)壓管上,試驗(yàn)段壓力按公式(1)計(jì)算:P=PP+PZ…………(1)式中:P—作用于試驗(yàn)段內(nèi)的壓力值,單位為兆帕(MPa);PP—壓力計(jì)指示壓力,單位為兆帕(MPa);PZ—壓力計(jì)中心至壓力計(jì)算零線的水柱壓力,如零線位于壓力計(jì)中心以上時(shí)為負(fù)值,零線位于壓力計(jì)中心以下時(shí)為正值,單位為兆帕(MPa)。c)壓力計(jì)算零線的確定應(yīng)遵守下列規(guī)定:·當(dāng)?shù)叵滤辉谠囼?yàn)段以下時(shí),壓力計(jì)算零線為通過(guò)試驗(yàn)段中點(diǎn)的水平線;·當(dāng)?shù)叵滤辉谠囼?yàn)段以內(nèi)時(shí),壓力計(jì)算零線為通過(guò)地下水位以上試驗(yàn)段中點(diǎn)的水平線;·當(dāng)?shù)叵滤辉谠囼?yàn)段以上時(shí),壓力計(jì)算零線為地下水位線。6試驗(yàn)設(shè)備及器具6.1選擇煤礦探放水專用鉆機(jī),要求鉆機(jī)性能良好,配套設(shè)備齊全;當(dāng)孔內(nèi)水壓大于1.5MPa時(shí),采用反壓和有防噴裝置的方法鉆進(jìn)。6.2止水栓塞要有足夠的長(zhǎng)度,經(jīng)實(shí)驗(yàn)止水可靠、操作方便。6.3試驗(yàn)水泵應(yīng)壓力穩(wěn)定,額定壓力不小于試驗(yàn)時(shí)孔口最大壓力的1.5倍;水泵應(yīng)為無(wú)級(jí)變速泵、出水口有穩(wěn)壓容器,保證出水均勻;供水調(diào)節(jié)閥門靈活可靠、不漏水。6.4壓力計(jì)量程范圍應(yīng)為試驗(yàn)值1.2倍~1.4倍,壓力計(jì)反應(yīng)靈敏,卸壓后壓力能迅速歸零。6.5流量計(jì)的量程應(yīng)為水泵額定流量的80%左右,流量計(jì)耐壓大于試驗(yàn)壓力的1.3倍,應(yīng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量。6.6試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)安排專人保管,并定期進(jìn)行檢測(cè)、標(biāo)定。7現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試7.1測(cè)試前應(yīng)開展以下準(zhǔn)備工作:a)試驗(yàn)開始前,對(duì)各種設(shè)備、儀表的性能和工作狀態(tài)進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即處理;b)對(duì)測(cè)試人員進(jìn)行安全技術(shù)措施培訓(xùn);c)檢查試驗(yàn)場(chǎng)地支護(hù)、水、電、通風(fēng)、通信等準(zhǔn)備情況,鉆機(jī)、測(cè)量?jī)x器、水泵等安裝7.2鉆進(jìn)技術(shù)要求如下:a)按MT/T632的規(guī)定進(jìn)行鉆探施工,并取芯編錄;b)測(cè)試鉆孔止水套管應(yīng)采用水泥漿液固結(jié),并嚴(yán)格進(jìn)行耐壓試驗(yàn),遵照《煤礦防治水細(xì)則》規(guī)定;c)鉆孔測(cè)試段宜選擇清水鉆進(jìn);d)鉆孔施工完成后要進(jìn)行測(cè)斜,孔斜應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,資料處理時(shí)應(yīng)考慮孔斜對(duì)結(jié)果的影響;e)洗孔時(shí)鉆具應(yīng)下至孔底,流量應(yīng)達(dá)到水泵的最大能力,確保試驗(yàn)段無(wú)巖粉及裂隙充填,洗孔應(yīng)3KA/T4—2023至孔口回水清潔,肉眼觀察無(wú)巖粉時(shí)方可結(jié)束,當(dāng)孔口無(wú)返水時(shí),加大水泵流量;f)鉆進(jìn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行漏失量、出水量、水溫及其他特殊情況的觀測(cè)并記錄。7.3測(cè)試段封隔應(yīng)滿足以下要求:測(cè)試過(guò)程中栓塞充氣(水)的有效壓力不小于測(cè)試段最大壓力。7.4流量觀測(cè),測(cè)試過(guò)程中按以下要求進(jìn)行觀測(cè):a)流量觀測(cè)前調(diào)整調(diào)節(jié)閥,使測(cè)試段壓力達(dá)到預(yù)定值并保持穩(wěn)定;b)流量觀測(cè)每隔1min~2min進(jìn)行1次,當(dāng)流量無(wú)持續(xù)增大趨勢(shì)且每次流量讀數(shù)中最大值與最小值之差小于終值的10%,或最大值與最小值之差小于1L/min時(shí),持續(xù)5min~10min,本階段試驗(yàn)即可結(jié)束,取平均值作為計(jì)算值;c)原始記錄應(yīng)齊全、準(zhǔn)確,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。7.5測(cè)試完成后要進(jìn)行封孔,封孔技術(shù)要求遵照《煤礦防治水細(xì)則》的規(guī)定。8資料整理分析與結(jié)果判別8.1根據(jù)鉆探、測(cè)試原始記錄(見附件中表1、表2)對(duì)鉆孔參數(shù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。8.2根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算每個(gè)試驗(yàn)段,單位壓水量用呂榮值表示,見公式(2):q=Q/P×L(2)q—試驗(yàn)段的呂榮值(透水率),單位為L(zhǎng)u;Q—試驗(yàn)段壓入流量,單位為升每分鐘(L/min);P—作用于試驗(yàn)段內(nèi)的壓力值,單位為兆帕(MPa);L—試驗(yàn)段長(zhǎng)度,單位為米(m)。8.3測(cè)試曲線繪制與成果分析。繪制呂榮值q與采面距的關(guān)系曲線圖,以采面距(指回采線至測(cè)試孔的距離)為橫坐標(biāo),以同一試驗(yàn)段在相同注水壓力下的呂榮值(單位時(shí)間的壓水量)為縱坐標(biāo);回采線位于測(cè)試孔前取正,采過(guò)后取負(fù)。按公式(3)計(jì)算試驗(yàn)段呂榮值偏離率,測(cè)試段采后和采前呂榮值增量,并繪制各鉆孔呂榮值偏離率曲線圖。(Δq/q1)×100%(3)8.4根據(jù)試驗(yàn)地段的水文地質(zhì)資料,可結(jié)合下列方法綜合確定采動(dòng)底板最大破裂深度;a)分析表1和表2,依據(jù)曲線拐點(diǎn),工作面底板采前、采后呂榮值的變化,反映了采動(dòng)對(duì)底板的破裂程度;b)以采后和采前呂榮值增量Δq≥0.2Lu及開采后及開采前呂榮值的比值q2/q1≥2作為壓水試驗(yàn)測(cè)試底板破裂深度的指標(biāo),結(jié)果判別見表

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