(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211154261.X (22)申请日 2022.09.22 (71)申请人 西山煤电 （集团） 有限责任公司 地址 030053 山西省太原市万柏林区西矿 街335号 申请人 中国矿业大 学 (72)发明人 贺志宏　刘春　刘海东　张文豪　 阴永生　张建军　刘应科　康建宏　 崔崇斌　李春仁　孙丽荣　周志强　 景建鹏　刘文文　查舰　李伟刚　 (74)专利代理 机构 徐州苏越知识产权代理事务 所(普通合伙) 32543 专利代理师 刘振祥 (51)Int.Cl. G01N 27/04(2006.01)G01N 15/08(2006.01) G01D 21/02(2006.01) G01N 1/08(2006.01) G01N 1/10(2006.01) (54)发明名称 一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方 法 (57)摘要 一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方 法， 构建扩孔区域注水系统； 在煤层注水前调节 供水压力； 利用供水泵向机械扩孔增透区域煤层 注水， 监测机械扩孔增透区域水流压力和水流 量， 待水流压力稳定并达到目标值停止压力水的 供应， 观察压力下降规律并记录数据； 根据所记 录的数据绘制压力和时间曲线； 进行注水效果检 测， 在机械扩孔增透区域两侧施工取样钻孔， 将 取样管伸入到取样钻孔的不同深度进行煤层取 样； 利用利用电阻率检测仪对样品进行电阻率的 检测， 并根据检测结果获得注水效果。 该方法工 艺简单， 操作过程便捷， 实施成本低， 便于 大面积 推广应用， 其能对注水效果进行准确可靠的检 测， 且检测结构准确， 且具有广泛的适用范围和 良好的推广价 值。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115541658 A 2022.12.30 CN 115541658 A 1.一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方法， 包括机械扩孔扰动后煤层注水效果检 测系统， 所述机械扩孔扰动后煤层注水效果检测系统由扩孔区域注水装置和煤层取样装置 组成； 所述扩孔区域注水装置包括注水管路(2)、 供水泵(3)和喷管(1)； 所述供水泵(3)的进 水口与水源连接， 其出水口通过软管(22)与注水管路(2)的进液端连接， 注水管路(2)的出 液端与喷管(1)的进液端连接； 所述注水管路(2)自上游侧向下游侧依次串接有减压阀 (15)、 三通 Ⅱ(14)、 止水阀 Ⅳ(27)、 弯角(10)、 滤水器 Ⅱ(9)、 水流量计(8)、 三通 Ⅰ(6)、 滤水器 Ⅰ(5)和止水阀 Ⅰ(4)； 所述注水管路(2)在三通 Ⅱ(14)和止水阀 Ⅳ(27)之间固定连接有与其 内腔连通的旁通管(12)； 所述三通 Ⅱ(14)上连接有水压力表 Ⅱ(11)； 所述三通 Ⅰ(6)上连接 有水压力表 Ⅰ(7)； 所述旁通管(12)上串接有止水阀 Ⅱ(13)； 所述煤层 取样装置包括取样容器(19)、 取样管(16)和串接在 取样管(16)上的取样阀门 (18)； 所述取样容器(19)一侧的侧壁上开设有样品出口， 并于样品出口处连接有可180 °旋 转的挡门(21)， 挡门(21)上设置有用于开闭控制的开关(20)， 所述取样管(16)的出口端与 取样容器(19)顶部的进样 接口通过螺纹连接； 所述取样管(16)的入口端侧壁上开设有多个 取样孔(17)； 其特征在于， 具体包括以下步骤： 步骤一： 构建扩孔区域注水系统； S11： 先在煤层中钻取一个注水钻孔(28)， 再将扩孔钻具伸入注水钻孔(28)中扩出一个 机械扩孔增透区域(25)； S12： 先将喷管(1)的出液端沿着注水钻孔(28)伸入到机械扩孔增透区域(25)的内部， 再利用注水 管路(2)连接喷管(1)和供 水泵(3)； S13： 在喷管(1)与注水钻孔(28)之间灌注封孔材 料(23)进行封孔； 步骤二： 在扩孔区域内注入压力水； S21： 关闭止水阀 Ⅰ(4)和止水阀 Ⅳ(27)， 打开止水阀 Ⅱ(13)， 开启供水泵(3)， 进行水压 调节， 当水压力表 Ⅱ(11)显示的水流压力稳定且大小满足设定值后执 行S22； S22： 开启止水阀 Ⅰ(4)和止水阀 Ⅳ(27)， 关闭止水阀 Ⅱ(13)， 进行机械扩孔增透区域 (25)煤层注水； S23： 利用水压力表 Ⅰ(7)和水流量计(8)分别监测机械扩孔增透区域(25)水流压力和水 流量， 当水压力表 Ⅰ(7)的水流压力稳定并达到 目标值P0之后， 关闭止水阀 Ⅳ(27)和供水泵 (3)， 同时观 察机械扩孔增透区域(25)的压力下降规律， 并记录水压力表 Ⅰ(7)的水流压力每 下降0.1MPa时所用的时间， 当水压力表 Ⅰ(7)的压力值稳定不变时， 停止时间和压力值的记 录； 步骤三： 数据整理； 根据所记录的数据绘制水流压力和时间的关系曲线； 步骤四： 进行注水效果检测； 经过1～2天后， 在机械扩孔增透区域(25)两侧， 每间隔3～4m施工取样钻孔(24)， 将煤 层取样装置的取样管(16)的入口端伸入到取样钻孔(2 4)的不同深度进 行煤层取样， 使煤样 经取样孔(17)进入取样管(16)， 最后收集在取样容器(19)中； 取样完毕后， 打开挡门(21)取 出样品， 再利用利用电阻率检测仪对样品进行电阻率的检测， 并根据检测结果获得注水效 果。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115541658 A 22.根据权利要求1所述的一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方法， 其特征在于， 在 步骤三中的S21中， 设定值 不大于2.5 MPa。 3.根据权利要求1或2所述的一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方法， 其特征在 于， 在步骤四中， 煤层取样装置在取样钻孔(24)中相邻的两个取样位置之间的间隔为0.5m。 4.根据权利要求3所述的一种机械扩孔扰动后煤层注水效果检测方法， 其特征在于， 在 步骤四中， 先根据不同位置煤样的电阻率来确定注水有效半径， 再根据注水有效半径的不 同对注水效果进行分级； 其中， 注水效果等级、 注水有效半径和煤样电阻率之间的关系如公 式(1)所示； 式中： ρ0表示注水 前区域煤层的电阻率均值， 单位 为Ω·m； ρ 表示注水后所 取煤样的电阻率 值， 单位为Ω·m； Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ表示注水效果 等级， 其中注水效果 等级Ⅰ级优于Ⅱ级、Ⅱ级优于Ⅲ级； r1表示满足注水效果 等级Ⅰ级的煤样位置距离注水钻孔的水平间距， 单位 为m； r2表示满足注水效果 等级Ⅱ级的煤样位置距离注水钻孔的水平间距， 单位 为m； r3表示满足注水效果 等级Ⅲ级的煤样位置距离注水钻孔的水平间距， 单位 为m。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115541658 A 3