本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，涉及一种煤矿井下穿层钻孔水力割缝卸压评价方法。
背景技术
煤炭在我国能源消费构成中长期占70％，并将长期作为我国的主导能源。但我国煤矿瓦斯地质构造复杂，煤层具有微观空隙发育、高吸附特性，煤层的渗透率比美国平均低约3个数量级，使煤层瓦斯含量高，原始煤层瓦斯抽采难度大，煤层卸压抽采和煤储层裂隙改造是我国煤矿瓦斯抽采必须考虑的问题，对于卸压抽采主要采用保护层的方式，对于煤储层裂隙改造主要采用钻孔机械掏穴、水力扩孔、水力割缝、水力压裂、控制预裂爆破等。
高压水力割缝由于其适用于高地应力、高瓦斯、低透气性煤层工作面顺层、穿层钻孔以及石门揭煤卸压增透、冲击地压的防治，并且取得了显著的效果，得到广泛应用。
采取高压水力割缝的措施后，需要有效的方法确定割缝作业效果。目前对于水力割缝区域措施主要利用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、抽采率、抽采防突半径等从瓦斯抽采效果进行防突效果评价，而未从应力解除角度进行卸压效果进行评价，并且无法做到水力割缝效果的实时评价。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种穿层钻孔水力割卸压评价方法，克服已有技术中的不足，提供从应力解除角度进行卸压效果评价方法，实现水力割缝卸压效果的实时评价。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
穿层钻孔水力割缝卸压评价方法，包括以下步骤：
s1：穿层钻孔水力割缝等间距切割过程中，统计测定钻孔总出煤量t以及割缝总刀数c；
s2：根据钻孔总出煤量t和割缝总刀数c测算平均单刀出煤量t；
s3：用钻孔窥视仪现场考察切割缝槽的宽度d；
s4：依据平均单刀出煤量t、切割缝槽宽度d、煤的密度a测算切割半径r或采用现场考察的方式进行切割半径r确定；
s5：利用切割缝槽宽度d、割缝总刀数c、穿层钻孔见煤段长度h计算膨胀变形率γ；
s6：检测切割半径范围内煤层含水率ξ；
s7：将所述膨胀变形率γ、平均单刀出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ四项考察指标分别与预设的阈值进行比较，若均超过预设阈值，则判定穿层钻孔水力割缝卸压效果有效。
进一步，所述膨胀变形率γ利用如下公式获取：
γ＝d×c/h。
进一步，所述平均单刀出煤量t利用如下公式计算：
t＝t/(t×c)。
进一步，所述切割半径r利用如下公式获取：
其中π为圆周率，取值3.14，k为割缝后产生煤屑的碎涨系数，取值1.1～1.3，r为施工穿层钻孔半径，a为煤体密度。
进一步，所述切割半径r利用现场考察的方式时，在距水力割缝钻孔不同距离处分别施工考察钻孔，考察孔出现流水现象时，即为切割半径r。
进一步，所述检测切割半径范围内煤层含水率ξ时，至少布置两个检验测试点，分别位于测算或现场考察切割半径的中部和边缘位置。
进一步，所述膨胀变形率γ、平均单刀出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ的阈值根据施工区域的实际瓦斯地质、地应力等参数综合确定，对于能够进行考察的区域，采用实际考察的方法进行确定，对于难以考察的区域，将膨胀变形率γ、平均单刀出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ分别按照3‰、0.3t、1m、3％进行阈值取值。
本发明的有益效果：通过膨胀变形率γ、平均单刀出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ四个指标对水力割缝卸压效果进行评价，方法简便，易于操作，适用性强，实现了对煤层卸压效果的实时评价，克服了现有的煤层仅从防突角度进行效果评价的缺点，具有广泛推广运用价值。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明实施例所述的穿层钻孔割峰卸压评价方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所述的切割半径考察钻孔布置示意图；
图3为本发明实施例所述的含水率ξ考察钻孔布置示意图。
具体实施方式
附图说明：0#钻孔为水力割缝钻孔，1#～9#钻孔为考察钻孔。
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本发明中穿层钻孔水力割缝卸压效果评价方法。具体实施步骤如下：
1.穿层钻孔水力割缝等间距切割过程中，统计测定钻孔总出煤量t以及割缝总刀数c；
2.根据钻孔出煤量和割缝刀数测算平均单刀出煤量t；
3.利用钻孔窥视仪现场考察切割缝槽的宽度d；
4.采用现场考察的方式进行切割半径r确定；
5.利用切割缝槽宽度d、切割刀数c、穿层钻孔见煤段长度h计算膨胀变形率γ；
6.检测切割半径范围内煤层含水率ξ
7.将膨胀变形率γ、出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ四项考察指标分别与预设的阈值进行比较，若均超过预设阈值，则判定穿层钻孔水力割缝卸压效果良好。
在本实施例中，膨胀变形率γ利用如下公式获取：
γ＝d×c/h
在本实施例中，平均单刀出煤量t利用如下公式计算：
t＝t/(t×c)
如图2所示，在本实施例中，切割半径r利用现场考察的方式采用如下方法：在穿层钻孔实施水力割缝前施工完毕1～7#考察钻孔，1～7#考察钻孔距水力割缝钻孔的距离分别为0.5m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m、3.5m；当考察钻孔出现出水现象时，即为现场考察切割半径r。
如图3所示，在本实施例中，检测切割半径范围内煤层含水率ξ采用如下方法，在切割半径r范围内分别布置2个检验测试点，分别位于切割半径的中部和边缘位置。
在本实施例中，对于如何设置膨胀变形率γ、出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ的阈值，可以综合考虑施工区域的煤层埋深、瓦斯地质、地应力等参数确定，对于可以进行考察的区域，可以采用实际考察的方法进行确定；对于一些难以考察的区域，可以将膨胀变形率γ、出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ分别按照3‰、0.3t、1m、3％进行阈值取值。若四项指标均超过预设阈值，则判定穿层钻孔水力割缝卸压效果良好，满足卸压要求。
在本实施例中，利用现有从残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、抽采率、抽采防突半径等从瓦斯抽采效果进行防突效果评价的基础上，增加膨胀变形率γ、出煤量t、切割半径r、煤层含水率ξ的评价指标，来评价穿层钻孔水力割缝卸压效果，从而实现防突效果和卸压效果综合评价。不仅方法简单，操作方便，适用性强，而且实现了穿层钻孔水力割缝卸压效果的实时评价。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。