预抽钻孔优化设计论文 .doc

预抽钻孔优化设计论文预抽钻孔优化设计论文 论文关键字：防突措施揭煤钻场钻孔设计最小控制范围最优求值参数论文摘要：为贯彻煤矿“安全第一，预防为主，综合治理”的生产方针，钻孔的应用越来越广泛，特别是高瓦斯矿井和突出矿井的区域综合防突措施的预抽钻孔，每个钻场设计上百钻孔为使繁琐的钻场钻孔设计精确、方便、快捷，笔者根据《2009 最新版防突细则》解析了穿层钻孔预抽石门揭煤钻孔最小控制范围；分析确定了最少求值参数及其种类和最优求值参数的论证，并对其验证；以穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施钻场设计阐述验证引言《2009 最新版防突细则》第四十九条中预抽石门揭煤钻孔的最小控制范围为两个必要条件，意思不够直接明确；钻场设计繁琐，且大部分钻场设计工作者未能把钻场设计与计算机紧密结合；钻场钻孔求值参数多，求值方法多，但却未选择最优求值参数，导致设计钻孔参数不够精确笔者针对以上情况以预抽石门揭煤钻孔为例阐述了钻孔最小控制范围和最少最优求值参数，以便精确、方便、快捷的设计钻场钻孔1、钻孔最小控制范围解析《2009 最新版防突细则》第四十九条：预抽石门揭煤钻孔的最小控制范围是：石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外 12m，同时还应保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于 5m。

据以上规定可知石门揭煤钻孔最小控制范围为两个充分必要条件，即：煤层倾角 β＜45°时，最小控制范围需满足上、下帮巷道轮廓线外倾向 12m 和法向 5m，左、右两帮法向 5m；β≥45°时，最小控制范围需满足上帮巷道轮廓线外倾向 12m 和法向 5m，下帮巷道轮廓线外倾向 6m 和法向 5m，左右两帮法向 5m根据煤层空间位置关系可知：sinβ=法向控制范围/倾向控制范围，煤层倾角 β 越小，法向 5m 所控制的倾向范围越大经分析石门揭煤钻孔最小控制范围如图表 1 所示表 1 石门揭煤钻孔最小控制范围煤层倾角范围上帮轮廓线外下帮轮廓线外左、右两帮轮廓线外β≤°法向 5m法向 5m法向 5m°＜β≤°倾向 12m法向 5m法向 5mβ＞°倾向 12m倾向 6m法向 5m2、钻场情况及钻场设计煤层厚 2m，倾角 β=30°；石门揭煤巷道高 3m，宽5m，方位 α0=195°据《2009 最新版防突细则》及表 1 设计石门揭煤钻场如图 1图 1 预抽石门揭煤钻场设计图3、最少求值参数以 28 号钻孔为例，预抽钻孔立体及简化图如图 2 所示线 EC 为 28 号钻孔线，面 ABCD 为水平投影面，线AC 为钻孔水平投影线，面 ADHE 为钻孔铅垂剖面，线 ED为钻孔铅垂剖面线；α 偏 28 钻孔方位偏角，θ 为钻孔倾角，H 为穿煤孔深等钻孔参数。

图 2 预抽钻孔立体及简化图由图 1 中钻场设计剖面图，直角三角形 AED 除直角外有 5 个参数均可用 CAD 量出；由图 1 中钻场设计平面图，直角三角形 ADC 除直角外有 5 个参数均可用 CAD 量出直角三角形 ADC 与 AED 有一条公共边 AD，所以两三角形一共有９个参数，且均可量出，但量取参数是繁琐的重复过程，为此需确定最少的参数并准确的求取所需的钻孔参数如图 2 中 28 号孔空间立体简化图，经分析：需求解α 偏 28、θ28 和 H28 必须求解四面体 ACDE，而把直角三角形 AED 和 ADC 解出，四面体 ACDE 即解出直角三角形已知 2 个参数即可求解，求解两个直角三角形需 4 个参数，因为直角三角形 AED 与 ADC 有一条公共边，所以求解这两个直角三角形仅需 3 个参数，且直角三角形 AED 与 ADC各需至少一个参数，即求解钻孔 α 偏 28、θ 和 H 参数仅需3 个参数4、最少求值参数种类经上分析：已知求解参数有 9 个，为计算钻孔参数方便快捷仅需 3 个求解参数即可，直角三角形 AED 与 ADC各需至少一个参数，即一个三角形 2 个参数，另一个三角形 1 个参数。

无公共边最少求值参数种类：×C41×C21有公共边最少求值参数种类：C41×C41最少求值参数种类：×C41×C21+C41×C41=56(种)5、最优求值参数已知求解参数有 9 个：包括 4 个角度，5 条边结合图 1 与图 2 分析：1） 、方位偏角 α 偏可直接量出但每个钻孔的偏角不一，且量取角度误差较大；2） 、每个钻孔的 AC 与 DE 不一，需一一量出；3） 、1、5……25 号孔，2、6……26 号孔，3、7……27 号孔和 4、8……28 号孔的 X(CD)各均相同；4） 、1-4 号孔、5-8 号孔、9-12 号孔、13-16 号孔、17-20 号孔、21-24 号孔和 25-28 号孔的 Y 和 Z(AE)各均相同综上所述：X、Y 和 Z 为最优求值参数6、最优求值参数验证根据图 1，在 CAD 中量得 X、Y、Z 和见煤 Y’输入Eecel 中，据图 2 分析可得右边公式并输入 Excel 中可精确、方便、快捷求得穿煤深度 H、倾角 θ、方位偏角 α 偏、方位角 α、钻孔深[度 h 和见煤深度 h’ ，见表 2。