Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения положения веера скважин, пробуренных в контуре выработки

Изобретение относится к горному делу и предназначено для определения пространственного положения скважин.

Известен способ определения направления скважин, включающий закрепление в скважине трубки, имитирующей направление скважины (А.с. №724024, МПК Е21В 47/02, 1968 г.).

Недостатком данного способа является невозможность определения численных значений углов наклона скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ определения положения веера скважин, пробуренных в контуре выработки, включающий расположение в устьях скважин по их осям жестких стержней с выводом концов во внутренний контур выработки, фотографирование сечения выработки в плоскости расположения скважин с последующим увеличением изображения до заданного графического масштаба по рейке-базису, замер углов наклона проекций концов стержней на вертикальную плоскость с последующим графическим построением (А.с. №717303, МПК Е21В 47/02, 1980 г.).

Однако данный способ недостаточно точно определяет пространственное определение углов заложения скважин.

Задачей изобретения является повышение точности определения пространственных углов заложения скважин.

Поставленная задача достигается тем, что способ определения положения веера скважин, пробуренных в контуре выработки, включает расположение в устьях скважин по их осям жестких стержней с выводом концов во внутренний контур выработки, фотографирование сечения выработки в плоскости расположения скважин с последующим увеличением изображения до заданного графического масштаба по рейке-базису, замер углов наклона проекций концов стержней на вертикальную плоскость с последующим графическим построением, согласно техническому решению, в выработке размещают горизонтальную базу, фотографирование осуществляют в поперечном и продольном сечениях выработки в плоскости расположения скважин, углы наклона проекции стержней определяют от горизонтальной базы, а углы наклона скважин рассчитывают по формуле:

где α - угол между горизонтальной базой и проекцией стержня на вертикальную плоскость, параллельную продольной оси выработки, град.;

β - угол между горизонтальной базой и проекцией стержня на вертикальную плоскость, перпендикулярную продольной оси выработки, град.

Использование данного изобретения позволяет повысить точность определения пространственных углов заложения скважин.

Определение углов наклона скважин от горизонтальной базы, размещаемой в выработке и получающейся на изображении, обеспечивает достоверность измеренных углов заложения скважин, так как на изображении имеется общая для всех скважин горизонтальная база, положение которой не зависит от неровностей кровли и почвы выработки, а также от пространственного положения фотоаппарата.

Осуществление фотографирования в плоскости расположения скважин в поперечном и продольном сечениях выработки позволяет получить численные значения углов наклона проекций скважины в двух перпендикулярных друг к другу плоскостях, что обеспечивает возможность рассчитать угол наклона скважин по приведенной формуле, а также построить объемную фигуру расположения скважин, например, в программе AutoCAD.

Способ поясняется графически.

На фиг. 1 показано поперечное сечение выработки с расположением стержней в скважинах, а также размещение рейки-базиса и горизонтальной базы; на фиг. 2 приведено расположение стержней в скважинах при фотографировании по оси ряда скважин, а также размещение горизонтальной базы и рейки-базиса - вид А; на фиг. 3 - то же вид Б; на фиг. 4 приведена схема измерения угла (β) между горизонтальной базой и проекцией стержня на вертикальную плоскость, перпендикулярную продольной оси выработки, а также расстояний от продольной оси выработки до устьев скважин; на фиг. 5 приведена схема измерения угла (α) между горизонтальной базой и проекцией стержня на вертикальную плоскость, параллельную продольной оси выработки, а также расстояний от оси ряда скважин до устья каждой скважины; на фиг. 6 показана схема расчета угла наклона скважин (γ), а также координат проекции верхнего торца скважины.

На чертежах представлено: скважины 1, стержни 2, контур выработки 3, горизонтальная база 4, рейка-базис 5, фотоаппарат 6, источник света 7, ось 8 в продольном сечении ряда скважин, а также в поперечном сечении выработки ось 9.

Способ осуществляется следующим образом.

В устье каждой скважины 1 пробуренных вееров вставляют прямолинейные жесткие стержни 2, соответствующие диаметру пробуренных скважин, таким образом, чтобы отрезки стержней 2 находились во внутреннем контуре выработки 3. Далее в выработке размещают горизонтальную базу 4. Разместить горизонтальную базу в выработке можно, например, навешиванием на один из стержней с помощью растяжек уравновешенной рамки, состоящей из горизонтальной базы 4 и рейки-базиса 5, а также установить горизонтальную базу на почве выработки, например, на треноге.

В качестве горизонтальной базы 4 можно использовать, например, прямоугольный уровень, длиной 1,5-2, метра, который позволяет проверить и скорректировать горизонтальность базы 4. В качестве рейки-базиса 5 можно использовать, например, маркшейдерскую рейку.

На удалении от ряда скважин, обеспечивающего охват концов стержней, а также горизонтальной базы 4 и рейки-базиса 5, устанавливается фотоаппарат 6 с источником света 7, например фотовспышкой. Синхронным включением фотоаппарата и вспышки осуществляется фотографирование сечения выработки. В качестве фотоаппарата можно использовать, например, цифровой фотоаппарат с большой глубиной резкости. Цифровой фотоаппарат может быть при обработке изображений соединен с компьютером, поэтому последующая работа с изображениями занимает минимальное время, так как можно использовать программы типа AutoCAD для графической обработки изображений по измерению углов наклона стержней и построению объемной модели расположения скважин.

Фотографирование производится в продольном сечении выработки с расположением фотоаппарата 6 по оси 8 ряда скважин, а также в поперечном сечении выработки с расположением фотоаппарата 6 по оси 9 выработки 3. Положение осей 8 и 9 предварительно фиксируется в выработке маркшейдерской съемкой и закрепляется, например, реперами.

Камеральная обработка заключается:

в приведении фотографических изображений в принятый для графических чертежей масштаб по рейке-базису 5;

измерении углов (α и β) между горизонтальной базой и проекциями стержней на вертикальную плоскость, параллельную и перпендикулярную продольной оси выработки, путем графического продолжения отображенных на фотографических изображениях жестких стержней до пересечения с горизонтальной базой 4;

измерении расстояний расположения устьев скважин от продольной оси выработки (b_скв.) и от оси ряда скважин (а_скв.);

расчете углов наклона скважин по приведенной формуле.

По полученным результатам камеральной обработки фотографических изображений определяется качество буровых работ.

Для этого, во-первых, отстраивается фактическое расположение скважин путем графического продолжения отображенных на фотографических изображениях жестких стержней из внутреннего контура выработки во внешний контур с учетом проектной длины скважин. После этого полученное плоское графическое изображение накладывается на соответствующее этому ряду скважин проектное положение скважин, построенное по проектным параметрам бурения скважин.

Оцениваются отклонения в расположении устьев и торцов скважин, углов наклона (α и β) проекций скважин, а также фактических и проектных значений углов наклона скважин (γ).

Во-вторых, отстраивается объемная модель фактического пространственного расположения скважин с использованием:

положения устьев скважин по отклонениям от продольной оси выработки (b_скв.) и от оси ряда скважин (а_скв.);

значениий углов наклона скважин (γ), длины скважин и координат положения торцов скважин (x, y, h).

Координаты торца каждой скважины и расстояние от торца скважины до точки проекции торца на горизонтальную плоскость, например, контур кровли выработки, рассчитывается по формулам:

где x - координата проекции торца скважины на горизонтальной плоскости по оси абсцисс, перпендикулярной продольной оси выработки;

y - координата проекции торца скважины на горизонтальной плоскости по оси ординат, параллельной продольной оси выработки;

h - расстояние от торца скважины до точки проекции торца на горизонтальной плоскости;

L - длина скважины.

Построенная объемная фигура фактического пространственного расположения скважин по всей выработке сравнивается с объемной фигурой проектного пространственного расположения скважин и оценивается качество буровых работ.

Использование предлагаемого способа повышает точность установления положения веера скважин, а также снижает трудоемкость полевых измерений и графических построений, повышая тем самым производительность труда маркшейдеров.