CN101614133A - 高压射流钻割一体化卸压防突方法 - Google Patents

高压射流钻割一体化卸压防突方法 Download PDF

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Abstract

一种高压射流钻割一体化卸压防突方法，将高压射流方法与钻孔施工方法相结合，实现钻进和割缝割一体化。当压控钻割钻头钻进到煤层预定位置后，在钻孔内运用压力25～35MPa、流量40～80L/min的高压射流对钻孔两侧的煤体进行切割，割缝过程中的煤流量在4～8kg/min，在钻孔两侧形成一条半径400～700mm、缝宽25mm的扁平缝槽，利用高压射流将切割下来的煤体带出孔外。采用该方法后，增加了煤体暴露面积，且扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，钻孔附近煤体得到了卸压，煤体透气性提高了200～300倍，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件。该方法煤层卸压范围大、整体卸压充分，提高抽放煤层瓦斯的能力，起到防止突出的有效作用，具有广泛的实用性。

Description

高压射流钻割一体化卸压防突方法
技术领域
本发明涉及高压射流钻割一体化卸压防突方法，尤其适用于煤矿高瓦斯低透气性突出煤层区域性卸压防突。
背景技术
煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的严重自然灾害一，随着开采深度的增加，煤层瓦斯压力和含量增大，煤质松软，煤层透气性低，瓦斯突出危险性进一步加大，突出次数日渐增多，造成的灾害也日益严重。为了消除高瓦斯低透气性突出煤层的突出危险性，我国自20世纪70年代以来对高瓦斯低透气性突出危险煤层进行了多种防突方法的探索性试验研究。
目前高瓦斯低透气性突出煤层工作面消突方法措施主要有：开采保护层、区域性瓦斯预抽、超前钻孔、深孔注水、水力冲孔、深孔松动***和深孔控制***等。各种措施在局部或多或少都起到了一定的效果，这些防突方法普遍存在着整体卸压不够充分，容易出现实施方法后效检指标超限，施工工序复杂等问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种方法简单，省时省力，卸压效果好高压射流钻割一体化卸压防突方法。
技术方案：本发明高压射流钻割一体化卸压防突方法：
(1)用钻机将带有高压密封的通孔钻杆向煤层顺层或穿层钻孔至设定位置；
(2)启动钻机进行退钻作业，同时启动高压泵站，通过钻孔内的高压密封通孔钻杆将一定压力和流量的高压射流对钻孔两侧的煤体进行边退钻边切割，使钻孔两侧形成一定宽度和高度的扁平缝槽；
(3)对煤层段进行割缝；在穿层钻孔情况下，对煤层段全长进行割缝；对煤层顺层钻孔，在距离钻孔孔口5～10m处停止割缝作业，直接退出钻杆；
(4)继续下一个钻孔的钻进、割缝作业。
所述的一定压力为25～30MPa，流量为40～80L/min；所述在钻孔两侧形成的扁平缝槽半径为400～700mm、缝宽为25mm。
有益效果：本发明将高压射流与钻孔施工相结合，实现钻进与割缝一体化，能安全有效地解决高瓦斯低透气性突出煤层开采过程中的瓦斯突出问题。钻机在进行水力割缝措施后，首先增加了煤体暴露面积，相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，达到层内自我解放，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件，其结果是造成了缝槽上下煤体的一定范围的较充分卸压，增大了煤层的透气性能；其次，割缝在煤体中形成的缝槽或空间在地应力的作用下，使缝槽周围的煤体向缝槽空间移动，因而更扩大了缝槽卸压、排瓦斯范围。由于水力割缝的切割、冲击作用，钻孔周围一部分煤体被高压水击落冲走，形成扁平缝槽空间，这一缝槽可以使周围煤体发生位移和膨张，增加了煤体中的裂隙，大大改善了煤层中的瓦斯流动状态，改变了煤体的原始应力和裂隙状况，煤体和围岩中的应力紧张状态得到一定程度缓和，达到突出潜能的大量释放，使煤岩***。这样，既削弱或消除了突出的动力，又大大改变了突出煤层的物理机械性能，因此高压射流钻割一体化卸压防突方法可以起到防止突出的有效作用。通过对高瓦斯低透气性突出煤层的钻孔、割缝的一次性完成，提高了煤层的透气性，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件。该方法增加了煤体暴露面积，且扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，钻孔附近煤体得到了卸压，煤体透气性提高了200～300倍，给煤层内部卸压、瓦斯释放和流动创造了良好的条件，该方法煤层卸压范围大、整体卸压充分，提高抽放煤层瓦斯的能力，起到防止突出的有效作用，该方法操作方便、工序简单，大大节省了工作时间，减轻了工人的工作量，具有广泛的实用性。
具体实施方式
本发明高压射流钻割一体化卸压防突方法：采用高压射流与钻孔施工相结合，实现钻进与割缝一体化，解决高瓦斯低透气性突出煤层开采过程中的瓦斯突出。首先对高瓦斯低透气性突出煤层区域的煤层用钻机向煤层顺层或穿层钻孔，钻孔采用低压水，钻孔施工与普通的钻孔施工基本一致。低压水经过钻机、钻杆输送至压控钻割钻头部位的正向喷嘴射出，与钻机共同完成钻进作业，钻进结束后，钻机停止转动，只进行退钻作业，高压供水***水压达到预定压力值25～35MPa后，根据需要，可将高压水与磨料加载***产生的磨料粒子相混合，形成液固两相流体。钻孔的钻杆为特制的具有高压密封的通孔钻杆，该钻杆可以承受20～30MPa的高压射流而不发生泄露，钻孔钻至设定位置，设定位置根据地质参数确定钻孔的深度、倾角、仰角。当压控钻割钻头钻进到煤层设定位置后，停止钻进，此时控制压控钻割钻头的低压水向高压水的切换，然后启动钻机进行退钻作业，同时启动高压泵站，在钻孔内运用压力为25～35MPa、流量为40～80L/min的高压射流对钻孔两侧的煤体进行切割，割缝过程中的煤流量在4～8kg/min，在钻孔两侧形成一条半径400～700mm、缝宽25mm的扁平缝槽，在退钻的过程中实施完成高压射流割缝作业。在穿层钻孔情况下，对煤层段全长进行割缝。针对高瓦斯低透气性煤层的顺层钻孔，为了保证作业安全和有利于对孔口进行密封抽放，需要留有一定的超前距，根据需要可以在距离孔口5～10m处停止割缝作业，直接退出钻杆。重复上述过程，继续下一个钻孔的钻进、割缝作业。

Claims (3)

1、一种高压射流钻割一体化卸压防突方法，其特征在于：
(1)用钻机将带有高压密封的通孔钻杆向煤层顺层或穿层钻孔至设定位置；
(2)启动钻机进行退钻作业，同时启动高压泵站，通过钻孔内的高压密封通孔钻杆将一定压力和流量的高压射流对钻孔两侧的煤体进行边退钻边切割，使钻孔两侧形成一定宽度和高度的扁平缝槽；
(3)对煤层段进行割缝；在穿层钻孔情况下，对煤层段全长进行割缝；对煤层顺层钻孔，在距离钻孔孔口5～10m处停止割缝作业，直接退出钻杆；
(4)继续下一个钻孔的钻进、割缝作业。
2、根据权利要求1所述的高压射流钻割一体化卸压防突方法，其特征在于：所述的一定压力为25～30MPa，流量为40～80L/min。
3、根据权利要求1所述的高压射流钻割一体化卸压防突方法，其特征在于：所述在钻孔两侧形成的扁平缝槽半径为400～700m、缝宽为25mm。
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