CN111140167A - 一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法 - Google Patents

一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，第一级钻孔钻进至弱胶结砂砾岩含水层顶界面，安装套管、注浆加固；第二级钻孔钻进至弱胶结砂砾岩含水层底界面，安装筛管；第三级钻孔钻进至与井下要开采煤层形成的巷道顶板贯通，安装套管、注浆加固；在钻孔下套管口通过螺旋丝扣连接阀门进行控制放水。本发明的有益效果：改变了传统的井下疏放水钻孔施工方法，在地面施工直通放水钻孔与井下巷道顶板贯通，贯穿整个弱胶结砂砾岩含水层对顶板含水层中的水进行疏放，提高了疏放效果，降低了顶板含水层突水风险，可广泛应用在煤矿开采、灾害防治技术领域。

Description

一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法
技术领域
本发明涉及煤矿开采、灾害防治技术领域，具体是指一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法。
背景技术
新疆伊犁矿区含煤地层为侏罗系地层，煤层赋存具有典型的浅埋深、薄基岩、厚煤层特征，且顶板普遍发育有一层弱胶结砂砾岩含水层，是煤层开采的主要水害因素。前期采用井下施工顶板放水钻孔对弱胶结砂砾岩含水层中的水进行疏放，存在施工过程中钻进困难、施工效率低、钻孔缩径严重、套管无法安装到位的问题，钻孔进入弱胶结砂砾岩含水层2～5米时无法钻进且卡钻事故频发，钻孔无法贯穿整个含水层，单孔涌水量最大仅1m3/h，放水效果差，造成矿井煤层顶板弱胶结砂砾岩含水层水害严重危及矿井安全生产，导致矿井无法进行正常生产。
新疆伊犁矿区开发起步较晚，矿区水文地质条件特殊，尚无可借鉴的水害防治经验，顶板弱胶结砂砾岩含水层水害是矿井安全生产的最大安全隐患。如无法解决顶板含水层水害威胁，伊犁矿区新建大型井工矿井将难以生存，造成巨额投资的付之东流；同时造成伊犁矿区数十亿煤炭资源储量的浪费。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，包括以下步骤：
(1)使用第一钻头从地面开孔钻进至弱胶结砂砾岩含水层顶界面，后采用第一扩孔钻头进行扩孔，得到第一级钻孔，扩孔完成后对第一级钻孔进行清洗；
(2)向第一级钻孔内安装第一套管至第一级钻孔孔底，第一套管高出地面孔口200mm，将搅拌好的水泥浆使用注浆泵对第一套管进行壁后注浆；
(3)待水泥浆凝固后，使用第一钻头从第一级套管内钻进至弱胶结砂砾岩含水层底界面，得到第二级钻孔，对第二级钻孔进行清洗；
(4)向第二级钻孔内安装筛管至第二级钻孔孔底，筛管下端头为收缩状的喇叭口；
(5)使用第二钻头从筛管内钻进至与井下巷道顶板贯通，得到第三级钻孔；
(6)向第三级钻孔内安装第二套管，第二套管上端头为外扩状的喇叭口，与筛管下端头喇叭口配套连接，之间填入膨胀橡胶进行止水，第二套管下端头为螺旋丝扣，第二套管伸出巷道顶板以下200mm，将搅拌好的水泥浆使用注浆泵从井下对第二套管进行壁后注浆；
(7)待水泥浆凝固后，在第二套管下端头通过螺旋丝扣安装阀门进行控制放水。
进一步地，所述步骤(1)中第一钻头为
Figure BDA0002314998620000021
复合片钻头，第一扩孔钻头为
Figure BDA0002314998620000022
扩孔钻头。
进一步地，所述步骤(2)中第一套管直径为
Figure BDA0002314998620000023
壁后注浆为将注浆细管***第一套管外壁与第一级钻孔孔壁之间，连接注浆泵将水泥浆泵入套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙中对第一套管进行加固。
进一步地，所述步骤(4)中筛管直径为
Figure BDA0002314998620000024
筛管壁上为条形孔，筛管下端头收缩状的喇叭口最小直径为100mm。
进一步地，所述步骤(5)中第二钻头为
Figure BDA0002314998620000025
复合片钻头。
进一步地，所述步骤(6)中第二套管直径为
Figure BDA0002314998620000026
第二套管上端头外扩状的喇叭口最大直径为105mm，壁后注浆为将注浆细管***第二套管外壁与第三级钻孔孔壁之间，并将钻孔下孔口处套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙用黄麻封堵100mm防止漏浆，连接注浆泵将水泥浆泵入对第二套管进行加固。
采用以上结构后，本发明具有如下优点：
本发明的弱胶结砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法颠覆了以往顶板含水层放水钻孔从井下施工的传统，本发明从地面开孔钻进与井下巷道顶板贯通，贯穿整个弱胶结砂砾岩含水层对含水层中的水进行疏放，改善了以往井下放水钻孔施工难度大、施工效率低，孔径收缩严重、套管安装困难，施工过程中卡钻频发、成孔率低，钻孔水量小、放水过程中易堵孔，疏放水效果差的缺点；
采用本发明的直通放水钻孔施工方法后单孔放水量明显增加，对顶板弱胶结砂砾岩含水层疏放效果明显，保障了煤层开采过程中顶板弱胶结砂砾岩含水层防水安全。
附图说明
图1是一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法的示意图；
图2是图1中A处的放大图。
如图所示：1-地面；2-弱胶结砂砾岩含水层顶界面；3-第一级钻孔；4-第一套管；5-水泥浆；6-第二级钻孔；7-弱胶结砂砾岩含水层底界面；8-筛管；9-筛管下端头喇叭口；10-第二套管上端头喇叭口；11-膨胀橡胶；12-井下巷道顶板；13-第三级钻孔；14-第二套管；15-螺旋丝扣；16-阀门；17-弱胶结砂砾岩含水层；18-隔水层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1～2，本实施例公开一种弱胶结砂砾岩含水层17下煤层开采的施工方法，具体为直通钻孔放水方式，包括以下步骤：
(1)先使用
Figure BDA0002314998620000031
第一钻头从地面开孔钻进至弱胶结砂砾岩含水层顶界面2，后采用
Figure BDA0002314998620000034
第一扩孔钻头进行扩孔，得到
Figure BDA0002314998620000032
第一级钻孔3，第一级钻孔深度40m，扩孔完成后对第一级钻孔3进行清洗；
(2)向第一级钻孔内安装
Figure BDA0002314998620000033
第一套管4至第一级钻孔孔底，第一套管高出地面孔口200mm，将注浆细管***第一套管外壁与第一级钻孔3孔壁之间，连接注浆泵将水泥浆5泵入套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙中对第一套管4进行加固；
(3)待水泥浆凝固24小时后，使用
Figure BDA0002314998620000035
第一钻头从第一级套管内钻进至弱胶结砂砾岩含水层底界面7，得到
Figure BDA0002314998620000036
第二级钻孔6，第二级钻孔深度90m，对第二级钻孔进行清洗；
(4)向第二级钻孔6内安装
Figure BDA0002314998620000037
筛管8至第二级钻孔孔6底，筛管壁为条形孔，筛管8下端头为收缩状的喇叭口，喇叭口长度300mm，最小直径为100mm；
(5)使用
Figure BDA0002314998620000038
第二钻头从筛管内钻进至与井下巷道顶板12贯通，得到
Figure BDA00023149986200000310
第三级钻孔13，第三级钻孔13深度15m；
(6)向第三级钻孔13内安装
Figure BDA0002314998620000039
第二套管14，第二套管14上端头为外扩状的喇叭口，第二套管14上端头喇叭口10长度300mm，最大直径为105mm，与筛管下端头喇叭口9配套连接，之间填入膨胀橡胶11进行止水，第二套管14下端头为长100mm螺旋丝扣15，第二套管14伸出巷道顶板以下200mm，将细管***第二套管14外壁与第三级钻孔13孔壁之间，并将钻孔下孔口处套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙用黄麻封堵100mm防止漏浆，连接注浆泵将水泥浆5泵入对第二套管14进行加固。
(7)待水泥浆凝固24小时后，在第二套管14下端头通过螺旋丝扣15安装阀门16进行控制放水，单孔放水量36m3/h。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)使用第一钻头从地面开孔钻进至弱胶结砂砾岩含水层顶界面，后采用第一扩孔钻头进行扩孔，得到第一级钻孔，扩孔完成后对第一级钻孔进行清洗；
(2)向第一级钻孔内安装第一套管至第一级钻孔孔底，第一套管高出地面孔口200mm，将搅拌好的水泥浆使用注浆泵对第一套管进行壁后注浆；
(3)待水泥浆凝固后，使用第一钻头从第一级套管内钻进至弱胶结砂砾岩含水层底界面，得到第二级钻孔，对第二级钻孔进行清洗；
(4)向第二级钻孔内安装筛管至第二级钻孔孔底，筛管下端头为收缩状的喇叭口；
(5)使用第二钻头从筛管内钻进至与井下巷道顶板贯通，得到第三级钻孔；
(6)向第三级钻孔内安装第二套管，第二套管上端头为外扩状的喇叭口，与筛管下端头喇叭口配套连接，之间填入膨胀橡胶进行止水，第二套管下端头为螺旋丝扣，第二套管伸出巷道顶板以下200mm，将搅拌好的水泥浆使用注浆泵从井下对第二套管进行壁后注浆；
(7)待水泥浆凝固后，在第二套管下端头通过螺旋丝扣安装阀门进行控制放水。
2.根据权利要求1所述的一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一钻头为
Figure FDA0002314998610000011
复合片钻头，第一扩孔钻头为
Figure FDA0002314998610000016
扩孔钻头。
3.根据权利要求1所述的一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，所述步骤(2)中第一套管直径为
Figure FDA0002314998610000013
壁后注浆为将注浆细管***第一套管外壁与第一级钻孔孔壁之间，连接注浆泵将水泥浆泵入套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙中对第一套管进行加固。
4.根据权利要求1所述的一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，所述步骤(4)中筛管直径为
Figure FDA0002314998610000012
筛管壁上为条形孔，筛管下端头收缩状的喇叭口最小直径为100mm。
5.根据权利要求1所述的一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，所述步骤(5)中第二钻头为
Figure FDA0002314998610000014
复合片钻头。
6.根据权利要求1所述的一种砂砾岩含水层下煤层开采的直通放水钻孔施工方法，其特征在于，所述步骤(6)中第二套管直径为
Figure FDA0002314998610000015
第二套管上端头外扩状的喇叭口最大直径为105mm，壁后注浆为将注浆细管***第二套管外壁与第三级钻孔孔壁之间，并将钻孔下孔口处套管外壁与钻孔孔壁之间的空隙用黄麻封堵100mm防止漏浆，连接注浆泵将水泥浆泵入对第二套管进行加固。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512

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