CN115522890A - 一种钻孔封孔工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔封孔工艺，属于煤矿瓦斯抽采技术领域。该钻孔封孔工艺包括：步骤S010，钻孔施工至煤层后，退出钻杆，将钻头更换为冲孔钻头，配合钻杆，重新下至煤层；步骤S020，液压泵开泵进行冲孔，钻孔深度穿过煤层并进入煤层顶板，通过钻头的切割和水射流的冲击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力，造成瓦斯的不稳定，诱导破碎了的煤体与瓦斯突出喷孔；步骤S030，水力冲孔、钻孔、成孔后进行封孔，以便钻孔内煤泥及水流自然***。本发明的钻孔封孔工艺采用水力冲孔技术和水力压裂技术，在不同煤层均取得较好的应用效果，引起钻孔周边煤岩体应力降低，卸压增透，采取增透的方法，扩大钻孔有效影响范围，提高瓦斯抽采效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种钻孔封孔工艺。
背景技术
随着开采深度的增加和开采强度的提高，矿井受瓦斯灾害威胁日益加剧，煤层的开采技术条件将更为恶劣，煤矿瓦斯灾害将进一步威胁煤矿的可持续开采。
由于我国煤炭产量持续迅猛增加，煤矿开采正经历着一个由浅到深、开采环境由简单到复杂、开采强度显著增大的过程。随着开采深度的增加，地应力加大，煤层瓦斯压力与含量增高，原来的低瓦斯、高瓦斯矿井部分升级为突出矿井，而原来的突出矿井的突出危险性越来越严重，突出等动力灾害特大事故仍时有发生，突出已成为威胁矿区安全生产主要问题之一。
同时钻孔瓦斯抽采是单一、低渗煤层瓦斯治理的最主要措施之一，由于我国许多高瓦斯煤层属于低透气性煤层，常规的瓦斯抽采方法难以起到理想效果，同时钻孔有效影响范围小，工作面钻孔施工工程量大，抽采效率低。若要做到抽采达标，消除煤层瓦斯灾害，常规的瓦斯抽采方法难以实现。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种钻孔封孔工艺。
本发明提供了一种钻孔封孔工艺，包括：步骤S010，钻孔施工至煤层后，退出钻杆，将钻头更换为冲孔钻头，配合钻杆，重新下至煤层；步骤S020，液压泵开泵进行冲孔，钻孔深度穿过煤层并进入煤层顶板，通过钻头的切割和水射流的冲击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力，造成瓦斯的不稳定，诱导破碎了的煤体与瓦斯突出喷孔；步骤S030，水力冲孔、钻孔、成孔后进行封孔，以便钻孔内煤泥及水流自然***；突出的煤、瓦斯和水流顺着钻杆和钻孔间的空隙向煤层外部流出流并导入三通管，通过三通管的分支将煤块、瓦斯和水流导入分离器，瓦斯气体在分离器内被抽走，水和煤块进入沉淀池；步骤S040，封孔管使用双抗管，送至煤层中部，进入煤层部分为花管，采用普通水泥和膨胀水泥联合封孔方式，进行多次注浆，封孔至煤岩交界处。
较佳地，所述步骤S010中，打出多个钻孔，并对多个钻孔进行冲孔，通过采取逐步增压的方式向钻孔压注高压水，临近钻孔出煤或出水后，将出煤或出水的钻孔封堵或一同注入高压水，直至多个钻孔出煤或出水，使多个网格布置的钻孔之间相互压穿，形成大面积贯通裂隙带，使煤体裂隙畅通，以增大煤体透气性，增加瓦斯排放量，从而达到防治突出的目的，压裂结束，拆下高压管，连接抽采管抽采。
较佳地，所述步骤S010中，钻孔、冲孔时采取能够防治瓦斯喷出超限事故的孔口防喷孔装置。
较佳地，所述的钻孔封孔工艺，还包括步骤S011，在钻孔内***抽采管和注浆管，注浆管在孔口外端安设球形阀门；将树脂材料均匀混合后快速缠在抽采管和注浆管上，用铁丝适当捆扎毛巾后，送入钻孔口；等待树脂材料发泡膨胀，逐渐硬化，钻孔口即封好。
较佳地，所述步骤S040中，将注浆管外端与注浆泵连接；将水、普通水泥和添加剂按比例混合搅拌并过筛；开启注浆泵进行注浆，开始时压力不超过0.2MPa，约2min之后可适当将压力增大；当抽采管内有浆液流出时，立即停止注浆；先关闭注浆管阀门，将注浆连接管拆除，后再打开注浆阀门，使注浆管中水泥浆回流；一个圆班后；对钻孔进行二次注浆；注浆完成后拆除管路，清洗泵具，孔口注浆管阀门12h后即可回收。
较佳地，所述添加剂为膨胀水泥，水：普通水泥：膨胀水泥的比例为2：2：1。
较佳地，所述步骤S030中，水力冲孔、钻孔、成孔至少8小时，再进行封孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的钻孔封孔工艺采用水力冲孔技术和水力压裂技术，在不同煤层均取得较好的应用效果，通过实施水力冲孔和水力压裂措施，引起钻孔周边煤岩体应力降低，卸压增透，强化抽放效果，采取增透的方法，扩大钻孔有效影响范围，提高瓦斯抽采效果。
水力冲孔是在突出煤层中利用煤与瓦斯突出煤层所具有的特点，在钻冲孔时，随着钻孔的钻进，喷孔持续不断的发生，煤、水、瓦斯经过孔道向孔外排出，孔道周围媒体激烈向孔道方向位移。同时发生煤体的膨胀变形和顶底板的相向位移，引起在钻冲影响范围内地应力降低、煤层卸压、裂隙增加，使煤层透气性增高，促进瓦斯的解吸和排放，煤的强度增高和湿度增加，再配合瓦斯抽放，大大提高抽放效率，有效降低冲孔附近煤体的煤层瓦斯含量。达到既消除了突出的动力，又改变了突出煤层的性质，从而达到消突的作用；
水力冲孔增透工艺相较于常规的钻孔封孔工艺，抽采浓度显著提高，实施水力冲孔增透措施后，相较于水力冲孔工艺抽采浓度又显著提高；同时，实施水力冲孔增透措施后，钻孔瓦斯的抽采浓度衰减速度相较于水力冲孔增透工艺显著降低，水力冲孔增透工艺相较于常规的钻孔封孔工艺钻孔瓦斯的抽采浓度衰减速度也显著降低；采取水力增透措施后，煤层的透气性明显增加，采取水力冲孔措施后，煤层的透气性与非增透区相比增加；采取水力压穿增透措施后，煤层的透气性与采取水力冲孔措施相比增加。
附图说明
图1为本发明的水力冲孔工艺流程示意图；
图2为本发明的上向抽采钻孔封孔方式示意图。
附图标记说明：
1.煤层，3.钻孔，4.抽采管，5.水泥浆，6.注浆管，7.树脂材料，8.钻杆，9.三通管，10.注浆泵，11.分离器。
具体实施方式
下面结合附图1-2，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例水力冲孔工艺流程示意图，水力冲孔增透
本发明提供的一种钻孔封孔工艺，如图1包括：
步骤S010，钻孔3施工至煤层1后，退出钻杆8，将钻头更换为冲孔钻头，配合钻杆8，重新下至煤层1；
步骤S011，在钻孔3内***抽采管4(管径Φ50mmPVC双抗管)和注浆管6(Φ20mm铝塑管，注浆管6伸直距抽采管4前端的花管21m位置)，注浆管6在孔口外端安设球形阀门；将树脂材料7(马丽散)均匀混合后快速缠在抽采管4和注浆管6上(缠绕长度0.5m。一般需要3～4组，保持注浆管6外端露出0.2m)，用铁丝适当捆扎毛巾后，送入钻孔3口；等待树脂材料7发泡膨胀，逐渐硬化，钻孔3口即封好；
步骤S020，液压泵开泵进行冲孔，供水水压3～4MPa(适用于煤质松软的煤层，水压过高会导致穿层钻孔3泄煤量过大，影响煤巷掘进)，钻孔3深度穿过煤层1并进入煤层1顶板，通过钻头的切割和水射流的冲击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力，造成瓦斯的不稳定，诱导破碎了的煤体与瓦斯突出喷孔；
步骤S030，水力冲孔、钻孔3、成孔至少8小时后进行封孔，以便钻孔3内煤泥及水流自然***；突出的煤、瓦斯和水流顺着钻杆8和钻孔3间的空隙向煤层1外部流出流并导入三通管9，通过三通管9的分支将煤块、瓦斯和水流导入分离器11，瓦斯气体在分离器11内被抽走，水和煤块进入沉淀池；
步骤S040，封孔管使用双抗管，送至煤层1中部，进入煤层1部分为花管2，采用普通水泥和膨胀水泥联合封孔方式，进行多次注浆，封孔至煤岩交界处；将注浆管6外端与注浆泵10连接；将水、普通水泥和添加剂按比例混合搅拌并过筛；开启注浆泵10进行注浆，开始时压力不超过0.2MPa，约2min之后可适当将压力增大；当抽采管4内有浆液流出时，立即停止注浆；先关闭注浆管6阀门，将注浆连接管拆除，后再打开注浆阀门，使注浆管6中水泥浆5回流；一个圆班后；对钻孔3进行二次注浆；注浆完成后拆除管路，清洗泵具，孔口注浆管6阀门12h后即可回收；所述添加剂为膨胀水泥，水：普通水泥：膨胀水泥的比例为2：2：1；使用水：普通水泥：膨胀水泥＝2：2：1的混合浆液作为注浆液时，钻孔封孔质量较好，可以达到预期的封孔深度。
第二实施例如图2上向抽采钻孔封孔方式示意图，水力压穿增透
步骤S010，钻孔3施工至煤层1后，退出钻杆8，将钻头更换为冲孔钻头，配合钻杆8，重新下至煤层1，钻孔、冲孔时采取能够防治瓦斯喷出超限事故的孔口防喷孔装置；打出多个钻孔3，并对多个钻孔3进行冲孔，通过采取逐步增压的方式向钻孔3压注高压水，临近钻孔3出煤或出水后，将出煤或出水的钻孔3封堵或一同注入高压水，直至多个钻孔3出煤或出水，使多个网格布置的钻孔3之间相互压穿，形成大面积贯通裂隙带，使煤体裂隙畅通，以增大煤体透气性，增加瓦斯排放量，从而达到防治突出的目的，压裂结束，拆下高压管，连接抽采管4抽采。
钻孔3成孔后先采用水力冲孔，形成一定得卸压空间，然后选择钻孔3进行水力压裂，增加煤体裂隙。在压裂过程中，缓慢间隔地升压，在每一个压力值的工况下稳定1～5min，使压力充分传递，钻孔3周围均匀受压破坏。达到设定压力值后，稳定压力约30min。压裂结束，拆下高压管，连接抽采管4抽采；
步骤S011，在钻孔3内***抽采管4(管径Φ50mmPVC双抗管)和注浆管6(Φ20mm铝塑管，注浆管6伸直距抽采管4前端的花管21m位置)，注浆管6在孔口外端安设球形阀门；将树脂材料7(马丽散)均匀混合后快速缠在抽采管4和注浆管6上(缠绕长度0.5m。一般需要3～4组，保持注浆管6外端露出0.2m)，用铁丝适当捆扎毛巾后，送入钻孔3口；等待树脂材料7发泡膨胀，逐渐硬化，钻孔3口即封好。
步骤S020，液压泵开泵进行冲孔，供水水压3～4MPa(适用于煤质松软的煤层，水压过高会导致穿层钻孔3泄煤量过大，影响煤巷掘进)，钻孔3深度穿过煤层1并进入煤层1顶板，通过钻头的切割和水射流的冲击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力，造成瓦斯的不稳定，诱导破碎了的煤体与瓦斯突出喷孔；
步骤S030，水力冲孔、钻孔3、成孔至少8小时后进行封孔，以便钻孔3内煤泥及水流自然***；突出的煤、瓦斯和水流顺着钻杆8和钻孔3间的空隙向煤层1外部流出流并导入三通管9，通过三通管9的分支将煤块、瓦斯和水流导入分离器11，瓦斯气体在分离器11内被抽走，水和煤块进入沉淀池；
步骤S040，封孔管使用双抗管，送至煤层1中部，进入煤层1部分为花管2，采用普通水泥和膨胀水泥联合封孔方式，进行多次注浆，封孔至煤岩交界处；将注浆管6外端与注浆泵10连接；将水、普通水泥和添加剂按比例混合搅拌并过筛；开启注浆泵10进行注浆，开始时压力不超过0.2MPa，约2min之后可适当将压力增大；当抽采管4内有浆液流出时，立即停止注浆；先关闭注浆管6阀门，将注浆连接管拆除，后再打开注浆阀门，使注浆管6中水泥浆5回流；一个圆班后；对钻孔3进行二次注浆；注浆完成后拆除管路，清洗泵具，孔口注浆管6阀门12h后即可回收；所述添加剂为膨胀水泥，水：普通水泥：膨胀水泥的比例为2：2：1；使用水：普通水泥：膨胀水泥＝2：2：1的混合浆液作为注浆液时，钻孔封孔质量较好，可以达到预期的封孔深度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种钻孔封孔工艺，其特征在于，包括
步骤S010，钻孔(3)施工至煤层(1)后，退出钻杆(8)，将钻头更换为冲孔钻头，配合钻杆(8)，重新下至煤层(1)；
步骤S020，液压泵开泵进行冲孔，钻孔(3)深度穿过煤层(1)并进入煤层(1)顶板，通过钻头的切割和水射流的冲击，部分地破碎煤体，破坏煤岩内部的应力，造成瓦斯的不稳定，诱导破碎了的煤体与瓦斯突出喷孔；
步骤S030，水力冲孔、钻孔(3)、成孔后进行封孔，以便钻孔(3)内煤泥及水流自然***；突出的煤、瓦斯和水流顺着钻杆(8)和钻孔(3)间的空隙向煤层(1)外部流出流并导入三通管(9)，通过三通管(9)的分支将煤块、瓦斯和水流导入分离器(11)，瓦斯气体在分离器(11)内被抽走，水和煤块进入沉淀池；
步骤S040，封孔管使用双抗管，送至煤层(1)中部，进入煤层(1)部分为花管(2)，采用普通水泥和膨胀水泥联合封孔方式，进行多次注浆，封孔至煤岩交界处。
2.如权利要求1所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，所述步骤S010中，打出多个钻孔(3)，并对多个钻孔(3)进行冲孔，通过采取逐步增压的方式向钻孔(3)压注高压水，临近钻孔(3)出煤或出水后，将出煤或出水的钻孔(3)封堵或一同注入高压水，直至多个钻孔(3)出煤或出水，使多个网格布置的钻孔(3)之间相互压穿，形成大面积贯通裂隙带，使煤体裂隙畅通，以增大煤体透气性，增加瓦斯排放量，从而达到防治突出的目的，压裂结束，拆下高压管，连接抽采管(4)抽采。
3.如权利要求1所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，所述步骤S010中，钻孔、冲孔时采取能够防治瓦斯喷出超限事故的孔口防喷孔装置。
4.如权利要求1所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，还包括步骤S011，在钻孔(3)内***抽采管(4)和注浆管(6)，注浆管(6)在孔口外端安设球形阀门；将树脂材料(7)均匀混合后快速缠在抽采管(4)和注浆管(6)上，用铁丝适当捆扎毛巾后，送入钻孔(3)口；等待树脂材料(7)发泡膨胀，逐渐硬化，钻孔(3)口即封好。
5.如权利要求1所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，所述步骤S040中，将注浆管(6)外端与注浆泵(10)连接；将水、普通水泥和添加剂按比例混合搅拌并过筛；开启注浆泵(10)进行注浆，开始时压力不超过0.2MPa，约2min之后可适当将压力增大；当抽采管(4)内有浆液流出时，立即停止注浆；先关闭注浆管(6)阀门，将注浆连接管拆除，后再打开注浆阀门，使注浆管(6)中水泥浆(5)回流；一个圆班后；对钻孔(3)进行二次注浆；注浆完成后拆除管路，清洗泵具，孔口注浆管(6)阀门12h后即可回收。
6.如权利要求5所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，所述添加剂为膨胀水泥，水：普通水泥：膨胀水泥的比例为2：2：1。
7.如权利要求1所述的钻孔封孔工艺，其特征在于，所述步骤S030中，水力冲孔、钻孔(3)、成孔至少8小时，再进行封孔。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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