一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高瓦斯礦井中，煤與瓦斯突出的發(fā)生對(duì)礦工生命造成了極大的威脅。近年來(lái)我國(guó)科研工作者在瓦斯治理方面進(jìn)行了大量研宄，通過(guò)開(kāi)采保護(hù)層開(kāi)采配合鉆孔抽采的方法使礦井瓦斯災(zāi)害得到了有效控制。大量研宄表明，抽采鉆孔質(zhì)量的高低，對(duì)于能否提高抽采效率具有重要作用。
[0003]在我國(guó)特別是兩淮地區(qū)存在大量松軟煤層，這類煤層主要特征表現(xiàn)為煤層透氣性低，松軟易塌孔，研宄松軟煤層抽采鉆孔防塌孔技術(shù)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)松軟煤層瓦斯有效抽采至關(guān)重要。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于抽采鉆孔防塌孔方法研宄較少，主要采用鉆桿內(nèi)下篩管技術(shù)，在未撤鉆前下入篩管，撤鉆后篩管留在煤層中，起到護(hù)孔作用。該方法操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但存在如下問(wèn)題:由于采用不提鉆下篩管，鉆桿內(nèi)部空間的限制，篩管直徑受到明顯制約，同時(shí)下入篩管與鉆孔間貼合不緊密，容易想成漏風(fēng)；篩管對(duì)形成鉆孔未能進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，塌孔易導(dǎo)致篩管擠壓變形，抽采通道堵塞；篩管孔隙結(jié)構(gòu)較少，篩孔堵塞后對(duì)應(yīng)段抽采失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法，目的是利用鉆孔自身成孔特點(diǎn)和自穩(wěn)特征，達(dá)到有效護(hù)孔并能保證支護(hù)體與煤體緊密貼合，保證抽采孔隙足夠多的松軟煤層抽采鉆孔施工方法，最終消除松軟煤層安全事故，提高抽采效率。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行:
(1)將鉆機(jī)水龍頭與煤礦井下供水管路連接，鉆機(jī)鉆頭選用專用注漿鉆頭，在低滲透松軟煤層上進(jìn)行濕式鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭達(dá)到預(yù)定位置時(shí)，進(jìn)行掃孔排渣，得到瓦斯抽采鉆孔；
(2)在發(fā)泡混凝土生成罐中，將發(fā)泡混凝土組成材料粉煤灰、水泥、發(fā)泡劑和速凝劑攪拌發(fā)泡，形成發(fā)泡混凝土料漿，將鉆機(jī)水龍頭與注漿泵通過(guò)高壓注漿管連接，打開(kāi)發(fā)泡混凝土生成罐與注漿泵之間的閥門和鉆機(jī)水龍頭閥門；
(3)開(kāi)啟鉆機(jī)進(jìn)行退桿，退桿過(guò)程中進(jìn)行注漿，發(fā)泡混凝土料漿由注漿泵、鉆機(jī)水龍頭沿鉆桿注入注漿鉆頭，最終由注漿鉆頭排出到鉆孔內(nèi)部完成充填，根據(jù)鉆桿退桿速度調(diào)節(jié)注漿泵流量，單根鉆桿退出注漿時(shí)間為30s ；
(4)當(dāng)一根鉆桿撤出后，停止注漿，關(guān)閉注漿泵和鉆機(jī)水龍頭，拆掉鉆桿，將鉆桿內(nèi)的泥漿采用氣泵重新壓回到發(fā)泡混凝土生成罐中，清洗鉆桿，重新連接鉆機(jī)水龍頭和鉆孔內(nèi)的鉆桿，進(jìn)行第二次退桿，重復(fù)進(jìn)行退桿-注漿-清洗，直至鉆桿退至剩余長(zhǎng)度為1m處時(shí)，停止注漿，將鉆桿全部取出并清洗，將直徑小于鉆孔直徑的預(yù)制PVC管插入鉆孔中，PVC管在煤壁外一端留有絲扣，采用封孔劑對(duì)PVC管路進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度為PVC管全長(zhǎng)。
[0007]所述的發(fā)泡混凝土漿料是一種多孔介質(zhì)，具有透氣性、可流動(dòng)性、滲透性，其凝固為5-10分鐘，抗壓強(qiáng)度為l_2MPa。
[0008]所述的專用注漿鉆頭內(nèi)部中空，鉆頭外壁留有導(dǎo)通內(nèi)部的注漿孔，鉆頭內(nèi)部設(shè)有防止?jié){體回流的半圓形旋片。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是:
(1)本發(fā)明的充填護(hù)孔方法保證了護(hù)孔介質(zhì)，即發(fā)泡混凝土與瓦斯抽采孔壁緊密貼合，消除了原有的PVC支護(hù)管壁與孔壁貼合不緊造成的漏氣現(xiàn)象；
(2)本發(fā)明的注漿鉆頭中設(shè)有半圓形旋片，保證了注漿過(guò)程中料漿不會(huì)回流；
(3)本發(fā)明的充填護(hù)孔方法增加了全孔抽采的有效斷面積，增加的有效斷面積保證了即使鉆孔部分外邊面被堵塞，其他地方仍然能夠繼續(xù)抽采，增加的抽采面積還能保證最大限度的抽采，而現(xiàn)有的護(hù)孔方法是在鉆孔內(nèi)放置PVC管，并在PVC管上鉆孔進(jìn)行抽采，這樣當(dāng)PVC管鉆孔被堵了后就失去了抽采作用；
(4)本發(fā)明的充填護(hù)孔方法中的護(hù)孔介質(zhì)發(fā)泡混凝土為多孔介質(zhì)，保證了抽采篩孔不被堵死失去抽采作用。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔裝置示意圖；
圖2是本發(fā)明最終的充填護(hù)孔效果示意圖；
圖3是注漿鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3的A-A截面圖；
圖5是圖3的B-B截面圖；
其中:發(fā)泡混凝土生成罐；2:注漿泵；3:鋼箍；4:高壓注漿管；5:閥門；6:鉆機(jī)水龍頭;7:鉆桿卡盤(pán)；8:煤壁；9:鉆桿；10、鉆孔壁；11:注漿鉆頭；12:發(fā)泡混凝土 ；13:封孔劑；14:PVC管；15:半圓形旋片；16:注漿孔。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明實(shí)施例中以煤層傾向順層鉆孔長(zhǎng)度10m為例，鉆孔直徑Φ94πιπι進(jìn)行說(shuō)明。
[0012]涉及的針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔裝置如圖1所示，包括發(fā)泡混凝土生成罐1、注漿泵2、高壓注漿管4和注漿鉆頭11 ;
發(fā)泡混凝土生成罐I實(shí)現(xiàn)了充填介質(zhì)漿體的制作，在發(fā)泡混凝土生成罐I內(nèi)加入水泥、發(fā)泡劑、粉煤灰和速凝劑，充分?jǐn)嚢韬蟮玫桨l(fā)泡混凝土料漿備用；
注漿泵2入口通過(guò)短管與發(fā)泡混凝土生成罐I出漿口連接，接口采用鋼箍3進(jìn)行壓緊，在短管上設(shè)有閥門5，注漿泵2另一端通過(guò)高壓軟管連接，高壓軟管配有鉆機(jī)水龍頭6接頭，注漿鉆頭11為含有注漿孔的中空鉆頭，注漿鉆頭11在鉆桿9帶動(dòng)下鉆進(jìn)煤壁8，在鉆桿9上設(shè)有卡盤(pán)7；
所述的專用注漿鉆頭內(nèi)部中空，鉆頭外壁留有導(dǎo)通內(nèi)部的注漿孔16，鉆頭內(nèi)部設(shè)有防止?jié){體回流的半圓形旋片15。
[0013]采用上述裝置進(jìn)行充填護(hù)孔按照以下步驟進(jìn)行: (1)將鉆機(jī)水龍頭6與煤礦井下供水管路連接，鉆機(jī)鉆頭選用專用注漿鉆頭11，在低滲透松軟煤層上進(jìn)行濕式鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭達(dá)到預(yù)定位置時(shí)，進(jìn)行掃孔排渣，得到瓦斯抽采鉆孔；
(2)在發(fā)泡混凝土生成罐I中，將發(fā)泡混凝土組成材料粉煤灰、水泥、發(fā)泡劑和速凝劑攪拌發(fā)泡，形成料漿，將鉆機(jī)水龍頭6與注漿泵2通過(guò)高壓注漿管4連接，打開(kāi)發(fā)泡混凝土生成罐I與注漿泵2之間的閥門5和鉆機(jī)水龍頭閥門5 ;
(3)開(kāi)啟鉆機(jī)進(jìn)行退桿，退桿過(guò)程中進(jìn)行注漿，根據(jù)鉆桿9退桿速度調(diào)節(jié)注漿泵2流量，單根鉆桿9退出注漿時(shí)間為30s ;
(4)當(dāng)一根鉆桿撤出后，停止注漿，關(guān)閉注漿泵2和鉆機(jī)水龍頭6，拆掉鉆桿，將鉆桿內(nèi)的泥漿采用氣泵重新壓回到發(fā)泡混凝土生成罐中，清洗鉆桿，重新連接鉆機(jī)水龍頭6和鉆孔內(nèi)的鉆桿9，進(jìn)行第二次退桿，重復(fù)進(jìn)行退桿-注漿-清洗，直至鉆桿9退至剩余長(zhǎng)度為1m處時(shí)，停止注漿，將鉆桿9全部取出并清洗，將直徑小于鉆孔直徑的預(yù)制PVC管14插入鉆孔中，依次通過(guò)螺紋接口連接PVC管，PVC管14在煤壁8外一端留有絲扣，采用封孔劑聚氨酯和水泥對(duì)PVC管路13進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度為PVC管全長(zhǎng)Sm，如圖2所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行: (1)將鉆機(jī)水龍頭與煤礦井下供水管路連接，鉆機(jī)鉆頭選用專用注漿鉆頭，在低滲透松軟煤層上進(jìn)行濕式鉆進(jìn)，當(dāng)鉆頭達(dá)到預(yù)定位置時(shí)，進(jìn)行掃孔排渣，得到瓦斯抽采鉆孔； (2)在發(fā)泡混凝土生成罐中，將發(fā)泡混凝土組成材料粉煤灰、水泥、發(fā)泡劑和速凝劑攪拌發(fā)泡，形成發(fā)泡混凝土料漿，將鉆機(jī)水龍頭與注漿泵通過(guò)高壓注漿管連接，打開(kāi)發(fā)泡混凝土生成罐與注漿泵之間的閥門和鉆機(jī)水龍頭閥門； (3)開(kāi)啟鉆機(jī)進(jìn)行退桿，退桿過(guò)程中進(jìn)行注漿，發(fā)泡混凝土料漿由注漿泵、鉆機(jī)水龍頭沿鉆桿注入注漿鉆頭，最終由注漿鉆頭排出到鉆孔內(nèi)部完成充填，根據(jù)鉆桿退桿速度調(diào)節(jié)注漿泵流量，單根鉆桿退出注漿時(shí)間為30s ； (4)當(dāng)一根鉆桿撤出后，停止注漿，關(guān)閉注漿泵和鉆機(jī)水龍頭，拆掉鉆桿，將鉆桿內(nèi)的泥漿采用氣泵重新壓回到發(fā)泡混凝土生成罐中，清洗鉆桿，重新連接鉆機(jī)水龍頭和鉆孔內(nèi)的鉆桿，進(jìn)行第二次退桿，重復(fù)進(jìn)行退桿-注漿-清洗，直至鉆桿退至剩余長(zhǎng)度為1m處時(shí)，停止注漿，將鉆桿全部取出并清洗，將直徑小于鉆孔直徑的預(yù)制PVC管插入鉆孔中，PVC管在煤壁外一端留有絲扣，采用封孔劑對(duì)PVC管路進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度為PVC管全長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法，其特征在于所述的發(fā)泡混凝土漿料是一種多孔介質(zhì)，具有透氣性、可流動(dòng)性、滲透性，其凝固為5-10分鐘，抗壓強(qiáng)度為l_2MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法，其特征在于所述的專用注漿鉆頭內(nèi)部中空，鉆頭外壁留有導(dǎo)通內(nèi)部的注漿孔，鉆頭內(nèi)部設(shè)有防止?jié){體回流的半圓形旋片。
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤礦開(kāi)采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對(duì)低滲透松軟煤層瓦斯抽采鉆孔的充填護(hù)孔方法。本發(fā)明首先進(jìn)行濕式鉆進(jìn)得到瓦斯抽采鉆孔，然后在退桿過(guò)程中發(fā)泡混凝土料漿由注漿泵、鉆機(jī)水龍頭沿鉆桿注入注漿鉆頭，最終由注漿鉆頭排出到鉆孔內(nèi)部完成充填，當(dāng)一根鉆桿撤出后，停止注漿，重復(fù)進(jìn)行退桿-注漿-清洗，直至鉆桿退至剩余長(zhǎng)度為10m處時(shí)，停止注漿，將鉆桿全部取出并清洗，將直徑小于鉆孔直徑的預(yù)制PVC管插入鉆孔中，采用封孔劑對(duì)PVC管路進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度為PVC管全長(zhǎng)。本發(fā)明能保證支護(hù)體與煤體緊密貼合，保證抽采孔隙足夠多的松軟煤層抽采鉆孔施工方法，最終消除松軟煤層安全事故，提高抽采效率。
【IPC分類】E21B33-13
【公開(kāi)號(hào)】CN104879088
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510285051
【發(fā)明人】孫維吉, 石占山, 梁冰, 王巖, 秦冰
【申請(qǐng)人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日