一種鉆孔的鉆進(jìn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆孔的鉆進(jìn)方法，所述方法利用鉆機(jī)依次鉆進(jìn)巖石段和煤層，所述鉆機(jī)包括鉆頭和鉆桿，所述煤層的瓦斯壓力為0.45～0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)為0.6～1.1；在鉆進(jìn)巖石段的過(guò)程中，所用鉆桿為圓鋼鉆桿，采用壓水排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比為2:1～2.5:1；在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，所用鉆桿為麻花鉆桿，采用壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與麻花鉆桿的直徑之比為2:1～2.5:1，所述鉆頭的鉆進(jìn)速度為3～5m/h。本發(fā)明針對(duì)瓦斯壓力大、煤質(zhì)松軟的煤層的鉆孔問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)鉆進(jìn)方法，提高了鉆進(jìn)效率，增加了煤層的穿透率，從而提高了瓦斯的抽放效率。
【專利說(shuō)明】
一種鉆孔的鉆進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煤炭開采領(lǐng)域，特別涉及一種鉆孔的鉆進(jìn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤礦多為井工開采，近年來(lái)，隨著煤炭生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和開采深度的延伸，瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，在國(guó)內(nèi)外造成嚴(yán)重影響。
[0003]為此，采取瓦斯抽放措施，將富含于煤層中的瓦斯抽放出來(lái)，降低了煤層中的瓦斯壓力，是解除瓦斯事故威脅、確保礦井生產(chǎn)過(guò)程中不受或少受瓦斯因素影響、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的技術(shù)手段。其中，鉆孔預(yù)抽放是瓦斯抽放的常用方法，其優(yōu)點(diǎn)在于鉆孔貫穿煤層，瓦斯很容易沿層理面流入鉆孔，有利于提高抽放效果；其次，抽放工作是在掘進(jìn)和回采之前進(jìn)行的，能大大減少生產(chǎn)過(guò)程中的瓦斯涌出量。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)于瓦斯壓力大，煤質(zhì)松軟的煤層，在鉆孔施工中經(jīng)常出現(xiàn)夾鉆、擠鉆、煤泥堵塞鉆頭、鉆孔現(xiàn)象；鉆孔深入煤層3?5米，便難以繼續(xù)深入，導(dǎo)致鉆進(jìn)深度淺，瓦斯抽放效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鉆孔的鉆進(jìn)方法，以便在鉆進(jìn)瓦斯壓力大、煤質(zhì)松軟的煤層時(shí)提聞鉆進(jìn)效率和瓦斯抽放效率。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鉆孔鉆進(jìn)方法，利用鉆機(jī)依次鉆進(jìn)巖石段和煤層，所述鉆機(jī)包括鉆頭和鉆桿，所述煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)為0.6 ?1.1 ;
[0006]在鉆進(jìn)巖石段的過(guò)程中，所用鉆桿為圓鋼鉆桿，采用壓水排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比為2:1?2.5:1 ；
[0007]在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，所用鉆桿為麻花鉆桿，采用壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與麻花鉆桿的直徑之比為2:1?2.5:1，所述鉆頭的鉆進(jìn)速度為3?5m/h。
[0008]下面進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所提供的鉆孔鉆進(jìn)方法。
[0009]本發(fā)明所提供的鉆孔鉆進(jìn)方法主要包括上述幾方面的技術(shù)措施。在上述措施的共同作用下，可以達(dá)到在鉆進(jìn)瓦斯壓力大、煤質(zhì)松軟的煤層時(shí)提高瓦斯抽放效率的要求。
[0010]在鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆孔首先鉆進(jìn)巖石段，然后穿過(guò)巖石段鉆進(jìn)煤層。在本發(fā)明所提供的鉆孔鉆進(jìn)方法中，為了消除鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉擠鉆、卡鉆，在鉆進(jìn)巖石段的過(guò)程中，所用鉆桿選擇圓鋼鉆桿，以減少巖層對(duì)鉆桿的阻力；并且所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比控制在2:1?2.5:1，采用壓水排渣鉆進(jìn)，以便在鉆進(jìn)過(guò)程中可以排渣順利。其中，所述壓水排渣是指將具有一定壓力的水(比如0.2MPa?0.5MPa等)通過(guò)供水管送入鉆機(jī)，從而在鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)水力帶出鉆渣。具體地，進(jìn)入鉆機(jī)的水可以依次通過(guò)所述圓鋼鉆桿的中空通道以及鉆頭上的開孔流出；根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比控制在2.1:1?2.4:1 ;進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鉆頭的直徑為95mm，所述圓鋼鉆桿的直徑為42mm。
[0011]在本發(fā)明所提供的鉆孔鉆進(jìn)方法中，鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，由于煤層內(nèi)瓦斯壓力大，煤質(zhì)松軟，鉆頭、鉆孔容易被煤泥堵塞，無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)，將所用鉆桿由圓鋼鉆桿更換為麻花鉆桿，利用麻花鉆桿的自身旋轉(zhuǎn)力使煤渣及時(shí)排出；并且其排渣方式也由壓水排渣改為采用壓風(fēng)排渣，解決松軟的煤質(zhì)與水接觸更易堵塞鉆頭、鉆孔的問(wèn)題。所述壓風(fēng)排渣是指將具有一定壓力的壓縮空氣(比如0.2MPa?0.5MPa等)通過(guò)供風(fēng)管送入鉆機(jī)，從而在鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)風(fēng)力帶出鉆渣。具體地，進(jìn)入鉆機(jī)的空氣可以依次通過(guò)所述圓鋼鉆桿的中空通道以及鉆頭上的開孔流出；并且所述鉆頭的直徑與所述麻花鉆桿的直徑之比為2:1?2.5:1，以便于鉆渣排出；根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述麻花鉆桿的直徑與所用圓鋼鉆桿直徑相同；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鉆頭的直徑為95mm，所述麻花鉆桿的直徑為42mm。
[0012]在本發(fā)明提供的鉆進(jìn)方法中，由于將正常的壓水排渣鉆進(jìn)改換成壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)，供水管路需要全部更換，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響鉆進(jìn)效率。為解決這一問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，在進(jìn)行壓水排渣和壓風(fēng)排渣時(shí)，利用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器分別進(jìn)行供水和供風(fēng)；所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器包括總管，所述總管的一端為與水源連接的進(jìn)水端，另一端為與風(fēng)源連接的進(jìn)風(fēng)端；在所述總管進(jìn)水端與進(jìn)風(fēng)端之間設(shè)有與所述總管連通的第一管、第二管、第三管和第四管；所述第一管連接至鉆機(jī)進(jìn)水口，所述第二管連接至鉆機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述第三管連接至鉆機(jī)孔口噴霧器的進(jìn)風(fēng)口，以用于鉆機(jī)孔口噴霧、減少煤粉；所述第四管連接至鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧器的進(jìn)風(fēng)口，以用于鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧、減少煤粉。所述鉆機(jī)孔口噴霧器和鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧器均為煤層鉆孔的常規(guī)配置設(shè)備，這里不再贅述。所述進(jìn)水端、進(jìn)風(fēng)端以及第一管、第二管、第三管和第四管上分別設(shè)有閥門。在進(jìn)行壓水排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端和第一管上的閥門打開；在進(jìn)行壓風(fēng)排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端和第一管上的閥門閉合，從而實(shí)現(xiàn)了壓水排渣與壓風(fēng)排渣的快速切換，提高了鉆進(jìn)效率。
[0013]在本發(fā)明提供的鉆進(jìn)方法中，由于煤層瓦斯壓力大，煤質(zhì)松軟，為減少頂鉆、夾鉆、噴孔等嚴(yán)重動(dòng)力現(xiàn)象，在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，將鉆頭的鉆進(jìn)速度控制在3?5m/h ;優(yōu)選為4m/h。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)所述煤層的瓦斯壓力進(jìn)一步大于0.75MPa時(shí)，所述鉆機(jī)每鉆進(jìn)2個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)回撤至少I個(gè)單位長(zhǎng)度，從而起到來(lái)回松孔、排煤渣的作用，使瓦斯泄壓后再向前鉆進(jìn)；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述鉆機(jī)每鉆進(jìn)2個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)回撤I?3個(gè)單位長(zhǎng)度，直至瓦斯壓力下降到0.5MPa以下；更進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的每個(gè)單位長(zhǎng)度為I?2米。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對(duì)瓦斯壓力大、煤質(zhì)松軟的煤層的鉆孔問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)鉆進(jìn)方法，提高了鉆進(jìn)效率，增加了煤層的穿透率，從而提高了瓦斯的抽放效率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明中圓鋼鉆桿的示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明中麻花鉆桿的示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明中風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明所提供的方法，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0019]在本發(fā)明提供的鉆進(jìn)方法中，鉆孔首先鉆進(jìn)巖石段，然后穿過(guò)巖石段鉆進(jìn)煤層。為了消除鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉擠鉆、卡鉆，在鉆進(jìn)巖石段的過(guò)程中，所用鉆桿選擇如圖1所示的圓鋼鉆桿6，以減少巖層對(duì)鉆桿的阻力；并且采用壓水排渣鉆進(jìn)，以便在鉆進(jìn)過(guò)程中可以排渣順利。
[0020]在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，由于煤層內(nèi)瓦斯壓力大，煤質(zhì)松軟，鉆頭、鉆孔容易被煤泥堵塞。為此，將所用鉆桿由圓鋼鉆桿6更換為如圖2所示的麻花鉆桿7，利用麻花鉆桿7的自身旋轉(zhuǎn)力使煤渣及時(shí)排出；并且其排渣方式也由壓水排渣改為采用壓風(fēng)排渣，解決松軟的煤質(zhì)與水接觸更易堵塞鉆頭、鉆孔的問(wèn)題。
[0021]在本發(fā)明提供的鉆進(jìn)方法中，為便于將壓水排渣鉆進(jìn)切換為壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)，在進(jìn)行壓水排渣或壓風(fēng)排渣時(shí)，利用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器供水或供風(fēng)；如圖3所示，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器包括總管1，所述總管I進(jìn)一步包括與水源連接的進(jìn)水端11和與風(fēng)源連接的進(jìn)風(fēng)端12，所述水源用于為壓水排渣供水，所述風(fēng)源用于為壓風(fēng)排渣供風(fēng)；在所述總管I的進(jìn)水端11與進(jìn)風(fēng)端12之間設(shè)有與所述總管I連通的第一管2、第二管3、第三管4和第四管5 ;所述第一管2連接至鉆機(jī)進(jìn)水口，所述第二管3連接至鉆機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述第三管4連接至鉆機(jī)孔口噴霧器的進(jìn)風(fēng)口，以用于鉆機(jī)孔口噴霧、減少煤粉；所述第四管5連接至鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧器的進(jìn)風(fēng)口，以用于鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧、減少煤粉；所述進(jìn)水端11、進(jìn)風(fēng)端12以及第一管2、第二管3、第三管4和第四管5上分別設(shè)有閥門。在進(jìn)行壓水排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端11和第一管2上的閥門打開；在進(jìn)行壓風(fēng)排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端11和第一管2上的閥門閉合，從而實(shí)現(xiàn)了壓水排渣與壓風(fēng)排渣的快速切換，提高了鉆進(jìn)效率。
[0022]下面通過(guò)實(shí)施例和對(duì)比例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
[0023]實(shí)施例1
[0024]某礦進(jìn)行鉆孔施工，其煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)約為
0.88。鉆進(jìn)巖石段時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的圓鋼鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓水排渣。鉆進(jìn)煤層時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的麻花鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓風(fēng)排渣，利用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器進(jìn)行壓水排渣與壓風(fēng)排渣的切換。同時(shí)在鉆進(jìn)煤層時(shí)，將鉆進(jìn)速度控制在4m/h ;當(dāng)煤層的瓦斯壓力大于0.75MPa時(shí)，每鉆進(jìn)2米時(shí)回撤I米直至瓦斯壓力下降到0.5MPa以下。平均每臺(tái)鉆機(jī)每天的鉆進(jìn)量為80米，鉆孔穿透煤層率為100%，瓦斯抽放率為72%。
[0025]實(shí)施例2
[0026]某礦進(jìn)行鉆孔施工，其煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)約為
0.88。鉆進(jìn)巖石段時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的圓鋼鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓水排渣。鉆進(jìn)煤層時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的麻花鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓風(fēng)排渣，利用傳統(tǒng)手段進(jìn)行壓水排渣與壓風(fēng)排渣的切換。同時(shí)在鉆進(jìn)煤層時(shí)，將鉆進(jìn)速度控制在4m/h ;將鉆進(jìn)速度控制在4m/h ;當(dāng)煤層的瓦斯壓力大于0.75MPa時(shí),每鉆進(jìn)2米時(shí)回撤I米直至瓦斯壓力下降到0.5MPa以下。平均每臺(tái)鉆機(jī)每天的鉆進(jìn)量為72米，鉆孔穿透煤層率為100%，瓦斯抽放率為72%。
[0027]實(shí)施例3
[0028]某礦進(jìn)行鉆孔施工，其煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)約為
0.88。鉆進(jìn)巖石段時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的圓鋼鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓水排渣。鉆進(jìn)煤層時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑42mm的麻花鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓風(fēng)排渣，利用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器進(jìn)行壓水排渣與壓風(fēng)排渣的切換。同時(shí)在鉆進(jìn)煤層時(shí)，將鉆進(jìn)速度控制在5m/h ;將鉆進(jìn)速度控制在4m/h ;當(dāng)煤層的瓦斯壓力大于0.75MPa時(shí),每鉆進(jìn)2米時(shí)回撤I米直至瓦斯壓力下降到0.5MPa以下。偶有卡鉆現(xiàn)象，平均每臺(tái)鉆機(jī)每天的鉆進(jìn)量為76米，鉆孔穿透煤層率為100%，瓦斯抽放率為70%。
[0029]對(duì)比例I
[0030]某礦進(jìn)行鉆孔施工，其煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)約為
0.88。鉆進(jìn)巖石段及煤層時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑75mm的圓鋼鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓水排渣。在鉆進(jìn)煤層時(shí)，將鉆進(jìn)速度控制在4m/h，當(dāng)煤層的瓦斯壓力大于0.75MPa時(shí)，每鉆進(jìn)2米時(shí)回撤I米直至瓦斯壓力下降到0.5MPa以下。鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生卡鉆或鉆孔堵塞，平均每臺(tái)鉆機(jī)每天的鉆進(jìn)量為60米，鉆孔穿透煤層率為30%，瓦斯抽放率為35%。
[0031]對(duì)比例2
[0032]某礦進(jìn)行鉆孔施工，其煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)約為
0.88。鉆進(jìn)巖石段時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑75mm的圓鋼鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓水排渣。鉆進(jìn)煤層時(shí)，采用直徑95mm鉆頭以及直徑75mm的麻花鉆管進(jìn)行鉆進(jìn)，壓風(fēng)排渣，利用傳統(tǒng)手段進(jìn)行壓水排渣與壓風(fēng)排渣的切換。同時(shí)在鉆進(jìn)煤層時(shí)，將鉆進(jìn)速度控制在4m/h。鉆進(jìn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生卡鉆或鉆孔堵塞，平均每臺(tái)鉆機(jī)每天的鉆進(jìn)量為64米，鉆孔穿透煤層率為50%，瓦斯抽放率為45%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆孔的鉆進(jìn)方法，其特征在于:利用鉆機(jī)依次鉆進(jìn)巖石段和煤層，所述鉆機(jī)包括鉆頭和鉆桿，所述煤層的瓦斯壓力為0.45?0.9MPa，煤層的堅(jiān)固性系數(shù)為0.6?1.1 ; 在鉆進(jìn)巖石段的過(guò)程中，所用鉆桿為圓鋼鉆桿，采用壓水排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比為2:1?2.5:1 ; 在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，所用鉆桿為麻花鉆桿，采用壓風(fēng)排渣鉆進(jìn)，并且所述鉆頭與麻花鉆桿的直徑之比為2:1?2.5:1，所述鉆頭的鉆進(jìn)速度為3?5m/h。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，利用風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器為壓水排渣供水以及為壓風(fēng)排渣供風(fēng)；所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器包括總管，所述總管的一端為與水源連接的進(jìn)水端，所述總管的另一端為與風(fēng)源連接的進(jìn)風(fēng)端；在所述總管進(jìn)水端與進(jìn)風(fēng)端之間設(shè)有與所述總管連通的第一管、第二管、第三管和第四管；所述第一管連接至鉆機(jī)進(jìn)水口，所述第二管連接至鉆機(jī)進(jìn)風(fēng)口，所述第三管連接至鉆機(jī)孔口噴霧器的進(jìn)風(fēng)口，所述第四管連接至鉆場(chǎng)回風(fēng)側(cè)噴霧器的進(jìn)風(fēng)口 ；所述進(jìn)水端、進(jìn)風(fēng)端以及第一管、第二管、第三管和第四管上分別設(shè)有閥門。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，在進(jìn)行壓水排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端和第一管上的閥門打開；在進(jìn)行壓風(fēng)排渣時(shí)，所述風(fēng)水聯(lián)動(dòng)器僅進(jìn)水端和第一管上的閥門閉合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，當(dāng)所述煤層的瓦斯壓力大于0.75MPa時(shí)，所述鉆機(jī)每鉆進(jìn)2個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)回撤至少I個(gè)單位長(zhǎng)度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，在鉆進(jìn)煤層的過(guò)程中，所述鉆機(jī)每鉆進(jìn)2個(gè)單位長(zhǎng)度時(shí)回撤I?3個(gè)單位長(zhǎng)度，直至所述煤層的瓦斯壓力下降到0.5MPa以下。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，所述的每個(gè)單位長(zhǎng)度為I?2米。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔鉆進(jìn)方法，其特征在于，所述鉆頭與圓鋼鉆桿的直徑比控制在2.1:1?2.4:1 ;所述麻花鉆桿的直徑與圓鋼鉆桿的直徑相同。
【文檔編號(hào)】E21B21/12GK105888540SQ201410193810
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年5月8日
【發(fā)明人】周秀山, 邢振寶
【申請(qǐng)人】中國(guó)慶華能源集團(tuán)有限公司, 內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)有限公司