CN101899950B - 高应力煤体水力冲钻成孔的方法 - Google Patents

高应力煤体水力冲钻成孔的方法 Download PDF

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Abstract

一种高应力煤体水力冲钻成孔的方法，在选定的采掘空间区域内布置水力冲钻设备；选定打孔的位置，将水力冲钻设备的喷头朝向成孔方向，开启水力冲钻设备；用高压水向煤体冲钻，在水力冲钻过程中喷头及高压水管随孔深不断深入而深入，当冲钻孔深达到设计要求时，关闭水力冲钻设备，退出喷头和高压水管，冲钻成孔完成；将喷头和高压水管移动至下一孔位置，继续进行下一孔的冲钻，直至完成所有冲钻成孔。该方法可有效防止钻孔冲击、炸孔或夹钻的情况，解决在高应力区煤体中打钻困难的问题。适用于防治煤与瓦斯突出、冲击地压和瓦斯抽放。其方法简单，易操作，成孔速度快。

Description

高应力煤体水力冲钻成孔的方法
技术领域
本发明涉及一种在煤体中水力冲钻成孔的方法，属煤矿灾害防治及煤矿安全技术领域，尤其适用于在高应力煤体中的水力冲钻成孔。
背景技术
在煤矿进行采掘工作时，或者防治煤与瓦斯突出、冲击地压、水害及抽放瓦斯、注水等工作中，需要在煤体中打钻孔，有探测钻孔、卸压钻孔、爆破钻孔、注水钻孔和排放或抽放瓦斯钻孔等，打钻通常用钻机来完成，属于机械钻孔。但在采动影响区、煤柱区、构造影响区等高应力区及冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害高危险区，打钻时经常出现严重的钻孔冲击、炸孔或夹钻等情况，钻孔壁煤岩瞬间突然破坏或大量缓慢变形(流变或蠕变)会将钻杆报死，无法完成打钻作业。在冲击地压、煤与瓦斯突出严重或地应力较高的煤矿，煤层钻孔只能打2～4米深，无法满足需要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在问题，提供一种方法简单、成孔速度快、排屑容易、成孔方向及孔内卸压范围可调节的高应力煤体水力冲钻成孔的方法。
技术方案：本发明的高应力煤体水力冲钻成孔的方法：
(1)在选定的采掘空间区域内布置水力冲钻设备；
(2)选定打孔的位置，将水力冲钻设备的喷头朝向成孔方向，开启水力冲钻设备；
(3)用高压水向煤体冲钻，在水力冲钻过程中喷头及高压水管随孔深不断深入而深入，利用高压水将孔内的煤岩碎屑带出孔外；
(4)当冲钻孔深达到设计要求时，关闭水力冲钻设备，退出喷头和高压水管，完成一个成孔冲钻；
(5)将喷头和高压水管移动至下一孔位置，继续进行下一孔的冲钻，直至完成所有冲钻成孔。
所述的高压水为高压水射流、磨料水射流或旋转水射流；所述高压水的压力为25～100MPa、流量为5～80L/min；当冲钻过程中出现钻孔变形严重、且影响水管移动时，退回喷头和高压水管，对变形严重区段再次进行冲刷；当冲钻过程中遇到构造作用区、应力集中带且不能充分卸压时，延长对该区域冲刷的时间。
有益效果：本发明能有效防止钻孔冲击、炸孔或夹钻的情况，解决了在高应力区煤体中打钻困难的问题，孔可用作卸压孔、煤层注水、深孔或松动爆破、排放或抽放瓦斯等，可应用于防治煤与瓦斯突出、冲击地压和瓦斯抽放。用高压水射流法在煤体内冲孔或用旋转水射流方法在煤体内钻孔，因为水压远大于煤体抗拉强度，所以煤体破碎速度快，且能够连续进行冲钻，避免了机械钻进时换钻杆占用较长时间的问题，成孔速度快；利用高压水将孔内碎屑排出，排屑容易；水射流或旋转水射流具有冲刷距离远、范围较大的优点，因此水力冲孔或钻孔时不会出现卡钻、夹钻等致使机械钻孔钻杆被卡死或报死的情况，容易成孔，即使出现塌孔、炸孔或蠕变等情况时，退回喷头和水管再次重新冲钻或冲刷即可解决问题；水力冲钻可对某一固定区域进行大范围、长时间的冲钻，形成较大的卸压范围；水力冲钻的喷头很小，喷头和水管占用空间小，对空间适应性强，不受空间尺寸的限制，可向任意方向成孔。因此，利用该方法可有效防止钻孔冲击、炸孔或夹钻的情况，解决在高应力区煤体中打钻困难的问题，特别适合于在采动影响区、煤柱区、构造影响区等高应力区及冲击地压、煤与瓦斯突出等动力灾害高危险区成孔，孔可用作卸压孔、煤层注水、深孔或松动爆破、排放或抽放瓦斯等，可应用于防治煤与瓦斯突出、冲击地压和瓦斯抽放，其方法简单，易操作，成孔速度快。
附图说明
附图是本发明高应力煤体水力冲钻成孔方法的流程示意图。
具体实施方式
附图所示，本发明的高应力煤体水力冲钻成孔方法：首先在巷道或工作面等采掘空间选定要打孔的区域，布置好水力冲钻设备，水力冲钻设备包括压力泵、与泵站相连的高压水管和水力喷头；选定好打钻的位置，将水力冲钻设备的喷头朝向成孔方向，即需钻孔的位置及方向，开启水力冲钻设备，向设计方向用压力为25～100MPa、流量为5～80L/min的高压水向煤体冲钻，高压水为高压水射流、磨料水射流或旋转水射流。在水力冲钻过程中喷头及高压水管随孔深不断深入而深入，孔内的煤岩碎屑随高压水流流出孔外；冲钻过程中对重点区域进行重点冲钻，当钻孔变形严重且影响水管移动时，退回喷头和高压水管，对变形严重区段再次进行冲刷；当冲钻过程中遇到构造作用区、应力集中带且需要充分卸压时，延长对该区域冲刷的时间，直到煤岩碎屑不再从孔内流出时，表面该区域的煤体达到了卸压效果。当孔深达到设计深度时，关闭水力冲钻设备，退出喷头和高压水管，完成一个成孔冲钻；需要进行下一个孔的冲钻时，将喷头和高压水管移至下一个选定打钻的位置，继续进行下一个孔的水力冲钻作业，直至完成所有冲钻成孔，结束冲钻作业。

Claims (1)

1.一种高应力煤体水力冲钻成孔的方法，包括如下步骤：
(1)在选定的采掘空间区域内布置水力冲钻设备；
(2)选定打孔的位置，将水力冲钻设备的喷头朝向成孔方向，开启水力冲钻设备；
(3)用高压水向煤体冲钻，在水力冲钻过程中喷头及高压水管随孔深不断深入而深入，利用高压水将孔内的煤岩碎屑带出孔外；
(4)当冲钻孔深达到设计要求时，关闭水力冲钻设备，退出喷头和高压水管，完成一个成孔冲钻；
其特征在于：
将喷头和高压水管移动至下一孔位置，继续进行下一孔的冲钻，直至完成所有冲钻成孔；所述的高压水为高压水射流、磨料水射流或旋转水射流；所述高压水的压力为25～100MPa、流量为5～80L/min；当冲钻过程中出现钻孔变形严重、且影响水管移动时，退回喷头和高压水管，对变形严重区段再次进行冲刷；当冲钻过程中遇到构造作用区、应力集中带且不能充分卸压时，延长对该区域冲刷的时间。
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