CN103953386A - 一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，该方法用大小不同的钻头分别钻至第四系界面下方20～30m、七煤层顶板上方5～6m处、十煤层顶板上方7～8m处、十煤层底板下方3～5m处，钻出一开钻孔（1）、二开钻孔（5）、三开钻孔（7）、四开钻孔（10）；并分别下一开套管（2）、二开套管（6）、三开套管（8）、木塞（11）；三开套管（8）的下部分布有通孔（9），二开套管与三开套管之间安装膨胀橡胶封闭，然后洗井抽瓦斯。使用本发明，能够有效解决采动井因渗水而影响瓦斯抽采的问题，最大限度释放煤层瓦斯、提高瓦斯抽采率；同时，可解除七、八、九煤层突出威胁，减少回采面瓦斯涌出量，保证煤矿生产的安全。

Description

一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法
技术领域
本发明涉及一种地面钻井的瓦斯抽采方法，具体是一种地面钻井上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，属于瓦斯抽采技术领域。
背景技术
我国大部分矿区的煤层具有松软、透气性低、瓦斯含量大、压力高的特点，瓦斯抽采难度大，严重影响矿井安全生产。地面采动区井利用下部煤层采煤工作面采动导致上部煤层卸压的有利时机，抽采下部煤层工作面的采空区集聚瓦斯和上部煤层卸压的解析瓦斯。但由于工作面采动引起岩层移动和地面沉降的影响，常导致钻井变形破坏，使钻井上部松散层含水层的水渗入钻井；同时由于下部煤层工作面的开采使顶板出现冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，降低了钻井积水导入工作面采空区的能力；另加上上部卸压煤层瓦斯和煤粉喷入钻井内，如煤粉与井筒的淋水混合，进一步恶化井筒积水导入下部煤层工作面采空区的能力。由于上述原因，使得钻井内逐渐积水和钻井内水位不断升高，当井筒水柱压力大于上部卸压煤层赋存的瓦斯压力时，地面井则不能抽取瓦斯，导致地面瓦斯抽采井报废。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，该方法能够有效解决采动井因渗水而影响瓦斯抽采的问题，提高瓦斯抽采率，满足矿井安全生产的要求。
为实现上述目的，本发明上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，包括以下步骤：
A.用钻头从地表钻进至第四系界面下方20m～30m的基岩硬盘钻出一开钻孔，在一开钻孔中下一开套管，再在一开套管与一开钻孔之间注入水泥浆固井； 
B.用直径比一开套管内径小的钻头钻至七煤层顶板上方5m～6m处钻出二开钻孔，在由一开套管、二开钻孔组成的全孔中下直径比二开钻孔小的二开套管，再在二开套管与一开套管、二开钻孔之间注入水泥浆固井； 
C.用直径比二开套管内径小的钻头钻至十煤层顶板上方7m～8m处钻出三开钻孔，在二开套管、三开钻孔组成的全孔中下直径比三开钻孔小的三开套管，位于二开套管下端面以下的三开套管的侧壁上分布有通孔； 
D．在二开套管与三开套管之间，位于第四系下1m～2m处安装第一膨胀橡胶封闭，位于七煤顶板以上5m～6m处安装第二膨胀橡胶封闭，在第一膨胀橡胶上方的二开套管与三开套管之间注入水泥浆； 
E.用直径比三开套管内径小的钻头钻至十煤层底板下方3m～5m处钻出四开钻孔，在四开钻孔中下入木塞；
F.先用清水洗井，再用焦磷酸钠洗井，完成钻孔洗井；
G.进行瓦斯抽采。
与现有技术相比，本发明瓦斯抽采方法，改进了采动区井的结构，第四系地层由三层套管及膨胀橡胶防堵，防止地层水进入采动区井内；七煤层以上至第四系界面下方的基岩硬盘由两层套管及膨胀橡胶防堵，防止煤层上砂岩及闪长岩含水层进入采动区井内；位于七煤层顶板上方5m～6m处以下的套管的侧壁上分布有通孔，煤层水由上方通孔流入、通过下方通孔由采动裂隙带慢慢渗入采空区，从而避免井管内水直接进入采煤工作面，造成矿井事故。使用本发明，能够避免采动井中积水，最大限度释放煤层瓦斯、提高瓦斯抽采率；同时，在开采十煤层时，由地面钻井抽采中组煤卸压瓦斯，解除了七、八、九煤层突出威胁，减少了回采面瓦斯涌出量。本发明有效地防止了瓦斯爆炸，保证了煤矿生产的安全。
附图说明
图1为本发明示意图。
图中：1.一开钻孔，2.一开套管，3.水泥浆，4-1.第一膨胀橡胶，4-2.第二膨胀橡胶，
5.二开钻孔，6.二开套管，7.三开钻孔，8.三开套管，9.通孔，10.四开钻孔，11.木塞。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，包括以下步骤：
A.用钻头从地表钻进至第四系界面下方20m～30m的基岩硬盘钻出一开钻孔1，在一开钻孔1中下一开套管2，再在一开套管2与一开钻孔1之间注入水泥浆3固井； 
B.用直径比一开套管2内径小的钻头钻至七煤层顶板上方5m～6m处钻出二开钻孔5，在由一开套管2、二开钻孔5组成的全孔中下直径比二开钻孔5小的二开套管6，再在二开套管6与一开套管2、二开钻孔5之间注入水泥浆3固井； 
C.用直径比二开套管6内径小的钻头钻至十煤层顶板上方7m～8m处钻出三开钻孔7，在二开套管6、三开钻孔7组成的全孔中下直径比三开钻孔7小的三开套管8，位于二开套管6下端面以下的三开套管8的侧壁上分布有通孔9； 
D．在二开套管6与三开套管8之间，位于第四系下1m～2m处安装第一膨胀橡胶4-1封闭，位于七煤顶板以上5m～6m处安装第二膨胀橡胶4-2封闭，在第一膨胀橡胶4-1上方的二开套管6与三开套管8之间注入水泥浆； 
E.用直径比三开套管8内径小的钻头钻至十煤层底板下方3m～5m处钻出四开钻孔10，在四开钻孔10中下入木塞11，下木塞主要是起标识作用，方便井下工人知道采动井的位置，预防采动井被破坏而引起事故。
F.先用清水洗井，再用焦磷酸钠洗井，完成钻孔洗井，增加岩层渗透能力，使钻井孔壁形成水及瓦斯气体通道；
G.进行瓦斯抽采。
根据生产实际需要，优选的，所述钻头、套管的选用由以下参数确定：一开套管2的外径比一开钻孔1的孔径小66.5 mm～123 mm，二开钻孔5的孔径比一开套管2内径小8.5mm～46mm，二开套管6的外径比二开钻孔5的孔径小38.2 mm～66.5mm，三开钻孔7的孔径比二开套管6的内径小7.8 mm～46.7mm，三开套管8的外径比三开钻孔7的孔径小12.3 mm～38.2mm，四开钻孔10的孔径比三开套管8的内径小26.7mm～64.8mm。
优选的，所述木塞11的顶部位于十煤层顶板上方1m～2m的位置。
优选的，所述一开套管2、二开套管6、三开套管8的壁厚为9mm～12mm。
优选的，在下套管时，所述一开套管2、二开套管6和三开套管8的管箍接头涂抹防水铅油。

Claims (6)

1. 一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.用钻头从地表钻进至第四系界面下方20m～30m的基岩硬盘钻出一开钻孔（1），在一开钻孔（1）中下一开套管（2），再在一开套管（2）与一开钻孔（1）之间注入水泥浆（3）固井；
B.用直径比一开套管（2）内径小的钻头钻至七煤层顶板上方5m～6m处钻出二开钻孔（5），在由一开套管（2）、二开钻孔（5）组成的全孔中下直径比二开钻孔（5）小的二开套管（6），再在二开套管（6）与一开套管（2）、二开钻孔（5）之间注入水泥浆（3）固井；
C.用直径比二开套管（6）内径小的钻头钻至十煤层顶板上方7m～8m处钻出三开钻孔（7），在二开套管（6）、三开钻孔（7）组成的全孔中下直径比三开钻孔（7）小的三开套管（8），位于二开套管（6）下端面以下的三开套管（8）的侧壁上分布有通孔（9）；
D．在二开套管（6）与三开套管（8）之间，位于第四系下1m～2m处安装第一膨胀橡胶（4-1）封闭，位于七煤顶板以上5m～6m处安装第二膨胀橡胶（4-2）封闭，在第一膨胀橡胶（4-1）上方的二开套管（6）与三开套管（8）之间注入水泥浆；
E.用直径比三开套管（8）内径小的钻头钻至十煤层底板下方3m～5m处钻出四开钻孔（10），在四开钻孔（10）中下入木塞（11）；
F.先用清水洗井，再用焦磷酸钠洗井，完成钻孔洗井；
G.进行瓦斯抽采。
2. 根据权利要求1所述的一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，所述钻头、套管的选用由以下参数确定：一开套管（2）的外径比一开钻孔（1）的孔径小66.5 mm～123 mm，二开钻孔（5）的孔径比一开套管（2）内径小8.5mm～46mm，二开套管（6）的外径比二开钻孔（5）的孔径小38.2 mm～66.5mm，三开钻孔（7）的孔径比二开套管（6）的内径小7.8 mm～ 46.7 mm，三开套管（8）的外径比三开钻孔（7）的孔径小12.3 mm～38.2mm，四开钻孔（10）的孔径比三开套管（8）的内径小26.7mm～64.8mm。
3. 根据权利要求1或2所述的一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，所述木塞（11）的顶部位于十煤层顶板上方1m～2m的位置。
4. 根据权利要求1或2所述的一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，所述一开套管（2）、二开套管（6）、三开套管（8）的壁厚为9mm～12mm。
5. 根据权利要求3所述的一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，所述一开套管（2）、二开套管（6）、三开套管（8）的壁厚为9mm～12mm。
6. 根据权利要求1或2所述的一种上堵下渗抽采采动区瓦斯的方法，其特征在于，在下套管时，所述一开套管（2）、二开套管（6）和三开套管（8）的管箍接头涂抹防水铅油。
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