CN104832208B - 用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,步骤为:选用超深孔双管钻进定向钻机;选定钻孔开孔孔径大小和一开深度;钻孔一开完成后,下入孔口套管;孔口套管固定后开始注浆固井,待凝固完全后,进行扫孔钻进,进行耐压试验;耐压试验合格后,配备孔底马达、无磁钻杆、随钻导向系统进行双管定向钻进;钻进至终孔位置时,撤出内管,逐根连接下入筛管,筛管下入后再将缠丝胶管下入到筛管内,最后撤出外管,即完成整个工序。该方法有效解决了松软煤层区成孔难的问题,提高了钻孔施工深度和成孔率,最终实现了瓦斯的高效预抽,降低煤与瓦斯突出危险性,实现煤矿的安全、高效生产。

Description

用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法
技术领域:
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域,特别涉及一种用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法。
背景技术:
我国95%以上高瓦斯和突出矿井属于低透气性煤层,煤质松软,瓦斯含量大。井下各类长距离水平钻孔抽采瓦斯在矿井灾害防治、瓦斯资源开发利用以及环境保护中发挥着重要作用,合理高效地抽采瓦斯能够极大地解决矿井安全生产问题,缓解能源供需紧张的局面。预抽煤层瓦斯以施工抽采钻孔为基础,钻孔的长度和有效使用寿命决定着瓦斯抽采的效果,而松软突出煤层中往往因高瓦斯压力、高地应力及复杂的地质构造导致长距离水平钻孔在施工过程中极易发生塌孔、卡钻等现象,无法完成深孔钻进或达不到钻孔设计深度,成孔质量较差。同时,因钻孔采用裸眼完井,后期抽采过程中经常发生塌孔堵塞现象,缩短了钻孔的抽采寿命。因此,松软煤层中长距离钻孔成孔难是制约我国当前煤矿瓦斯井下抽采的技术难题,实现松软煤层中深孔钻井,必须综合考虑钻遇地层、钻井设备和钻井工艺等方面。
目前,常规瓦斯抽采钻孔工艺难以有效实现在软煤层中的长距离钻孔的成孔,钻进过程中易塌孔,钻孔长度小,致使常规瓦斯抽采方法难以有效实施,因此,迫切需要一种工艺和方法,以有效解决松软煤层区成孔难的问题,提高钻孔施工深度和成孔率,最终实现瓦斯的高效预抽,降低煤与瓦斯突出危险性,实现煤矿的安全、高效生产。
发明内容:
本发明目的在于提供一种用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,解决松软煤层区瓦斯抽采钻孔在钻进过程中出现易塌孔的问题,提高钻孔施工深度、成孔率和延长钻孔有效抽采寿命,实现瓦斯的高效抽采,降低煤与瓦斯突出危险性,实现煤矿的安全、高效生产。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:
用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,包括以下步骤:(1)选用超深孔双管钻进定向钻机;(2)选定钻孔开孔孔径大小和一开深度,在钻进过程中采用护孔液进行护孔钻进,完成钻孔一开;(3)钻孔一开完成后,下入孔口套管,孔口套管壁外使用扶正器,以保障固井效果;(4)孔口套管固定后开始注浆固井,待固井水泥浆液由钢套管环空返出为止,固井水泥凝固完全后,进行扫孔钻进,即固井完成,进行耐压试验;(5)耐压试验合格后,配备孔底马达、无磁钻杆、随钻导向系统进行双管定向钻进,套管和钻杆同心排布,钻杆在前,套管在后,两个动力头夹持器各自夹持套管和钻杆进行交替或同步钻进;(6)钻进至终孔位置时,撤出内管,逐根连接下入筛管,筛管下入后再将缠丝胶管下入到筛管内,最后撤出外管,即完成整个工序;(7)整个工序完成后,将孔口排采装置与井下瓦斯抽采管路连接进行负压抽采。
上述筛管采用玻璃钢筛管,其结构是由玻璃纤维增强材料嵌入已固化的热固化树脂中形成的复合材料构成,或其结构是由玻璃纤维增强材料被热固化树脂包裹形成的复合材料构成。
上述筛管孔眼的形状、尺寸、布局、密度根据煤层煤质来确定。
本发明的有益效果在于:该方法使松软煤层中长距离水平钻孔的塌孔概率降低,提高了钻孔在松软煤层中的成孔率和钻孔深度,延长了钻孔的有效抽采寿命,从而加长了瓦斯抽采周期,提高了瓦斯抽采率,实现了瓦斯的高效、安全开采。具体地:(1)该方法采用超深孔双管钻进定向钻机钻进并下入玻璃钢筛管防塌技术,其是在高瓦斯、突出煤层或松软煤层中成孔的有效钻孔施工方式,因增加了钻孔长度和钻孔使用寿命,可减少井下常规瓦斯抽采钻孔工程量、降低瓦斯灾害事故的发生、保障工作面掘进及回采的正常接续、提高煤矿年产量;(2)该方法中采用玻璃钢筛管抗压强度大,可有效支撑孔壁,且不会影响后期采煤,与目前通用的裸眼或PVC管完钻相比,能够更好地保持井壁稳定,便于实施负压加速开采,具有提高采收率、保持产量稳定、延长产气周期等优点,克服了松软煤层深孔钻进易塌孔的问题,较之常规松软煤层瓦斯抽采孔钻长度增加了3倍以上,实现了大面积的瓦斯预抽采;(3)该方法因孔内下入了玻璃钢套管,使钻孔处于永久性的畅通状态,钻孔长度的增加和钻孔有效抽采时间的大幅增加,使得抽采效果达以往常规钻孔的数倍,且玻璃钢筛管成本低廉,安全和经济效益显著;(3)该方法中在后期采煤中采用玻璃钢筛管被采煤机切割时易破碎,且不产生火花,对采煤安全系数高。
附图说明:
图1为本发明具体实施例的结构示意图。
图中:1-孔口套管,2-扶正器,3-固井水泥,4-外管,5-内管,6-玻璃钢筛管。
具体实施方式:
下面结合具体实施例及附图对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例
如图1所示,用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,包括以下步骤:(1)选用超深孔双管钻进定向钻机;(2)钻孔开孔孔径为Φ173mm,一开深度20m,在钻进过程中采用护孔液进行护孔钻进,以防发生喷孔等瓦斯事故;(3)钻孔一开完成后,下入Φ146×6mm的孔口套管1,孔口套管1壁外使用三组扶正器2,以保障固井效果;(4)孔口套管1固定后开始注浆固井,待固井水泥3浆液由孔口套管1环空返出为止,固井水泥3凝固完全24小时后,进行扫孔钻进,即固井完成,进行耐压试验;(5)耐压试验合格后,配备孔底马达、无磁钻杆、随钻导向系统进行双管定向钻进,套管和钻杆同心排布,钻杆在前,套管在后,两个动力头夹持器各自夹持套管和钻杆进行交替或同步钻进,外管4钻头直径Φ120mm,内管5钻头直径Φ96mm;(6)钻进至终孔位置时,撤出内管5,逐根连接下入外径Φ66的玻璃钢筛管6,其接箍89mm,1.5米/根;玻璃钢筛管6下入后再将38*5mm的缠丝胶管下入到玻璃钢筛管6内,最后撤出外管4,即完成整个工序;(7)整个工序完成后,将孔口排采装置与井下瓦斯抽采管路连接进行负压抽采。

Claims (3)

1.用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)选用超深孔双管钻进定向钻机;(2)选定钻孔开孔孔径大小和一开深度,在钻进过程中采用护孔液进行护孔钻进,完成钻孔一开;(3)钻孔一开完成后,下入孔口套管,孔口套管壁外使用扶正器,以保障固井效果;(4)孔口套管固定后开始注浆固井,待固井水泥浆液由孔口套管环空返出为止,固井水泥凝固完全后,进行扫孔钻进,即固井完成,进行耐压试验;(5)耐压试验合格后,配备孔底马达、无磁钻杆、随钻导向系统进行双管定向钻进,套管和钻杆同心排布,钻杆在前,套管在后,两个动力头夹持器各自夹持套管和钻杆进行交替或同步钻进;(6)钻进至终孔位置时,撤出内管,逐根连接下入筛管,筛管下入后再将缠丝胶管下入到筛管内,最后撤出外管,即完成整个工序;(7)整个工序完成后,将孔口排采装置与井下瓦斯抽采管路连接进行负压抽采。
2.根据权利要求1所述用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,其特征在于:所述筛管采用玻璃钢筛管,其结构是由玻璃纤维增强材料嵌入已固化的热固化树脂中形成的复合材料构成,或其结构是由玻璃纤维增强材料被热固化树脂包裹形成的复合材料构成。
3.根据权利要求1或2所述用于煤矿井下松软煤层中长距离水平钻孔的防塌方法,其特征在于:所述筛管孔眼的形状、尺寸、布局、密度根据煤层煤质来确定。
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