CN105134125B - 瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，包括如下步骤：(1)瓦斯立井挖掘；(2)瓦斯管下放；(3)用封堵盘封堵瓦斯立井井壁与瓦间的环形空间的底端；(4)向位于步骤(3)中封堵盘上方的环形空间注浆。本发明有效解决了瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间环形空间底端封堵的难题，有利于对瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间环形空间进行充填施工，从而有利于扩大反井钻机的使用范围。

Description

瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺

技术领域

本发明涉及钻井领域。更具体地，涉及一种瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺。

背景技术

近年来，应国家煤炭安监局的安全要求，高瓦斯矿必须先抽后采。煤矿将煤层瓦斯采集后，集中由大直径瓦斯立管(管内径1m左右)抽运到地面，再将瓦斯处理应用，这其中瓦斯立管安装及壁后充填成为关键工程。

目前，瓦斯立管安装施工方法有两种，一种是反井钻机凿井法，即“反井钻机凿井法凿井+起吊瓦斯管下放安装+下端口环空封堵+瓦斯管壁后充填”。另一种是正井法，即“正井法凿井+瓦斯管漂浮下沉安装+瓦斯管壁后充填”。正井法施工的缺点：工期是反井钻机凿井法的2倍以上，工程成本也特别高；优点是适合各种地层条件。反井钻机凿井法优点：工期短、费用低；缺点是岩层有大量涌水时，下端口环空封堵及瓦斯管壁后充填成为重大难题。本发明通过研究瓦斯管壁后充填工艺，解决了瓦斯管壁后充填难题，同时也进一步拓宽了反井钻机的应用范围。

发明内容

本发明目的在于是提供一种不仅操作简单、便于推广且能解决瓦斯管壁后填充时瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间的环形空间下端封堵难题的瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，有利于瓦斯立井后续施工的顺利进行，有利于进一步拓宽反井钻机的应用题范围。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，包括如下步骤：

(1)瓦斯立井挖掘；

(2)瓦斯管下放；

(3)用封堵盘封堵瓦斯立井井壁与瓦斯管之间的环形空间的底端；

(4)向位于步骤(3)中封堵盘上方的环形空间注浆。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，瓦斯立井采用反井钻机钻凿，瓦斯立井的下井口与下水平巷道连通。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，步骤(2)包括如下步骤：

(a)在瓦斯立井上井口上用起重设备通过第一个横担将第一节瓦斯管吊起，并将第一节瓦斯管的下端放入瓦斯立井井孔中；

(b)用第一个横担将第一节瓦斯管的上端担放在瓦斯立井上井口的井字梁上；

(c)用起重设备通过第二个横担将第二节瓦斯管吊起，并将第二节瓦斯管的下管口与第一节瓦斯管的上管口对焊；

(d)将第一个横担移除，并通过起重设备将焊接后的瓦斯管放入瓦斯立井井孔中，然后通过第二横担将第二节瓦斯管的上端担放在瓦斯立井上井口的井字梁上；

(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至瓦斯管全部下放至瓦斯立井中。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，在步骤(a)和步骤(c)中，起重设备为吊车或井架；瓦斯管为螺旋焊管或无缝管，每节瓦斯管长度为10m，瓦斯管的内径为1000mm，瓦斯管管壁厚度小于或等于30mm。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，在步骤(3)中，封堵盘包括上端圆柱壳、圆环托盘、下端圆柱壳、泄水及封堵注浆管和泄水及封堵注浆观察管，所述上端圆柱壳的下端与所述圆环托盘的上盘面固定连接，所述圆环托盘的下盘面与所述下端圆柱壳的上端固定连接，所述泄水及封堵注浆管的上端和所述泄水及封堵注浆观察管的上端分别穿过安装孔设在所述上端圆柱壳内，所述泄水及封堵注浆管的下端和所述泄水及封堵注浆观察管的下端分别设在所述下端圆柱壳的外侧；所述泄水及封堵注浆管和所述泄水及封堵注浆观察管通过所述安装孔与所述圆环托盘固定连接；所述泄水及封堵注浆观察管的上管口高于所述泄水及封堵注浆管的上管口；所述泄水及封堵注浆管下端管身上和所述泄水及封堵注浆观察管下端管身上均设有开关阀门。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，所述上端圆柱壳包括左半上端圆柱壳和右半上端圆柱壳，所述圆环托盘包括左半圆环托盘和右半圆环托盘，所述下端圆柱壳包括左半下端圆柱壳和右半下端圆柱壳；所述左半上端圆柱壳、所述左半圆环托盘和所述左半下端圆柱壳固定连接成左半封堵盘，所述右半上端圆柱壳、所述右半圆环托盘和所述右半下端圆柱壳固定连接成右半封堵盘；所述左半下端圆柱壳通过螺栓连接板和螺栓与所述右半下端圆柱壳固定连接，所述左半下端圆柱壳和所述右半下端圆柱壳上分别设有所述螺栓连接板；所述泄水及封堵注浆管和所述泄水及封堵注浆观察管均与所述左半圆环托盘或所述右半圆环托盘固定连接。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，步骤(3)包括如下步骤：

(i)将封堵盘抱紧瓦斯管；

(ii)将封堵盘推入瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间的环形空间中。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，步骤(3)为：通过起重葫芦使所述封堵盘抱紧瓦斯管，然后用液压单体支撑将所述封堵盘推入瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间环形空间中。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，步骤(4)为：通过所述泄水及封堵注浆管向瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间的环形空间内注浆，直至浆液从所述泄水及封堵注浆观察管中流出停止注浆。

上述瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，步骤(4)中，用柔性织物填塞所述上端圆柱壳壳壁与瓦斯立井井壁之间的间隙。

本发明的有益效果为：本发明有效解决了瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间环形空间底端封堵的难题，有利于对瓦斯立井井壁与瓦斯管管壁之间环形空间进行充填施工，从而有利于扩大反井钻机的使用范围。

附图说明

图1为本发明瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺的示意图；

图2为本发明瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺中封堵盘的侧面视向结构示意图；

图3为本发明瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺中封堵盘的左半封堵盘的结构示意图；

图4为本发明瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺中封堵盘的右半封堵盘的结构示意图。

图中：1-注浆泵；2-注浆管；3-横担；4-瓦斯管；5-井字梁；6-花眼套管；7-封堵盘；8-泄水及封堵注浆观察管；9-混凝土支撑平台；10-泄水及封堵注浆管；11-液压单体支撑；12-水泥浆池；13-下水平巷道；14-瓦斯立井；15-上端圆柱壳；16-圆环托盘；17-下端圆柱壳；18-螺栓连接板；19-左半上端圆柱壳；20-左半下端圆柱壳；21-左半圆环托盘；22-右半上端圆柱壳；23-右半圆环托盘；24-右半下端圆柱壳；25-开关阀门。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本实施例以重庆松藻煤电公司石壕矿瓦斯抽采井为例，该瓦斯抽采立井的瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺包括如下步骤：

(1)瓦斯立井14挖掘。本实施例中瓦斯立井14采用反井钻机凿井法施工，将导孔扩孔成直径为1.65m的瓦斯立井14井筒，瓦斯立井14的深度为305.33m，瓦斯立井14的螺孔岩层涌水量为20m³/h，孔底偏差为0.54％。施工过程中，钻机通过主推油缸和马达将推拉力和扭力传给动力头，动力头通过钻杆将推拉力和扭力传给导孔钻头或扩孔钻头，钻头上的滚刀通过滚动挤压剪切而破碎岩石。其中，导孔钻进时，钻头自上水平巷道向下水平巷道13钻进，直至上水平巷道和下水平巷道13贯通，导孔钻进时产生的岩屑随着正循环洗井液沿着钻杆与孔壁间的环形空间被提到上水平巷道的沉淀池；而扩孔钻进时，钻头自下水平巷道13向水平巷道钻进，岩屑靠自重直接落到下水平巷道13，采用装岩机或其他运输设备等及时清理运出。

(2)瓦斯管4下放，包括如下步骤：

(a)在瓦斯立井14上井口上用井架通过第一个横担3将第一节瓦斯管4起，并将第一节瓦斯管4的下端放入瓦斯立井14井孔中；瓦斯管4为螺旋焊管或无缝管，每节瓦斯管4长度为10m，瓦斯管4的内径为1000mm，瓦斯管4管壁厚度小于或等于30mm；

(b)用第一个横担3将第一节瓦斯管4的上端担放在瓦斯立井14上井口的井字梁5上；

(c)用井架通过第二个横担3将第二节瓦斯管4吊起，并将第二节瓦斯管4的下管口与第一节瓦斯管4的上管口对焊；

(d)将第一个横担3移除，并通过起重设备将焊接后的瓦斯管4放入瓦斯立井14井孔中，然后通过第二横担3将第二节瓦斯管4的上端担放在瓦斯立井14上井口的井字梁5上；

(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至瓦斯管4全部下放至瓦斯立井14中。

(3)用封堵盘7封堵瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间的环形空间的底端，包括如下步骤：

(i)通过起重葫芦使所述封堵盘7抱紧瓦斯管4；

(ii)用液压单体支撑11将所述封堵盘7推入瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间中。

如图2所示，步骤(3)中，封堵盘7包括上端圆柱壳15、圆环托盘16、下端圆柱壳17、泄水及封堵注浆管10和泄水及封堵注浆观察管8，所述上端圆柱壳15的下端与所述圆环托盘16的上盘面固定连接，所述圆环托盘16的下盘面与所述下端圆柱壳17的上端固定连接，所述泄水及封堵注浆管10的上端和所述泄水及封堵注浆观察管8的上端分别穿过安装孔设在所述上端圆柱壳15内，所述泄水及封堵注浆管10的下端和所述泄水及封堵注浆观察管8的下端分别设在所述下端圆柱壳17的外侧；所述泄水及封堵注浆管10和所述泄水及封堵注浆观察管8通过所述安装孔与所述圆环托盘16固定连接；所述泄水及封堵注浆观察管8的上管口高于所述泄水及封堵注浆管10的上管口；所述泄水及封堵注浆管10下端管身上和所述泄水及封堵注浆观察管8下端管身上均设有开关阀门25。

其中，如图3和图4所示，所述上端圆柱壳15包括左半上端圆柱壳19和右半上端圆柱壳22，所述圆环托盘16包括左半圆环托盘21和右半圆环托盘23，所述下端圆柱壳包括左半下端圆柱壳20和右半下端圆柱壳24；所述左半上端圆柱壳19、所述左半圆环托盘21和所述左半下端圆柱壳20固定连接成左半封堵盘，所述右半上端圆柱壳22、所述右半圆环托盘23和所述右半下端圆柱壳24固定连接成右半封堵盘；所述左半下端圆柱壳20通过螺栓连接板18和螺栓与所述右半下端圆柱壳24固定连接，所述左半下端圆柱壳20和所述右半下端圆柱壳24上分别设有所述螺栓连接板18；所述泄水及封堵注浆管10和所述泄水及封堵注浆观察管8均与所述左半圆环托盘21固定连接。

在用液压单体支撑11将所述封堵盘7推入瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间中时，应先打开所述泄水及封堵注浆管10管身上的开关阀门25和所述泄水及封堵注浆观察管8管身上的开关阀门25，接着用所述液压单体支撑11将所述封堵盘7推入瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间中，这样不仅有利于瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间的环形空间的水排出，还降低了将所述封堵盘7推入所述环形空间的难度。

(4)向位于步骤(3)中封堵盘7上方的环形空间注浆，具体操作为：通过所述泄水及封堵注浆管10向瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间的环形空间内注浆，直至浆液从所述泄水及封堵注浆观察管8中流出停止注浆，并关闭所述泄水及封堵注浆管10管身上的开关阀门25，所述泄水及封堵注浆观察管8管身上的开关阀门25保持开启状态，以便排放瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间的环形空间内的涌水。

由于瓦斯立井14井壁并非严格意义上的圆筒形，而且瓦斯立井14井壁与所述封堵盘7上的所述上端圆柱壳15壳壁之间会存在一定的间隙，因此在用水泥浆液对瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间底端进行封堵注浆的过程中，水泥浆液会沿着瓦斯立井14井壁与所述上端圆柱壳15壳壁之间的间隙流出，因而采用柔性织物填塞所述间隙以免水泥浆液流出，本实施例中采用棉纱填塞所述间隙。

通过所述泄水及封堵注浆管10向瓦斯立井14与瓦斯管4管壁之间环形空间注浆结束后72小时后，自所述圆环托盘16上盘面至所述泄水及封堵注浆观察管8上管口范围内的水泥浆凝固，瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间内的涌水仅可通过所述泄水及封堵注浆观察管8外泄，至此瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间底端封堵完成。

通过对瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间底端的封堵，为瓦斯立井14井壁与瓦斯管4管壁之间环形空间的充填施工做好了充分准备，有利于扩大反井钻机的使用范围，有利于降低瓦斯立井14的整体施工费用。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (1)

1.瓦斯立井壁后环空底端封堵施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)瓦斯立井(14)采用反井钻机钻凿，瓦斯立井(14)的下井口与下水平巷道(13)连通；

(2)瓦斯管(4)下放，包括如下步骤：

(a)在瓦斯立井(14)上井口上用起重设备通过第一个横担(3)将第一节瓦斯管(4)吊起，并将第一节瓦斯管(4)的下端放入瓦斯立井(14)井孔中；起重设备为吊车或井架；瓦斯管(4)为螺旋焊管或无缝管，每节瓦斯管(4)长度为10m，瓦斯管(4)的内径为1000mm，瓦斯管(4)管壁厚度小于或等于30mm；

(b)用第一个横担(3)将第一节瓦斯管(4)的上端担放在瓦斯立井(14)上井口的井字梁(5)上；

(c)用起重设备通过第二个横担(3)将第二节瓦斯管(4)吊起，并将第二节瓦斯管(4)的下管口与第一节瓦斯管(4)的上管口对焊；

(d)将第一个横担(3)移除，并通过起重设备将焊接后的瓦斯管(4)放入瓦斯立井(14)井孔中，然后通过第二横担(3)将第二节瓦斯管(4)的上端担放在瓦斯立井(14)上井口的井字梁(5)上；

(e)重复步骤(c)和步骤(d)直至瓦斯管(4)全部下放至瓦斯立井(14)中；

(3)通过起重葫芦使所述封堵盘(7)抱紧瓦斯管(4)，然后用液压单体支撑(11)将所述封堵盘(7)推入瓦斯立井(14)井壁与瓦斯管(4)管壁之间环形空间中；封堵盘(7)包括上端圆柱壳(15)、圆环托盘(16)、下端圆柱壳(17)、泄水及封堵注浆管(10)和泄水及封堵注浆观察管(8)，所述泄水及封堵注浆管(10)的上端和所述泄水及封堵注浆观察管(8)的上端分别穿过安装孔设在所述上端圆柱壳(15)内，所述泄水及封堵注浆管(10)的下端和所述泄水及封堵注浆观察管(8)的下端分别设在所述下端圆柱壳(17)的外侧；所述泄水及封堵注浆观察管(8)的上管口高于所述泄水及封堵注浆管(10)的上管口；所述泄水及封堵注浆管(10)下端管身上和所述泄水及封堵注浆观察管(8)下端管身上均设有开关阀门(25)；所述上端圆柱壳(15)包括左半上端圆柱壳(19)和右半上端圆柱壳(22)，所述圆环托盘(16)包括左半圆环托盘(21)和右半圆环托盘(22)，所述下端圆柱壳(17)包括左半下端圆柱壳(20)和右半下端圆柱壳(23)；所述左半上端圆柱壳(19)、所述左半圆环托盘(21)和所述左半下端圆柱壳(20)固定连接成左半封堵盘(7)，所述右半上端圆柱壳(22)、所述右半圆环托盘(22)和所述右半下端圆柱壳(23)固定连接成右半封堵盘(7)；所述左半下端圆柱壳(20)通过螺栓连接板(18)和螺栓与所述右半下端圆柱壳(23)固定连接，所述左半下端圆柱壳(20)和所述右半下端圆柱壳(23)上分别设有所述螺栓连接板(18)；所述泄水及封堵注浆管(10)和所述泄水及封堵注浆观察管(8)均与所述左半圆环托盘(21)或所述右半圆环托盘(22)固定连接；

(4)向位于步骤(3)中封堵盘(7)上方的环形空间注浆：通过所述泄水及封堵注浆管(10)向瓦斯立井(14)井壁与瓦斯管(4)管壁之间的环形空间内注浆，直至浆液从所述泄水及封堵注浆观察管(8)中流出停止注浆；用柔性织物填塞所述上端圆柱壳(15)壳壁与瓦斯立井(14)井壁之间的间隙。