CN105840231A - 一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法 - Google Patents
一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，包括以下步骤：在岩石巷道钻场中，施工岩石钻孔；将无缝钢管推入岩石钻孔，无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口，并在无缝钢管末端安装带有高压阀门的法兰盖板；固定无缝钢管；向无缝钢管中注入水泥浆；待水泥浆凝固后，在无缝钢管中施工抽采钻孔；对抽采钻孔进行耐压试验；继续施工抽采钻孔，直至穿过煤层，进入岩层，高压阀门连接抽放系统，进行抽采；如发现瓦斯流量或瓦斯浓度明显下降，对抽采钻孔重新扫孔，直至抽采范围内抽采瓦斯量达到预定值。本发明能在保证钻孔密封前提下，对钻孔重复掏孔，提高抽放浓度，同时，可显著降低区域的地应力，降低煤层的煤与瓦斯突出危险。
Description
技术领域
本发明涉及井下岩孔抽采技术，尤其是一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法。
背景技术
目前井下岩孔抽采方法是根据现有抽采规范进行的。《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》中第5.5条及《煤矿瓦斯抽采规范》中第7.5条对瓦斯抽采的封孔方法作了规定:岩壁钻孔，宜采用封孔器封孔；封孔器械应满足密封性能好、操作便捷、封孔速度快的要求；孔口段围岩条件好，构造简单、孔口负压中等时，封孔长度可取2m～3m；孔口段围岩裂隙较发育或孔口负压高时，封孔长度可4m～6m。
在使用这种封孔方法时,矿井在封孔抽采时发现封孔器械虽然可重复利用，但密封难度大，钻孔漏风严重，瓦斯浓度较低。为克服这种缺点，多数矿井改用聚氨酯或者水泥进行长距离封孔，这虽然能在一定程度上解决漏风问题，但钻孔封堵后无法进行后续处理。高应力松软煤层，由于煤体强度低，在高应力作用下，钻孔一般2～3天就会产生严重缩孔，甚至钻孔完全消失，从而造成抽采流量接近0，抽采瓦斯浓度急剧下降，不能按期完成抽采瓦斯任务，这已为现场的大量实际所验证，成为高应力松软煤层抽采瓦斯的主要难题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是要克服已有技术中存在的问题，提供一种方法简便、可靠的井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，包括以下步骤：
第一步，在岩石巷道钻场中，施工岩石钻孔；
第二步，将无缝钢管推入岩石钻孔，无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口，并在无缝钢管末端安装带有高压阀门的法兰盖板；
第三步，固定无缝钢管；
第四步，向无缝钢管中注入水泥浆；
第五步，待水泥浆凝固后，在无缝钢管中施工抽采钻孔；
第六部，对抽采钻孔进行耐压试验，耐压合格后，进行第七部，若耐压不合格，则返回步骤第四步；
第七步，继续施工抽采钻孔，直至穿过煤层，进入岩层，高压阀门连接抽放系统，进行抽采；
第八步，定时对抽放系统进行监测，如发现瓦斯流量或瓦斯浓度明显下降，则断开抽放系统，对抽采钻孔重新扫孔，然后继续进行抽采，直至抽采范围内抽采瓦斯量达到预定值。
优选的，第二步中，将无缝钢管截成2～3段，分段推入岩石钻孔，各段无缝钢管之间用公、母螺丝扣连接。
优选的，第三步中，固定无缝钢管的具体步骤如下：首先将无缝钢管从岩石钻孔中抽出一端距离，利用铁丝将对折的编织袋拧紧固定至无缝钢管外侧，将聚氨酯发泡材料A、B料混合后迅速倒入编织袋对折空间，快速将无缝钢管推入岩石钻孔，并使无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口，如发现有发泡材料流出岩石钻孔，利用面纱或者毛巾进行封堵，10min后完成固定。
优选的，第四步中，向无缝钢管中注入水泥浆的具体步骤如下：
1)配备水灰比为1:1的水泥浆；
2)将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵,打开高压阀门和注浆泵，缓慢注入水泥浆，一边注浆一边观察；
3)待注浆压力上升至2MPa并且岩石钻孔孔口不漏浆时，关闭高压阀门停止注浆，如发现漏浆，关闭高压阀门，等待20min后，打开高压阀门，继续注浆，如此反复，直至注浆压力达到2MPa，且不漏浆，为加快水泥浆凝固，在注浆时可加入少量水泥速凝剂。
优选的，第六步中，对抽采钻孔进行耐压试验的具体步骤如下：
1)抽采钻孔施工完毕后，清除钻孔中污水与钻渣，准备清水；
2)将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵,打开高压阀门注浆泵，通过注浆泵缓慢注入清水，一边注浆一边观察；
3)待注浆压力上升至3MPa，关闭注浆泵，利用秒表计时，如果在10min内压力不下降，则耐压试验合格。
有益效果：应用本发明提供的抽采瓦斯方法，能在保证钻孔密封前提下，在抽放浓度降低时，对钻孔重复掏孔，使钻孔直径及抽放瓦斯作用面恢复至原始大小，提高抽放浓度，同时，可显著降低区域的地应力，降低煤层的煤与瓦斯突出危险；该方法选用材料均为矿井普通材料，成本低廉，易于操作。
具体实施方式：
下面对本发明做更进一步的解释。
本发明的一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，包括以下步骤：
第一步，在岩石巷道钻场中，根据岩层抽采钻孔设计的方位角和倾角，施工133mm岩石钻孔5m，钻进时带导向，要求钻孔平直，同时将钻孔中污水钻渣进行清理；
第二步，将5.5m长的D108×5mm无缝钢管推入岩石钻孔，无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口0.5m，并在无缝钢管末端安装带有高压阀门的法兰盖板，该步骤中，为了便于运输，可将无缝钢管截成2～3段，分段推入岩石钻孔，各段无缝钢管之间用公、母螺丝扣连接；
第三步，固定无缝钢管，固定无缝钢管的具体步骤如下：首先将无缝钢管从岩石钻孔中抽出1m，利用8#铁丝将对折的编织袋拧紧固定至无缝钢管外侧，将1000ml聚氨酯发泡材料A、B料混合后迅速倒入编织袋对折空间，快速将无缝钢管推入岩石钻孔，并使无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口0.5m，如发现有发泡材料流出岩石钻孔，利用面纱或者毛巾进行封堵，10min后完成固定；
第四步，向无缝钢管中注入水泥浆,向无缝钢管中注入水泥浆的具体步骤如下：
1)配备水灰比为1:1的水泥浆100L；
2)将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵,打开高压阀门和注浆泵，缓慢注入水泥浆，一边注浆一边观察；
3)待注浆压力上升至2MPa并且岩石钻孔孔口不漏浆时，关闭高压阀门停止注浆，如发现漏浆，关闭高压阀门，等待20min后，打开高压阀门，继续注浆，如此反复，直至注浆压力达到2MPa，且不漏浆，为加快水泥浆凝固，在注浆时可加入少量水泥速凝剂；
第五步，待水泥浆凝固后24h，拆除法兰盖板，按照抽采钻孔设计的方位角和倾角，在无缝钢管中施工94mm抽采钻孔6m；
第六部，对抽采钻孔进行耐压试验，耐压合格后，进行第七部，若耐压不合格，则返回步骤第四步，抽采钻孔进行耐压试验的具体步骤如下：
1)抽采钻孔施工完毕后，清除钻孔中污水与钻渣，准备清水100L；
2)安装法兰盖板，将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵,打开高压阀门注浆泵，通过注浆泵缓慢注入清水，一边注浆一边观察；
3)待注浆压力上升至3MPa，关闭注浆泵，利用秒表计时，如果在10min内压力不下降，则耐压试验合格；
第七步，按照抽采钻孔设计的方位角和倾角，继续施工94mm抽采钻孔，直至穿过煤层，进入岩层0.5m，退出钻杆，清理污水与钻渣，高压阀门连接抽放系统，进行抽采；
第八步，定时对抽放系统进行监测，如发现瓦斯流量或瓦斯浓度明显下降至30％以下，则断开抽放系统，对抽采钻孔重新扫孔，然后继续进行抽采，直至抽采范围内抽采瓦斯量达到预定值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在岩石巷道钻场中，施工岩石钻孔；
第二步，将无缝钢管推入岩石钻孔，无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口，并在无缝钢管末端安装带有高压阀门的法兰盖板；
第三步，固定无缝钢管；
第四步，向无缝钢管中注入水泥浆；
第五步，待水泥浆凝固后，在无缝钢管中施工抽采钻孔；
第六部，对抽采钻孔进行耐压试验，耐压合格后，进行第七部，若耐压不合格，则返回步骤第四步；
第七步，继续施工抽采钻孔，直至穿过煤层，进入岩层，高压阀门连接抽放系统，进行抽采；
第八步，定时对抽放系统进行监测，如发现瓦斯流量或瓦斯浓度明显下降，则断开抽放系统，对抽采钻孔重新扫孔，然后继续进行抽采，直至抽采范围内抽采瓦斯量达到预定值。
2.根据权利要求1所述的一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，其特征在于：第二步中，将无缝钢管截成2～3段，分段推入岩石钻孔，各段无缝钢管之间用公、母螺丝扣连接。
3.根据权利要求1所述的一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，其特征在于，第三步中，固定无缝钢管的具体步骤如下：首先将无缝钢管从岩石钻孔中抽出一端距离，利用铁丝将对折的编织袋拧紧固定至无缝钢管外侧，将聚氨酯发泡材料A、B料混合后迅速倒入编织袋对折空间，快速将无缝钢管推入岩石钻孔，并使无缝钢管末端露出岩石钻孔孔口，如发现有发泡材料流出岩石钻孔，利用面纱或者毛巾进行封堵，10min后完成固定。
4.根据权利要求1所述的一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，其特征在于，第四步中，向无缝钢管中注入水泥浆的具体步骤如下：
1)配备水灰比为1:1的水泥浆；
2)将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵，打开高压阀门和注浆泵，缓慢注入水泥浆，一边注浆一边观察；
3)待注浆压力上升至2MPa并且岩石钻孔孔口不漏浆时，关闭高压阀门停止注浆，如发现漏浆，关闭高压阀门，等待20min后，打开高压阀门，继续注浆，如此反复，直至注浆压力达到2MPa，且不漏浆，为加快水泥浆凝固，在注浆时可加入少量水泥速凝剂。
5.根据权利要求1所述的一种井下高应力松软煤层可重复掏孔抽采瓦斯方法，其特征在于，第六步中，对抽采钻孔进行耐压试验的具体步骤如下：
1)抽采钻孔施工完毕后，清除钻孔中污水与钻渣，准备清水；
2)将法兰盖板的高压阀门连接高压注浆泵,打开高压阀门注浆泵，通过注浆泵缓慢注入清水，一边注浆一边观察；
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