CN106437612A - 顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法及其封孔结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法及其封孔结构，首先对煤层进行顺层钻孔，然后对钻孔周围的煤体进行切割形成至少一条环形缝槽，环形缝槽是沿钻孔径向对煤体进行切割，最后进行注浆封孔时，注浆液不仅将钻孔填满，而且将环形缝槽填充满形成封堵墙，不仅扩大了抽采钻孔周边裂隙的封堵范围，而且封堵墙沿钻孔轴向形成至少一条，对顺层钻孔的封堵效果大大提高，同时，缩短了封堵长度，提高了封孔质量，减少了抽采钻孔封孔工程量；本发明的方法操作简便，施工容易，封孔效果好，提高了瓦斯抽采效果，具有较高的推广运用价值。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采技术领域，特别涉及一种顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法及其封孔结构。
背景技术
我国是世界上的主要产煤国，也是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，煤炭生产量95％来自井工开采，而高瓦斯、突出矿井煤炭产量约占30％以上。同时，由于我国煤矿开采每年仍以10-40m的速度向深部延伸，随着矿井开采深度的增加，越来越多的矿井、煤层转变为突出矿井、煤层。而现有的《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，突出煤层的瓦斯治理需要遵循“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则，其中，区域防突措施主要包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类，对于单一突出煤层，无保护层开采条件，只能采用预抽煤层瓦斯区域措施，而在预抽煤层瓦斯区域防突措施领域，按使用的工程类别分为有地面井预抽、穿层钻孔预抽、顺层钻孔预抽，而在煤层巷道开挖后施工顺层钻孔预抽煤层瓦斯是工作面治理瓦斯常用措施。
煤层巷道开掘过程中，引起周边应力重新分布，巷帮形成一定深度的卸压区、应力集中区、原岩应力区，对顺层抽采钻孔的封孔影响较大。若煤层巷道破坏范围内存在的裂隙得不到有效的充填，导致其与瓦斯预抽钻孔间存在裂隙，易形成漏气通道。目前常规顺层钻孔采用水泥砂浆封孔方法，主要存在问题：径向作用力较小，封孔范围小，无法解决钻孔周边裂隙的封堵，密封效果不佳，导致瓦斯抽采浓度低；钻孔倾角较小，封孔长度大，一般封孔长度在20m以上，水泥砂浆凝固后易形成收缩缝，造成钻孔漏气。
因此，需要对现有的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法进行改进，在操作方便，施工容易的基础上，可大大提高对钻孔周边裂隙的封堵效果，并尽可能的在缩短封孔长度的同时达到保证封孔效果的目的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，在操作方便，施工容易的基础上，可大大提高对钻孔周边裂隙的封堵效果，并尽可能的在缩短封孔长度的同时达到保证封孔效果的目的。
本发明的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，包括以下步骤：
a、进行顺层瓦斯抽采钻孔；
c、对钻孔周围的煤体进行切割形成与钻孔相通的环形缝槽，环形缝槽沿钻孔轴向形成至少一条；
d、对钻孔进行注浆封孔，封孔过程中环形缝槽被注浆液填充形成封堵墙。
进一步，环形缝槽的外径与钻孔的孔径大小比值为。
进一步，环形缝槽在距钻孔的孔口距离5-18m范围内设置。
进一步，每一环形缝槽的半径为0.5-3m，轴向宽度为5-20cm。
进一步，步骤a的钻孔和所述步骤c的环形缝槽均通过高压水力割缝装置实现；
在步骤c之前，还包括：步骤b、通过高压水力割缝装置进行钻孔施工完成后，不退钻，直接通入高压水对煤体进行切割，对钻孔周边煤体卸压增透。
进一步，步骤d包括:
使用带上端堵头和下端堵头的封孔管对钻孔进行封孔；
穿过封孔管的上端堵头对钻孔进行注浆，注浆液填充满上端堵头和下端堵头间空间并使环形缝槽填充满形成所述封堵墙。
进一步，在步骤d中，封孔管的前、后端的堵头长度不小于1m；在步骤d中，封孔管前端的堵头与位于钻孔最上端的环形缝槽间的距离超过1-2m。
进一步，在步骤d中，注浆的注浆压力不小于2MPa。
本发明还公开了一种利用顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法的顺层瓦斯抽采钻孔封孔结构，包括封孔管，封孔管上设置有上端堵头和下端堵头，封孔管设置在所述钻孔内，上端堵头和下端堵头之间设置有封堵体，封堵体包括封堵主体和与封堵主体连接并沿钻孔径向的封堵墙，封堵墙沿封堵主体轴向设置至少一个。
进一步，封堵体由注浆液填充凝固形成，封堵墙的注浆液填充空间为沿钻孔径向切割煤体形成的环形缝槽。
本发明的有益效果：本发明的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法及其封孔结构，首先对煤层进行顺层钻孔，然后对钻孔周围的煤体进行切割形成至少一条环形缝槽，环形缝槽是沿钻孔径向对煤体进行切割，最后进行注浆封孔时，注浆液不仅将钻孔填满，而且将环形缝槽填充满形成封堵墙，不仅扩大了抽采钻孔周边裂隙的封堵范围，而且封堵墙沿钻孔轴向形成至少一条，对顺层钻孔的封堵效果大大提高，同时，缩短了封堵长度，提高了封孔质量，减少了抽采钻孔封孔工程量；本发明的方法操作简便，施工容易，封孔效果好，提高了瓦斯抽采效果，具有较高的推广运用价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明方法的施工结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明方法的施工结构示意图，如图所示：本实施例的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，包括以下步骤：
a、进行顺层瓦斯抽采钻孔；即根据顺层瓦斯抽采钻孔设计要求进行施工，可采用现有钻孔设备进行钻孔；
c、对钻孔1周围的煤体2进行切割形成与钻孔1相通的环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)，环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)沿钻孔1轴向形成至少一条；环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)由对钻孔1周围的煤体2进行经向切割且绕钻孔1圆周形成，环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)设置至少一条，可为一条、两条、三条或四条，本实施例中设置两条
d、对钻孔1进行注浆封孔，封孔过程中环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)被注浆液填充形成封堵墙；待钻孔1和环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)施工完成后，通过对钻孔1注浆封孔，注浆液会将钻孔1填充满，同时会将环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)填充满，这样就使得环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)形成封堵墙结构，封堵墙相当于插入钻孔1周围的煤体2中，解决了钻孔1周边裂隙的封堵问题，具有相当好的密封效果，保证了瓦斯抽采的浓度；且采用环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)填充满形成封堵墙的结构，缩短了钻孔1封堵长度，克服了现有水泥砂浆凝固后易形成收缩缝的问题，钻孔1不会漏气。
本实施例中，环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)的外径与钻孔1的孔径大小比值为不小于5：1；在此比值范围下，即具有较大的径向作用力，又保证了封孔范围，解决了钻孔1周边裂隙的封堵。
本实施例中，环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)在距钻孔1的孔口距离5-18m范围内设置；可留设出安全距离，距离孔口不会太近，防止割缝装置造成安全隐患，且满足正常封孔的需求。
本实施例中，每一环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)的半径为0.5-3m，轴向宽度为5-20cm。
本实施例中，步骤a的钻孔1和所述步骤c的环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)均通过高压水力割缝装置实现；
在步骤c之前，还包括：步骤b、通过高压水力割缝装置进行钻孔1施工完成后，不退钻，直接通入高压水对煤体2进行切割，对钻孔1周边煤体2卸压增透；即对钻孔1周边煤体2进行卸压增透，减少压力，保证封堵效果。
本实施例中，步骤d包括:
使用带上端堵头5和下端堵头6的封孔管4对钻孔1进行封孔；
穿过封孔管4的上端堵头5对钻孔1进行注浆，注浆液填充满上端堵头5和下端堵头6间空间并使环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)填充满形成所述封堵墙；
即，封孔管4的上端设置有上端堵头5，下端设置有下端堵头6，封孔管4的上端是指在钻孔1中位于上方的一端，下端是指在钻孔1中位于下方的一端，封孔管4插入钻孔1中后，上端堵头5和下端堵头6将钻孔1形成填充封堵，上端堵头5和下端堵头6之间封堵空间，注浆管7穿过上端堵头5与封堵空间连通，注浆液注入封堵空间内进行封孔填充；另外，封孔后待水泥砂浆凝固6-8h，封孔管4与瓦斯抽采管路相连进入矿井瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采，即做瓦斯抽采管使用。
本实施例中，在步骤d中，封孔管4的前、后端的堵头长度不小于1m。
本实施例中，在步骤d中，封孔管4前端的堵头与位于钻孔1最上端的环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)间的距离超过1-2m。
本实施例中，在步骤d中，注浆的注浆压力不小于2MPa。
也即，本发明公开了一种顺层瓦斯抽采钻孔1封孔结构，包括封孔管4，封孔管4上设置有上端堵头5和下端堵头6，封孔管4设置在所述钻孔1内，上端堵头5和下端堵头6之间设置有封堵体，封堵体包括封堵主体8和与封堵主体连接并沿钻孔1径向的封堵墙9，封堵墙沿封堵主体轴向设置至少一个；封堵体由注浆液填充凝固形成，封堵墙的注浆液填充空间为沿钻孔1径向切割煤体2形成的环形缝槽(图中为环形缝槽3和环形缝槽3a)。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、进行顺层瓦斯抽采钻孔；
c、对钻孔周围的煤体进行切割形成与钻孔相通的环形缝槽，环形缝槽沿钻孔轴向形成至少一条；
d、对钻孔进行注浆封孔，封孔过程中环形缝槽被注浆液填充形成封堵墙。
2.根据权利要求1所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：所述环形缝槽的外径与钻孔的孔径大小比值为不小于5:1。
3.根据权利要求2所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：所述环形缝槽在距钻孔的孔口距离5-18m范围内设置。
4.根据权利要求3所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：每一环形缝槽的半径为0.5-3m，轴向宽度为5-20cm。
5.根据权利要求1所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：所述步骤a的钻孔和所述步骤c的环形缝槽均通过高压水力割缝装置实现；
在所述步骤c之前，还包括：步骤b、通过高压水力割缝装置进行钻孔施工完成后，不退钻，直接通入高压水对煤体进行切割，对钻孔周边煤体卸压增透。
6.根据权利要求1所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：所述步骤d包括:
使用带上端堵头和下端堵头的封孔管对钻孔进行封孔；
穿过封孔管的上端堵头对钻孔进行注浆，注浆液填充满上端堵头和下端堵头间空间并使环形缝槽填充满形成所述封堵墙。
7.根据权利要求6所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：在所述步骤d中，所述封孔管的前、后端的堵头长度不小于1m；
所述封孔管前端的堵头与位于钻孔最上端的环形缝槽间的距离超过1-2m。
8.根据权利要求6所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法，其特征在于：在所述步骤d中，所述注浆的注浆压力不小于2MPa。
9.本发明还公开了一种利用权利要求1-8任一权利要求所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔方法的顺层瓦斯抽采钻孔封孔结构，其特征在于：包括封孔管，封孔管上设置有上端堵头和下端堵头，封孔管设置在所述钻孔内，上端堵头和下端堵头之间设置有封堵体，封堵体包括封堵主体和与封堵主体连接并沿钻孔径向的封堵墙，封堵墙沿封堵主体轴向设置至少一个。
10.根据权利要求9所述的顺层瓦斯抽采钻孔封孔结构，其特征在于：所述封堵体由注浆液填充凝固形成，封堵墙的注浆液填充空间为沿钻孔径向切割煤体形成的环形缝槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170222 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |