CN108868874A - 一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，属于煤矿瓦斯抽采领域，包括：对于松软煤层下向顺层钻孔，利用系统压风及螺旋钻杆施工，停止钻进、关闭压风并通入中高压水进行割缝，完成后重复；对于中硬煤层的下向顺层钻孔，利用低压水及螺旋钻杆施工，停止钻进并切换为高压水进行割缝作业，重复水力钻进及割缝工作；松软、中硬煤层均采用前进式钻进、割缝方式，形成顺层钻孔周围大面积煤体卸压增透。本发明适用于煤矿井下煤巷条带、回采区域高瓦斯突出煤层下向顺层钻孔水力割缝卸压增透，增大煤体暴露面积、钻孔有效影响范围及瓦斯抽采率，减少钻孔数量。本发明方法简便、操作方便，效果显著，具有广泛的推广应用价值。

Description

一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，涉及一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法。

背景技术

在煤矿采掘工程中，对于无保护层保护的单一突出煤层的煤巷掘进工作面、回采工作面常采取顺层钻孔预抽煤巷条带、回采区域煤层瓦斯的区域防突措施，但存在以下问题：未采取卸压增透措施的顺层钻孔，钻孔直径一般为Φ113mm，卸压范围小，瓦斯预抽有效影响半径一般小于2.5m，钻孔工程量大、效率低，影响矿井采掘接替工作。

水力割缝是在高压水射流的切割作用下，形成一系列槽缝，相当于在局部范围内开采了一层极薄的保护层，工程实践表明：水力割缝增透技术可以增大煤体的暴露面积、有效改善煤层中的瓦斯流动状态，为瓦斯排放创造有利条件，改变煤体的原应力，煤体得到充分卸压，提高煤层的透气性和瓦斯释放能力。

对于煤的坚固性系数f＜0.5的软煤，使用传统的水力成孔方法及水力割缝增透工艺方式施工下向顺层钻孔时，夹矸、软煤遇水后膨胀、塌陷，时常造成塌孔、堵孔、卡钻、断钻杆等孔内事故，直接影响着钻孔的成孔率，钻孔成孔后堵孔、塌孔现象也很严重，影响了抽放效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，克服已有技术中的下向顺层钻孔成孔率低、抽采效果不理想的缺点，提供一种方法简便、增大煤的透气性、改变煤的瓦斯赋存状态、提高瓦斯抽采效果的下向顺层钻孔水力割缝工艺方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，对于煤的坚固性系数f＜0.5的松软煤层，包括如下步骤：

S11：利用钻机、0.6～1MPa系统压风及利于排渣的螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔至≥20m深度；

S12：停止钻进、关闭压风、通入40～60MPa的中高压水进行割缝工作，割缝时间3～5min；

S13：割缝完成后，割缝完成后切换为30～40MPa水压进行5～10min冲孔排渣工作；

S14：关闭中高压水，通入0.6～1MPa系统压风，利用系统压风及螺旋钻杆继续钻进2～5m，停止钻进、关闭压风，重复进行中高压水力割缝及排渣工作；

S15：重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到下向顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作。

进一步，对于煤的坚固性系数f≥0.5的中硬煤层，下向顺层钻孔水力割缝工艺方法包括如下步骤：

S21：利用钻机、压力＜15MPa低压水及利于排渣的螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔至≥15m深度；

S22：停止钻进、切换并通入≥90MPa的高压水进行割缝工作，割缝时间3～5min；

S23：割缝完成后，切换为30～40Mpa水压进行5～10min冲孔排渣工作；

S24：关闭高压水，切换并通入压力＜15MPa低压水，利用低压水、螺旋钻杆继续钻进2～5m，停止钻进、切换为高压水，重复进行高压水力割缝及排渣工作；

S25：重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到下向顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作。

进一步，所述下向顺层钻孔直径为94～133mm，所述下向顺层钻孔为钻孔倾角小于0°。

本发明的有益效果：本发明的下向钻孔水力割缝工艺方法，形成了下向顺层钻孔不同煤层硬度(软、中硬煤层)的钻孔施工、水力割缝及排渣工艺，增加煤体暴露面积，形成有效的大范围卸压增透空间，同时大大减少了塌孔、堵孔、卡钻、断钻杆等下向钻孔事故。本发明方法简便、操作方便、增大下向顺层钻孔有效影响范围及割缝成功率，提高了瓦斯抽放率，大大减少了钻孔数量，提高了经济效益，具有广泛推广运用价值。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例所述的向下顺层钻孔水力割缝工艺方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，一方面，对于煤的坚固性系数f＜0.5的松软煤层，向下顺层钻孔水力割缝工艺方法的具体实施步骤如下：

1、利用钻机、0.6～1MPa系统压风及利于排渣的螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔(直径Φ94～133mm)至≥20m深度；

2、停止钻进、关闭压风、通入40～60MPa的中高压水进行割缝工作，割缝时间3～5min；

3、割缝完成后，割缝完成后切换为30～40MPa水压进行5～10min冲孔排渣工作；

4、关闭中高压水，通入0.6～1MPa系统压风，利用系统压风及螺旋钻杆继续钻进2～5m，停止钻进、关闭压风，重复进行中高压水力割缝及排渣工作；

5、重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到下向顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作。

另一方面，对于煤的坚固性系数f≥0.5的中硬煤层，向下顺层钻孔水力割缝工艺方法的具体实施步骤如下：

1、利用钻机、压力＜15MPa低压水及利于排渣的螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔(直径Φ94～133mm)至≥15m深度；

2、停止钻进、切换并通入≥90MPa的高压水进行割缝工作，割缝时间3～5min；

3、割缝完成后，割缝完成后切换为30～40MPa水压进行5～10min冲孔排渣工作；

4、关闭高压水，切换并通入压力＜15MPa低压水，利用低压水、螺旋钻杆继续钻进2～5m，停止钻进、切换为≥90MPa的高压水，重复进行高压水力割缝及排渣工作；

5、重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到下向顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作。

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 (5)

1.一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，其特征在于：对于松软煤层，包括以下步骤：

S11：利用钻机、系统压风及螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔至≥20m深度；

S12：停止钻进、关闭压风、通入中高压水进行割缝工作；

S13：割缝完成后，关闭中高压水，通入压风，利用系统压风及螺旋钻杆继续钻进2～5m，停止钻进、关闭压风、通入中高压水再次进行割缝工作；

S14：重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作，实现松软煤层下向顺层钻孔周围大范围煤体卸压增透。

2.根据权利要求1所述的一种下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，其特征在于：对于中硬煤层，包括以下步骤：

S21：利用钻机、低压水及螺旋钻杆向待掘或待采工作面施工一下向顺层钻孔至≥15m深度；

S22：停止钻进、通入高压水进行割缝工作；

S23：割缝完成后，关闭高压水，并切换为低压水，继续钻进2～5m，停止钻进、通入高压水再次进行割缝工作；

S24：重复上述步骤，前进式钻进、割缝方式，直至达到顺层钻孔设计深度，完成钻孔钻进及割缝工作，实现中硬煤层下向顺层钻孔周围大范围煤体卸压增透。

3.根据权利要求1、2任一所述的下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，其特征在于：所述下向顺层钻孔直径为94～133mm，所述下向顺层钻孔为钻孔倾角小于0°；所述松软煤层为煤的坚固性系数f＜0.5，所述中硬煤层为煤的坚固性系数f≥0.5。

4.根据权利要求1、2任一所述的下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，其特征在于：所述低压水为压力＜15MPa，所述中高压水为压力40～60MPa，所述高压水为压力≥90MPa。

5.根据权利要求1、2任一所述的下向顺层钻孔水力割缝工艺方法，其特征在于：所述松软、中硬煤层水力割缝时间为3～5min，割缝完成后切换为30～40MPa水压进行5～10min冲孔排渣工作。