CN110242347A - “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法 - Google Patents

“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110242347A
CN110242347A CN201910583439.4A CN201910583439A CN110242347A CN 110242347 A CN110242347 A CN 110242347A CN 201910583439 A CN201910583439 A CN 201910583439A CN 110242347 A CN110242347 A CN 110242347A
Authority
CN
China
Prior art keywords
deep
hole
coal
major diameter
pressure relief
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910583439.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110242347B (zh
Inventor
王爱文
施天威
潘一山
高乾书
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liaoning Technical University
Original Assignee
Liaoning Technical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liaoning Technical University filed Critical Liaoning Technical University
Priority to CN201910583439.4A priority Critical patent/CN110242347B/zh
Publication of CN110242347A publication Critical patent/CN110242347A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110242347B publication Critical patent/CN110242347B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/25—Methods for stimulating production
    • E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F7/00—Methods or devices for drawing- off gases with or without subsequent use of the gas for any purpose

Abstract

一种“卸压‑抽采‑注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法，步骤包括：在采煤工作面的上、下顺槽分别按一定间距钻取浅部大直径卸压孔；对浅部大直径卸压孔进行封孔，然后抽采瓦斯；每隔一个浅部大直径卸压孔选取一个浅部大直径卸压孔继续钻取深部钻孔，使浅部大直径卸压孔和深部钻孔前后交错，深部钻孔在上顺槽和下顺槽上交错，然后对每个深部钻孔重新封孔；按两个相邻深部钻孔为一组，将每组中的前一个作为瓦斯抽采孔，后一个作为注水孔，同时进行瓦斯抽采和煤岩注水；所有深部钻孔完成瓦斯抽采和注水后施工结束。该施工方法通过深部瓦斯抽采和注水相互交叉、配合，可使采用“卸压‑抽采‑注水”一体化防控冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害技术获得最佳效果。

Description

“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法
技术领域
本发明涉及煤岩动力灾害防控技术，特别是一种采取“卸压-抽采-注水”一体化防控冲击地压和煤与瓦斯突出煤岩复合动力灾害的施工方法。
背景技术
煤炭进入深部开采后，煤岩动力灾害特征接近，既有煤与瓦斯突出特征，又有冲击地压特征，难以归类为单一灾害类型，称为煤岩复合动力灾害，或简称煤岩复合灾害。与浅部动力灾害相比，复合动力灾害发生门槛降低、强度增大，其发生机理更加复杂。对煤与瓦斯突出煤层，一般采取防突措施治理，使煤体冲击倾向性增加，进而可能发生冲击地压灾害；对冲击地压煤层，一般采取钻孔卸压等防治措施，进而可能诱发煤与瓦斯突出。对冲击地压和煤与瓦斯突出分别进行治理的理念和技术，已不能满足煤岩复合动力灾害的防控，开发适合煤岩复合动力灾害的防控技术已成为深部煤炭开采面临的新课题。
齐庆新等人(齐庆新，潘一山，舒龙勇，等.煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构[J].煤炭学报，2018，43(7):1801－1810.)基于对煤岩复合动力灾害形成机理的分析，提出了对煤岩复合动力灾害采取“卸压-抽采-注水”一体化防控的理论与技术，但未给出该技术的具体施工方法。
发明内容
本发明的目的就是为实施该技术提供一种施工方法，使采用“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害技术能够获得最佳防控效果。
为实现上述目的，本发明提供的“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法，包括以下步骤：
步骤1、在采煤工作面的上顺槽和下顺槽出口处的煤体内，顺煤层分别按一定间距钻取浅部大直径卸压孔；浅部大直径卸压孔的孔径、孔深和相互间距根据采煤工作面的地质条件和复合动力灾害危险性评估结果确定；浅部大直径卸压孔在上顺槽和下顺槽上呈空间相对分布；通过钻孔实现煤体浅部卸压；
步骤2、对所有的浅部大直径卸压孔采用高弹伸缩式封孔器进行封孔；然后进行瓦斯抽采；
步骤3、瓦斯抽采浓度衰减后，每间隔一个浅部大直径卸压孔选取一个浅部大直径卸压孔，将封孔器从选取的浅部大直径卸压孔中取出，其余浅部大直径卸压孔仍处于严格封孔状态；然后在选取的浅部大直径卸压孔的孔底上沿浅部大直径卸压孔的轴向继续钻取直径小于浅部大直径卸压孔的深部钻孔，使浅部大直径卸压孔和深部钻孔前后分布呈长短交错状态，深部钻孔在采煤工作面的上顺槽和下顺槽上的分布呈空间交错状态，深部钻孔的底端超过采煤区段的中轴线(以避免采煤面中部形成瓦斯抽采/注水空白带)；然后对每个深部钻孔采用高弹伸缩式封孔器重新进行封孔，封孔长度依据煤岩性质和抽采/注水压力参数确定；
步骤4、按两个相邻的深部钻孔为一组对上顺槽和下顺槽上的深部钻孔进行分组，将每一组深部钻孔中的前一个作为深部瓦斯抽采孔、后一个作为深部煤岩注水孔(或相反)，加以标识，并使深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔在采煤工作面的上顺槽和下顺槽上呈空间交错分布状态；然后对每一组中的深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔同时进行深部煤岩瓦斯抽采和深部煤岩注水(一组进行瓦斯抽采和注水时，其余各组的深部钻孔处于封孔器严格封孔状态)；所有深部钻孔完成深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔后，施工结束。
作为优选，所述步骤1中的浅部大直径卸压孔的孔径为94～110mm；所述步骤2中的深部钻孔(包括深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔)的孔径为50mm或89mm。
作为优选，所述步骤3中对每个深部钻孔重新进行封孔采用的高弹伸缩式封孔器通过连接管与抽采和注水转换接头相接，抽采和注水转换接头分别与抽采管和注水管连接。
本发明提供的施工方法具有以下有益效果：
1、本发明施工方法，先通过钻取的浅部大直径卸压孔进行煤体浅部卸压，可促使煤体裂隙增加，增加煤层的透气性，提高后续瓦斯抽采的效果，减少巷道浅部煤岩体的瓦斯积聚。继而通过采取①一个浅部大直径卸压孔、一个深部瓦斯抽采孔、再一个浅部大直径卸压孔、一个深部煤岩注水孔的钻孔排列形式；②使开设在采煤工作面上顺槽和下顺槽上的深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔空间呈交错分布；③对每组深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔采取瓦斯抽采和煤岩注水同时进行的操作方式(煤岩注水与抽取瓦斯同时进行的优点是利用水的驱气作用提高单孔瓦斯的抽采量和缩短瓦斯抽采时间)，这三项技术措施，可使采煤工作面深部瓦斯抽采和深部煤岩注水在煤体内相互交叉，互相配合，更加有效地起到对深部煤层抽采瓦斯、软化煤体、改善煤岩体物理力学性能和使煤体的应力集中区向煤体深部转移的作用，从而实现“卸压-抽采-注水”一体化防控冲击地压和煤与瓦斯突出复合动力灾害技术获得最佳效果。
2、本发明对深部钻孔采用高弹伸缩式封孔器进行封孔，并使高弹伸缩式封孔器的接头与抽采与注水转换接头相接，可实现机械式快速封孔和瓦斯抽采和注水的快速转换；达到用一个封孔器即可快速进行抽采与注水双功能的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的钻孔布置平面图(沿上顺槽和下顺槽横向剖视图)；
图2为沿图1中下顺槽的竖向剖视图；
图3为封孔后的深部瓦斯抽采孔/深部煤岩注水孔的剖视图；
图4为本实施例中高弹伸缩式封孔器及其连接件的示意图。
图中：1－浅部大直径卸压孔；2－深部瓦斯抽采孔；3－深部煤岩注水孔；4－高弹伸缩式封孔器；5－深部抽采瓦斯；6－深部煤岩注水；7－煤体；8－上顺槽；9－下顺槽；10－采煤工作面；11－采空区；12－顶板；13－底板；14－连接管；15－抽采与注水转换接头；16抽采管；17－注水管。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
该实施例为某矿采煤工作面实施“卸压-抽采-注水”一体化防控冲击地压、煤与瓦斯突出复合煤岩动力灾害的施工方法。
该矿采煤工作面的平均埋深1090m，工作面倾斜长180m，平均煤厚5m。根据鉴定和分析，工作面存在冲击地压、煤与瓦斯突出复合煤岩动力灾害危险性，为消除危险，对采矿工作面实施“卸压-抽采-注水”一体化防控，一体化防控的具体施工方法按以下步骤进行：
(1)如图1和图2所示，在采空区11前面、位于顶板12和底板13之间的采煤工作面10的前方10m处，根据该矿工作面的地质条件，在采煤工作面上顺槽8的下帮和下顺槽9的上帮，顺煤层钻取孔径为110mm、孔深为25m、相互间距为1m的浅部大直径卸压孔1，并使其在上顺槽和下顺槽上呈空间相对分布；通过钻孔实现煤体浅部卸压；
(2)在钻取浅部大直径卸压孔的同时，即刻插入高弹伸缩式封孔器4，对浅部大直径卸压孔进行封孔，封孔长度为7m；然后连接抽采管路进行瓦斯抽采；
(3)瓦斯抽采浓度急剧衰减后，如图1和图2所示，上顺槽8自第二个浅部大直径卸压孔开始，下顺槽9自第一个浅部大直径卸压孔开始，每间隔一个浅部大直径卸压孔选取一个浅部大直径卸压孔，将高弹伸缩式封孔器从选取的浅部大直径卸压孔中取出(其余浅部大直径卸压孔仍处于严格封孔状态)；然后如图1所示，在选取的浅部大直径卸压孔的孔底上沿卸压孔轴向继续钻取孔径为89mm的深部钻孔，使整个钻孔的深度(包含原钻取的浅部大直径卸压孔的深度)达到100m，使浅部大直径卸压孔和深部钻孔前后分布呈长短交错状态，深部钻孔在采煤工作面的上顺槽和下顺槽上的分布呈空间交错状态，深部钻孔的底端超过采煤区段的中轴线10m(以避免采煤面中部形成瓦斯抽采/注水空白带)；然后对每个深部钻孔采用高弹伸缩式封孔4重新进行封孔，封孔长度为7m(如图3所示)；如图4所示，高弹伸缩式封孔器的接头通过连接管(14)与抽采和注水转换接头(15)相接，抽采和注水转换接头分别与抽采管(16)和注水管(17)连接。
(4)对上顺槽和下顺槽上的全部深部钻孔，自采煤工作面前方开始，分别按第一个深部钻孔为深部瓦斯抽采孔(2)、第二个深部钻孔为深部煤岩注水孔(3)分组排序，并加以标识，形成深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔在上顺槽和下顺槽上呈空间交错分布状态(如图1和图2所示)；然后通过高弹伸缩式封孔器及与其相接的抽采和注水转换接头对每组深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔同时按图1中符号5所示的深部抽采瓦斯和符号6所示的深部煤岩注水进行瓦斯抽采和注水操作，一组进行瓦斯抽采和注水时，其余各组的深部钻孔仍处于封孔器严格封孔状态；所有深部钻孔完成深部瓦斯抽采和深部煤岩注水后，施工结束。

Claims (3)

1.“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在采煤工作面的上顺槽和下顺槽出口处的煤体内，顺煤层分别按一定间距钻取浅部大直径卸压孔；浅部大直径卸压孔的孔径、孔深和相互间距根据采煤工作面的地质条件和复合动力灾害危险性评估结果确定；浅部大直径卸压孔在上顺槽和下顺槽上呈空间相对分布；通过钻孔实现煤体浅部卸压；
步骤2、对所有的浅部大直径卸压孔采用高弹伸缩式封孔器进行封孔；然后进行瓦斯抽采；
步骤3、瓦斯抽采浓度衰减后，每间隔一个浅部大直径卸压孔选取一个浅部大直径卸压孔，将封孔器从选取的浅部大直径卸压孔中取出，其余浅部大直径卸压孔仍处于严格封孔状态；然后在选取的浅部大直径卸压孔的孔底上沿浅部大直径卸压孔的轴向继续钻取直径小于浅部大直径卸压孔的深部钻孔，使浅部大直径卸压孔和深部钻孔前后分布呈长短交错状态，深部钻孔在采煤工作面的上顺槽和下顺槽上的分布呈空间交错状态，深部钻孔的底端超过采煤区段的中轴线；然后对每个深部钻孔采用高弹伸缩式封孔器重新进行封孔，封孔长度依据煤岩性质和抽采/注水压力参数确定；
步骤4、按两个相邻的深部钻孔为一组对上顺槽和下顺槽上的深部钻孔进行分组，将每一组深部钻孔中的前一个作为深部瓦斯抽采孔、后一个作为深部煤岩注水孔，加以标识，并使深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔在采煤工作面的上顺槽和下顺槽上呈空间交错分布状态；然后对每一组中的深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔同时进行深部煤岩瓦斯抽采和深部煤岩注水；所有深部钻孔完成深部瓦斯抽采孔和深部煤岩注水孔后，施工结束。
2.根据权利要求1所述的“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法，其特征在于，所述步骤1中的浅部大直径卸压孔的孔径为94～110mm；所述步骤2中的深部钻孔的孔径为50mm或89mm。
3.根据权利要求1所述的“卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法，其特征在于，所述步骤3中对每个深部钻孔重新进行封孔采用的高弹伸缩式封孔器通过连接管与抽采和注水转换接头相接，抽采和注水转换接头分别与抽采管和注水管连接。
CN201910583439.4A 2019-07-01 2019-07-01 “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法 Active CN110242347B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910583439.4A CN110242347B (zh) 2019-07-01 2019-07-01 “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910583439.4A CN110242347B (zh) 2019-07-01 2019-07-01 “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110242347A true CN110242347A (zh) 2019-09-17
CN110242347B CN110242347B (zh) 2021-02-12

Family

ID=67890391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910583439.4A Active CN110242347B (zh) 2019-07-01 2019-07-01 “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110242347B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110836114A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿冲击地压与瓦斯复合灾害的治理方法
CN112709530A (zh) * 2021-01-05 2021-04-27 窑街煤电集团有限公司 一种长短孔交叉式煤层注水方法
CN113446010A (zh) * 2021-07-12 2021-09-28 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 一种高应力煤层卸支注一体化综合治理方法
CN114562232A (zh) * 2022-01-24 2022-05-31 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法
CN115596418A (zh) * 2022-12-15 2023-01-13 华北理工大学（Cn） 深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2369732C1 (ru) * 2008-01-09 2009-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Способ эксплуатации залежи углеводородов
CN103470297A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 湖南省煤炭科学研究所 一种钻、抽、排一体化煤层卸压增透装置及其使用方法
CN104265354A (zh) * 2014-08-07 2015-01-07 中国矿业大学 一种低透气性煤层水力相变致裂强化瓦斯抽采方法
AU2016206350A1 (en) * 1998-11-20 2016-08-11 Cdx Gas, L.L.C. Method and system for accessing subterranean deposits from the surface
CN109139092A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 山东华坤地质工程有限公司 一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2016206350A1 (en) * 1998-11-20 2016-08-11 Cdx Gas, L.L.C. Method and system for accessing subterranean deposits from the surface
RU2369732C1 (ru) * 2008-01-09 2009-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" Способ эксплуатации залежи углеводородов
CN103470297A (zh) * 2013-09-10 2013-12-25 湖南省煤炭科学研究所 一种钻、抽、排一体化煤层卸压增透装置及其使用方法
CN104265354A (zh) * 2014-08-07 2015-01-07 中国矿业大学 一种低透气性煤层水力相变致裂强化瓦斯抽采方法
CN109139092A (zh) * 2018-09-29 2019-01-04 山东华坤地质工程有限公司 一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘一山等: "煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构", 《煤炭学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110836114A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种煤矿冲击地压与瓦斯复合灾害的治理方法
CN112709530A (zh) * 2021-01-05 2021-04-27 窑街煤电集团有限公司 一种长短孔交叉式煤层注水方法
CN113446010A (zh) * 2021-07-12 2021-09-28 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 一种高应力煤层卸支注一体化综合治理方法
CN113446010B (zh) * 2021-07-12 2022-09-16 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 一种高应力煤层卸支注一体化综合治理方法
CN114562232A (zh) * 2022-01-24 2022-05-31 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法
CN114562232B (zh) * 2022-01-24 2022-10-18 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法
CN115596418A (zh) * 2022-12-15 2023-01-13 华北理工大学（Cn） 深部地热增采煤层瓦斯的系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110242347B (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110242347A (zh) “卸压-抽采-注水”一体化防控煤岩复合灾害的施工方法
CN104863629B (zh) 一种利用复合钻孔抽覆岩下离层瓦斯及排水注浆的方法
CN100526606C (zh) 突出煤层下向顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采方法
CN101275469B (zh) 松软煤岩层下向钻孔抽采卸压瓦斯施工方法
CN104790951B (zh) 弱化距煤层100~350m高位坚硬顶板的方法及装置
CN110331932B (zh) 适用于煤矿采空区/穿采空区的煤层气尾管钻井方法
CN101915085B (zh) 低透气性煤层瓦斯抽采方法
CN103147734A (zh) 煤矿井下顺煤层多段水力压裂方法
CN105804786B (zh) 一种松软煤层底板穿层钻孔压冲增透方法
CN105909225A (zh) 综放工作面架间定向水压致裂顶煤弱化方法
CN108316964A (zh) 一种低透气性煤层卸压瓦斯抽采方法
CN103256025A (zh) 一种复合井网式煤层气开采方法
CN104763368A (zh) 大直径潜孔锤用孔口密封装置及其反循环施工工艺
CN106285599A (zh) 一种水力错动卸压增透抽采煤层瓦斯方法
CN107269255B (zh) 一种通过簇间驱油开采致密油的方法及装置
CN109139092A (zh) 一种治理深埋煤层冲击与瓦斯灾害的一孔多用施工方法
CN110725700B (zh) 一种煤层喷涂加固与分级注胶协同封孔方法
CN112081558A (zh) 煤炭地下气化与煤层气的协同开采方法、结构及构造方法
CN109322696B (zh) 一种采动区倒f型地面井瓦斯资源抽采的方法
CN111058891B (zh) 一种井上井下接替抽采煤层瓦斯的方法
CN108049817A (zh) 深水窄压力窗口井五开次井身结构设计方法
CN201196059Y (zh) 一种油井固井系统
CN107461151A (zh) 羽状分支井的静压侧钻装置及改造方法
CN206888948U (zh) 一种液压锚定密封装置
CN115492557A (zh) 深部不可采煤层co2封存及煤层气负压抽采装置及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant