CN111173556B - 一种大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤炭井下防止钻孔塌孔技术领域，一种大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，包括步骤1、确定大直径钻孔的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔的中心位置左右两侧3m‑5m范围内的巷道壁进行喷浆处理；步骤2、在喷浆处理范围内的巷道壁上布置若干个注浆孔，利用风煤钻和麻花钻杆施工注浆孔，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔进行封孔，封孔长度为3m‑5m；步骤3、封孔完成后，利用注浆泵将配置好的浆液带压注入注浆孔内；步骤4、重复步骤c，直至完成所有注浆孔的注浆封孔完成。该方法能够保证大直径钻孔顺利施工和后续套管施工以及钻孔封孔过程顺利进行，从而实现利用大流量和低负压抽采采空区瓦斯以提高抽采效果。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭井下防止钻孔塌孔技术领域，特别是一种大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，适用于高瓦斯矿井松软煤层施工大直径钻孔替代横贯时大直径钻孔塌孔的预防。
背景技术
我国50％以上的矿井均是高瓦斯矿井，回采期间上隅角瓦斯超限问题一直是高瓦斯矿井亟待解决的难题，而采空区瓦斯是造成工作面上隅角瓦斯超限的主要原因之一。当前治理采空区瓦斯的主要抽采方法有顶(底)板钻孔法、高(低)位钻孔法、高(低)位抽采巷、采空区埋管法及联络巷密闭埋管法等，上述方法存在成本高和抽采效果不理想的缺点。为了利用大流量和低负压抽采瓦斯来提高采空区瓦斯的抽采效果，同时减少工程量和施工成本，专利CN106223996首次公开了一种采空区瓦斯抽采的方法，即借助保护煤柱附近的措施巷，利用大直径螺旋钻机在措施巷内向回风巷施工大直径钻孔，在大直径钻孔中插入套管然后封孔进行抽采采空区瓦斯，此方法替代了联络巷密闭埋管法中的多个联络巷或横贯的施工，同时，措施巷使用完成后可以作为下一个工作面的进风巷道，减少了下一个工作面的巷道施工量。论文《超大直径钻孔大流量抽采采空区瓦斯技术在马兰矿的应用》将大直径钻孔替代横贯抽采采空区瓦斯技术应用在山西西山煤电有限责任公司马兰矿10610工作面，现场应用效果良好，验证了此技术能有效地将上隅角瓦斯浓度控制在安全范围内。然而，在大直径钻孔替代横贯抽采采空区瓦斯技术的后续推广应用过程中，大直径钻孔在围岩应力、瓦斯压力和煤体原生裂隙的共同作用下经常出现塌孔现象，特别是在松软煤层和地质构造带的大直径钻孔塌孔现象尤为严重，增加了套管使用时的施工难度和降低了采空区瓦斯的抽采效果。
名内容
为解决上述问题，本发明提出的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，可防止大直径钻孔塌孔，能够保证大直径钻孔顺利施工和后续套管施工以及钻孔封孔过程顺利进行，从而实现利用大流量和低负压抽采采空区瓦斯以提高抽采效果，将上隅角瓦斯浓度控制在合理的安全范围内。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，包括如下步骤，
步骤1、确定大直径钻孔的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔的中心位置左右两侧3m—5m范围内的巷道壁进行喷浆处理；
步骤2、在喷浆处理范围内的巷道壁上布置若干个注浆孔，利用风煤钻和麻花钻杆施工注浆孔，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔进行封孔，封孔长度为3m—5m；
步骤3、封孔完成后，利用注浆泵将配置好的浆液带压注入注浆孔内；
步骤4、重复步骤c，直至完成所有注浆孔的注浆封孔完成。
作为优选的，所述的大直径钻孔的孔径为460mm—800mm。
作为优选的，所述注浆孔的布置方式采用“三花眼”布孔方式，在距预施工的大直径钻孔中心的水平方向左右两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔，在距预施工的大直径钻孔中心的垂直方向上下两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔，其他位置按同排钻孔间距1.8m—2.0m，排间距1.5m—1.7m进行“三花眼”布孔。
作为优选的，所述的封孔材料采用棉纱配合水泥浆或者聚氨酯封孔材料。
作为优选的，所述的浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥型号为425#普通硅酸盐水泥，水灰比在0.6:1—1:1之间；水玻璃浓度为48Be’—55Be’，模数M＝2.8—3.2；水泥浆和水玻璃的体积比控制在1∶0.4—1∶0.6范围内。
作为优选的，所述的浆液带压注入注浆孔的注浆终止压力为3—5MPa，可根据围岩浆液扩散状况和注浆量调整注浆压力。
作为优选的，所述的喷浆处理在措施巷煤壁上悬挂锚网。
作为优选的，在步骤1喷浆处理时，由巷道壁下部到巷道壁上部顺序喷浆，且由巷道壁凹陷位置到巷道壁凸起位置的顺序喷浆。
作为优选的，在步骤2中，注浆孔封孔前在注浆管上连接射浆管，射浆管的直径不大于注浆管的直径，射浆管的长度宜短于注浆孔长度1m。
在步骤3中，注浆孔孔口封闭，注浆孔孔口封闭位置布置注浆管和回浆管，注浆孔注浆利用注浆泵将配置好的水泥-水玻璃双液浆注入钻孔内，开始阶段注浆管阀门和回浆管阀门处于打开状态，当回浆管流出浆液后，关闭回浆管阀门，继续注浆，直至满足终止注浆压力3Mpa—5Mpa后停止注浆，关闭注浆管阀门，完成钻孔注浆。
使用本发明的有益效果是：
附图说明
图1本发明大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法中措施巷道壁喷浆示意图；
图2本发明大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法中注浆孔预防大直径钻孔塌孔布置示意图；
图3本发明大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法中注浆孔注浆示意图。
附图标记包括：
1—措施巷煤壁；2—锚网；3—喷浆机；4—输料管；5—喷枪；6—大直径钻孔；7—注浆孔；8—注浆管阀门；9—回浆管；10—回浆管阀门；11—注浆管；12—注浆泵。
具体实施方式
为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
如图1-图3所示，本实施例提出一种大直径钻孔6替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，包括如下步骤：
步骤1、确定大直径钻孔6的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔6的中心位置左右两侧3m—5m范围内的措施巷煤壁1进行喷浆处理；
步骤2、在喷浆处理范围内的措施巷煤壁1上布置若干个注浆孔7，利用风煤钻和麻花钻杆施工注浆孔7，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔7进行封孔，封孔长度为3m—5m；
步骤3、封孔完成后，利用注浆泵12将配置好的浆液带压注入注浆孔7内；
步骤4、重复步骤c，直至完成所有注浆孔7的注浆封孔完成。
大直径钻孔6的孔径为460mm—800mm。
注浆孔7的布置方式采用“三花眼”布孔方式，在距预施工的大直径钻孔6中心的水平方向左右两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔7，在距预施工的大直径钻孔6中心的垂直方向上下两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔7，其他位置按同排钻孔间距1.8m—2.0m，排间距1.5m—1.7m进行“三花眼”布孔。
封孔材料采用棉纱配合水泥浆或者聚氨酯封孔材料。
浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥型号为425#普通硅酸盐水泥，水灰比在0.6:1—1:1之间；水玻璃浓度为48Be’—55Be’，模数M＝2.8—3.2；水泥浆和水玻璃的体积比控制在1∶0.4—1∶0.6范围内。
浆液带压注入注浆孔的注浆终止压力为3—5MPa，可根据围岩浆液扩散状况和注浆量调整注浆压力。
喷浆处理在措施巷煤壁1上悬挂锚网2。
在步骤1喷浆处理时，由措施巷煤壁1下部到措施巷煤壁1上部顺序喷浆，且由措施巷煤壁1凹陷位置到措施巷煤壁1凸起位置的顺序喷浆。
在步骤2中，注浆孔7封孔前在注浆管11上连接射浆管，射浆管的直径不大于注浆管11的直径，射浆管的长度宜短于注浆孔7长度1m。
在步骤3中，注浆孔7孔口封闭，注浆孔7孔口封闭位置布置注浆管11和回浆管9，注浆孔7注浆利用注浆泵12将配置好的水泥-水玻璃双液浆注入钻孔内，开始阶段注浆管阀门8和回浆管阀门10处于打开状态，当回浆管9流出浆液后，关闭回浆管阀门10，继续注浆，直至满足终止注浆压力3Mpa—5Mpa后停止注浆，关闭注浆管阀门8，完成钻孔注浆。
实施例1
参见图1、图2、图3，一种大直径钻孔6替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其步骤如下：
确定大直径钻孔6的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔6的中心位置左右两侧3m-5m范围内的措施巷煤壁1进行喷浆处理。
b.在喷浆处理范围内的措施巷煤壁1上布置注浆孔7，利用风煤钻和麻花钻杆施工小钻孔注浆孔7，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔7进行封孔，封孔长度为3m-5m。
c.封孔完成后，利用注浆泵12将配置好的浆液带压注入钻孔内。
d.重复步骤c，直至完成所有注浆孔7的注浆完成。
小钻孔注浆孔7的直径为35mm-74mm，深度依据保护煤柱的宽度而定，一般注浆孔7深短于保护煤柱宽度5m为最佳。
喷浆处理在措施巷煤壁1上悬挂锚网2。
喷浆处理喷洒的浆液由425#普通硅酸盐水泥与速凝剂配制而成，其两者的配制比根据施工位置围岩情况而定，一般为1:0.03-1：0.04。
喷浆处理利用喷浆机3，经输料管4由喷枪5按“先下后上，先凹后凸”的顺序对措施巷煤壁1进行喷浆。
实施例2
参见图1、图2、图3，一种大直径钻孔6替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其步骤如下：
确定大直径钻孔6的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔6的中心位置左右两侧3m-5m范围内的措施巷煤壁1进行喷浆处理。
b.措施巷煤壁1在喷浆处理范围内的措施巷煤壁1上布置注浆孔7，利用风煤钻和麻花钻杆施工小钻孔注浆孔7，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔7进行封孔，封孔长度为3m-5m。
c.措施巷煤壁1封孔完成后，利用注浆泵12将配置好的浆液带压注入钻孔内。
d.措施巷煤壁1重复步骤c，直至完成所有注浆孔7的注浆完成。
注浆孔7布置方式首先确定大直径钻孔66的施工位置，然后在距预施工的大直径钻孔6中心的水平方向左右两侧1.3m处各施工一个钻孔，在距预施工的大直径钻孔6中心的垂直方向上下两侧1.3m处各施工一个注浆孔7。
注浆孔7采用“三花眼”布置方式，钻孔间距1.8m-2.0m，排间距1.5m-1.7m。
实施例3
参见图1、图2、图3，一种大直径钻孔6替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其步骤如下：
确定大直径钻孔6的施工位置，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔6的中心位置左右两侧3m-5m范围内的措施巷煤壁1进行喷浆处理。
b.措施巷煤壁1在喷浆处理范围内的措施巷煤壁1上布置注浆孔7，利用风煤钻和麻花钻杆施工小钻孔注浆孔7，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔7进行封孔，封孔长度为3m-5m。
c.措施巷煤壁1封孔完成后，利用注浆泵12将配置好的浆液带压注入钻孔内。
d.措施巷煤壁1重复步骤c，直至完成所有注浆孔7的注浆完成。
注浆钻孔封孔前预埋注浆管11和回浆管9，注浆管11上设置阀门，回浆管9上设置分别设置注浆管阀门8和回浆管阀门10，注浆管11和回浆管9的直径小于注浆钻孔直径。
注浆钻孔封孔前在注浆管11上连接射浆管，射浆管的直径不大于注浆管11的直径，射浆管的长度宜短于注浆孔7长度1m。
封孔材料采用棉纱和水泥浆或者聚氨酯等封孔材料。
浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥型号为425#普通硅酸盐水泥，水灰比宜在0.6:1-1:1之间；水泥浆和水玻璃的体积比控制在1∶0.4-1∶0.6范围内，注浆液体也可选用其它液体。
注浆孔7孔口封闭，注浆孔7孔口封闭位置布置注浆管11和回浆管9，注浆孔7注浆利用注浆泵12将配置好的水泥-水玻璃双液浆注入钻孔内，开始阶段注浆管阀门8和回浆管阀门10处于打开状态，当回浆管9流出浆液后，关闭回浆管阀门10，继续注浆，直至满足终止注浆压力3Mpa—5Mpa后停止注浆，关闭注浆管阀门8，完成钻孔注浆。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本发明的构思，均属于本专利的保护范围。
Claims (7)
1.一种大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1、确定大直径钻孔的施工位置，大直径钻孔的孔径为460mm—800mm，利用喷浆装置对预施工大直径钻孔的中心位置左右两侧3m—5m范围内的巷道壁进行喷浆处理；
步骤2、在喷浆处理范围内的巷道壁上布置若干个注浆孔，利用风煤钻和麻花钻杆施工注浆孔，施工完成后，利用封孔材料对注浆孔进行封孔，封孔长度为3m—5m；
步骤3、封孔完成后，利用注浆泵将配置好的浆液带压注入注浆孔内；
步骤4、重复步骤c，直至完成所有注浆孔的注浆封孔完成；
所述的浆液采用水泥-水玻璃双液浆，水泥型号为425#普通硅酸盐水泥，水灰比在0.6:1—1:1之间；水玻璃浓度为48Be’—55Be’，模数M＝2.8—3.2；水泥浆和水玻璃的体积比控制在1∶0.4—1∶0.6范围内；
所述的喷浆处理在措施巷煤壁上悬挂锚网。
2.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：所述注浆孔的布置方式采用“三花眼”布孔方式，在距预施工的大直径钻孔中心的水平方向左右两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔，在距预施工的大直径钻孔中心的垂直方向上下两侧1.2m-1.4m处各施工注浆孔，其他位置按同排钻孔间距1.8m—2.0m，排间距1.5m—1.7m进行“三花眼”布孔。
3.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：所述的封孔材料采用棉纱配合水泥浆或者聚氨酯封孔材料。
4.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：所述的浆液带压注入注浆孔的注浆终止压力为3—5MPa，可根据围岩浆液扩散状况和注浆量调整注浆压力。
5.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：在步骤1喷浆处理时，由巷道壁下部到巷道壁上部顺序喷浆，且由巷道壁凹陷位置到巷道壁凸起位置的顺序喷浆。
6.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：在步骤2中，注浆孔封孔前在注浆管上连接射浆管，射浆管的直径不大于注浆管的直径，射浆管的长度宜短于注浆孔长度1m。
7.根据权利要求1所述的大直径钻孔替代横贯时防止钻孔塌孔的方法，其特征在于：在步骤3中，注浆孔孔口封闭，注浆孔孔口封闭位置布置注浆管和回浆管，注浆孔注浆利用注浆泵将配置好的水泥-水玻璃双液浆注入钻孔内，开始阶段注浆管阀门和回浆管阀门处于打开状态，当回浆管流出浆液后，关闭回浆管阀门，继续注浆，直至满足终止注浆压力3Mpa—5Mpa后停止注浆，关闭注浆管阀门，完成钻孔注浆。
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