CN111287710A - 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球 - Google Patents

一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球 Download PDF

Info

Publication number
CN111287710A
CN111287710A CN202010171443.2A CN202010171443A CN111287710A CN 111287710 A CN111287710 A CN 111287710A CN 202010171443 A CN202010171443 A CN 202010171443A CN 111287710 A CN111287710 A CN 111287710A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow structure
sphere
spherical hollow
gas extraction
drill hole
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
CN202010171443.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111287710B (zh
Inventor
王圣程
胡东亮
刘春�
刘应科
黄兰英
禄利刚
张朕
宋雪娟
庞叶青
王勃
单浩
张洁
宋雷
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.)
Xuzhou University of Technology
Original Assignee
Xuzhou University of Technology
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 Xuzhou University of Technology filed Critical Xuzhou University of Technology
Priority to CN202010171443.2A priority Critical patent/CN111287710B/zh
Publication of CN111287710A publication Critical patent/CN111287710A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111287710B publication Critical patent/CN111287710B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • E21B43/02—Subsoil filtering
    • E21B43/04—Gravelling of wells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
    • 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
    • E21B43/006—Production of coal-bed methane
    • 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

本发明公开了一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，包括球体和球形中空结构，球形中空结构处于球体的中部，球形中空结构内部设有形状为正四面体的支撑结构，球型中空结构的直径为球体直径的1/3～3/4；在球体表面向球形中空结构开设多个小孔，多个小孔以球体的球心为中心、呈放射式均匀分布在球体内；球形中空结构通过各个小孔与球体外部连通。本发明在填充瓦斯抽采钻孔后不仅能对钻孔起到一定的支撑作用，降低钻孔发生垮塌、变形的可能性，而且在钻孔垮塌后，仍然能保持形成的瓦斯抽采通道顺畅；另外其制备简单、成本较低、便于现场使用，具有广泛的实用性。

Description

一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球
技术领域
本发明涉及一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，属于瓦斯抽采钻孔防护技术领域。
背景技术
我国有52％的矿井属于高瓦斯矿井，瓦斯治理是保障矿井安全高效生产的前提。然而我国松软煤层比例很高，许多矿区的主采煤层均属于松软、低透、高瓦斯煤层，并且很多矿井具有煤与瓦斯突出危险。施工钻孔对煤层瓦斯提前预抽是治理瓦斯的有效手段，也是目前煤矿普遍采取的措施。但是，对于松软煤层而言，90％以上瓦斯抽采孔形成后进行瓦斯抽采期间会发生变形、长距离垮塌甚至是闭合的情况，从而阻断了瓦斯涌出和流动的通道，严重影响了瓦斯抽采效果。并且矿井为了有效治理瓦斯，施工的抽采孔数量很多，人力、资金及时间的投入很大，单孔成本很高，一旦发生抽采钻孔堵塞的情况就需要重新进行钻孔处理，从而造成瓦斯抽采效果与瓦斯治理投入严重的不匹配。
为了解决上述问题，专利号为：ZL201310139451.9的中国发明专利，公开了一种防止井下煤层钻孔垮塌的方法，该方法通过钻杆向钻孔内充填聚氨酯多孔材料，能起到支撑孔壁防止垮塌的作用。但是该方法在使用过程中存在以下问题：①利用钻杆吹入聚氨酯球体，当时空气压力变化时，聚氨酯球体会出现拥挤堵塞，影响护孔工作的连续性；②由于聚氨酯球体为钻杆直径的1/6～1/4，且钻杆直径小于钻孔直径，因此聚氨酯球体不足钻孔直径的1/6，如果钻孔内部发生坍塌，聚氨酯球体将被埋入碎煤中，虽然聚氨酯孔隙率为0.3～0.8，但是其内部为闭孔结构，只起到质轻的作用，无法提供瓦斯渗流通道，最终影响瓦斯抽采效果；③该方法资金投入大，费时费力，现场操作复杂，不具有广泛应用性。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，在填充瓦斯抽采钻孔后不仅能对钻孔起到一定的支撑作用，降低钻孔发生垮塌、变形的可能性，而且在钻孔垮塌后，仍然能保持形成的瓦斯抽采通道顺畅；另外其制备简单、成本较低、便于现场使用，具有广泛的实用性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，包括球体和球形中空结构，球形中空结构处于球体的中部，球形中空结构内部设有形状为正四面体的支撑结构，球型中空结构的直径为球体直径的1/3～3/4；在球体表面向球形中空结构开设多个小孔，多个小孔以球体的球心为中心、呈放射式均匀分布在球体内；球形中空结构通过各个小孔与球体外部连通。
进一步，所述球体表面的小孔数量为每平方厘米0.2～0.5个；所述小孔的直径为2mm～5mm。
进一步，所述球体的直径为所需填充的瓦斯抽采钻孔直径的0.5～0.85。
进一步，所述球体及支撑结构采用的材料均由以下重量百分比的原料混合制成：煤粉65％～75％、膨润土10％～15％、水泥3％～6％、海藻酸钠3％～6％、玻璃纤维3％～6％、水7％～11％；其中，煤粉、膨润土、水泥和海藻酸钠的粒径均为20～60目，玻璃纤维的长度3～5mm、直径为10～20μm。
与现有技术相比，本发明采用球体、球形中空结构和支撑结构相结合方式，球体及支撑结构的制备原料以煤粉为主，通过膨润土、水泥、海藻酸钠、玻璃纤维的添加，使防护用球韧性好、不易破坏；球形中空结构设置在球体中部、且通过小孔与外界通透，小孔均匀分布在球体表面；将多个球体填充到瓦斯钻孔内后，相邻球体间的空隙、小孔及球形中空结构形成瓦斯抽采通道，实现瓦斯抽采的顺畅；由于球体的直径为所需填充的瓦斯抽采钻孔直径的0.5～0.85；因此若钻孔发生垮塌时，能垮塌的小煤块只能堵住部分小孔，并不能将所有小孔堵住，因此依旧能保持形成的瓦斯抽采通道顺畅，从而能够长时间的高效抽采瓦斯；另外球形中空结构内设有形状为正四面体的支撑结构，其能保证护孔用球在放入钻孔过程中保持不被破坏，且增强塌孔发生时的支撑能力。因此本发明制备简单、成本较低、便于现场使用，具有广泛的实用性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、支撑结构，2、小孔，3、球体，4、球形中空结构。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，包括球体3和球形中空结构4，球形中空结构4处于球体3的中部，球形中空结构4内部设有形状为正四面体的支撑结构1，球型中空结构4的直径为球体3直径的1/3～3/4；在球体3表面向球形中空结构4开设多个小孔2，多个小孔2以球体3的球心为中心、呈放射式均匀分布在球体3内；球形中空结构4通过各个小孔2与球体3外部连通。
进一步，所述球体3表面的小孔2数量为每平方厘米0.2～0.5个；所述小孔2的直径为2mm～5mm。
进一步，所述球体3的直径为所需填充的瓦斯抽采钻孔直径的0.5～0.85。采用这种尺寸能在钻孔发生垮塌时，防止小煤块将整个球体3所有小孔2堵住，因此能保持形成的瓦斯抽采通道顺畅。
进一步，所述球体3及支撑结构1采用的材料均由以下重量百分比的原料混合制成：煤粉65％～75％、膨润土10％～15％、水泥3％～6％、海藻酸钠3％～6％、玻璃纤维3％～6％、水7％～11％；其中，煤粉、膨润土、水泥和海藻酸钠的粒径均为20～60目，玻璃纤维的长度3～5mm、直径为10～20μm。采用这种材料及配比制成的防护用球，具有较好的韧性、且不易破坏。

Claims (4)

1.一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，其特征在于，包括球体和球形中空结构，球形中空结构处于球体的中部，球形中空结构内部设有形状为正四面体的支撑结构，球型中空结构的直径为球体直径的1/3～3/4；在球体表面向球形中空结构开设多个小孔，多个小孔以球体的球心为中心、呈放射式均匀分布在球体内；球形中空结构通过各个小孔与球体外部连通。
2.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，其特征在于，所述球体表面的小孔数量为每平方厘米0.2～0.5个；所述小孔的直径为2mm～5mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，其特征在于，所述球体的直径为所需填充的瓦斯抽采钻孔直径的0.5～0.85。
4.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球，其特征在于，所述球体及支撑结构采用的材料均由以下重量百分比的原料混合制成：煤粉65％～75％、膨润土10％～15％、水泥3％～6％、海藻酸钠3％～6％、玻璃纤维3％～6％、水7％～11％；其中，煤粉、膨润土、水泥和海藻酸钠的粒径均为20～60目，玻璃纤维的长度3～5mm、直径为10～20μm。
CN202010171443.2A 2020-03-12 2020-03-12 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球 Active CN111287710B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010171443.2A CN111287710B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010171443.2A CN111287710B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111287710A true CN111287710A (zh) 2020-06-16
CN111287710B CN111287710B (zh) 2022-01-28

Family

ID=71017224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010171443.2A Active CN111287710B (zh) 2020-03-12 2020-03-12 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111287710B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102155256A (zh) * 2011-03-10 2011-08-17 贵州铸安矿山科技股份有限公司 防止瓦斯抽采孔垮塌的方法
CN103195471A (zh) * 2013-04-22 2013-07-10 中国矿业大学 一种防止井下煤层钻孔垮塌的方法
CN104879088A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 辽宁工程技术大学 一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法
US20170370156A1 (en) * 2015-11-30 2017-12-28 China University Of Mining And Technology Method of performing combined drilling, flushing, and cutting operations on coal seam having high gas content and prone to bursts to relieve pressure and increase permeability
CN107654255A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 兖矿贵州能化有限公司 一种抽采钻孔定点护孔防塌装置
US20190145259A1 (en) * 2017-03-20 2019-05-16 China University Of Mining And Technology Method for stepwise construction of preferential gas migration pathway at stope in coal seam
CN110344758A (zh) * 2019-08-05 2019-10-18 湖南科技大学 一种高瓦斯极松软煤层瓦斯抽采钻孔的施工方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102155256A (zh) * 2011-03-10 2011-08-17 贵州铸安矿山科技股份有限公司 防止瓦斯抽采孔垮塌的方法
CN103195471A (zh) * 2013-04-22 2013-07-10 中国矿业大学 一种防止井下煤层钻孔垮塌的方法
CN104879088A (zh) * 2015-05-29 2015-09-02 辽宁工程技术大学 一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法
US20170370156A1 (en) * 2015-11-30 2017-12-28 China University Of Mining And Technology Method of performing combined drilling, flushing, and cutting operations on coal seam having high gas content and prone to bursts to relieve pressure and increase permeability
US20190145259A1 (en) * 2017-03-20 2019-05-16 China University Of Mining And Technology Method for stepwise construction of preferential gas migration pathway at stope in coal seam
CN107654255A (zh) * 2017-11-06 2018-02-02 兖矿贵州能化有限公司 一种抽采钻孔定点护孔防塌装置
CN110344758A (zh) * 2019-08-05 2019-10-18 湖南科技大学 一种高瓦斯极松软煤层瓦斯抽采钻孔的施工方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111287710B (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107246273B (zh) 深部巷道钢丝绳网橡胶喷射混凝土支护结构及其施工方法
CN102109304A (zh) 岩石爆破裂纹定向扩展方法与装置
CN110374600A (zh) 一种极近距离煤层群回采巷道无错距式布置方法
CN110130978B (zh) 一种充填复采小窑破坏区厚煤层破碎煤帮封堵方法
CN103233738A (zh) 一种急倾斜特厚煤层顶煤综合弱化方法
CN107965341A (zh) 一种大断面硐室管棚管网混凝土支护方法
CN201292852Y (zh) 一种煤矿巷道结构
CN109899109A (zh) 非规则采空区的注浆充填方法
CN107237638A (zh) 一种下穿既有线的暗挖隧道结构及其施工方法
CN111912307A (zh) V级围岩大断面花岗岩质隧道的爆破开挖方法
CN106523006A (zh) 一种玻璃纤维锚杆及施工方法
CN109779652A (zh) 一种煤矿软岩工作面回风巷扩修和支护方法
CN207229125U (zh) 一种专用于钢管混凝土墩柱的推力装置
CN109458214B (zh) 一种低透气性煤层静态爆破增透瓦斯抽采方法
CN111997640A (zh) 一种大直径盾构快速掘进施工方法
CN215632999U (zh) 一种抗岩爆多段耗能支护装置
CN111287710B (zh) 一种用于松软煤层瓦斯抽采钻孔的防护用球
CN105507907B (zh) 一种隧道施工中减少硫化氢气体排出量的方法
WO2017128572A1 (zh) 预应力钢绞线在多角度钻探取芯过程中的应用
CN206448830U (zh) 一种自进式中空非金属螺纹增强树脂锚杆
CN110566155B (zh) 一种采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法
CN105464589A (zh) 用于软煤岩降阻散热仿生钻进方法及钻杆
CN114183193B (zh) 一种采空区充填方法及管道贯串式多孔充填装置
CN213086779U (zh) 一种工程旋进式钢管混凝土桩
CN210829268U (zh) 适应于矿山深部地层及高应力区域的竖井复合支护结构

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
CB02 Change of applicant information

Address after: 221018 Lishui Road, Yunlong District, Xuzhou, Jiangsu 2

Applicant after: XUZHOU University OF TECHNOLOGY

Address before: 221000 No.18, South Third Ring Road, Quanshan District, Xuzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: XUZHOU University OF TECHNOLOGY

CB02 Change of applicant information
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20200616

Assignee: Xuzhou Norteng Network Technology Co.,Ltd.

Assignor: XUZHOU University OF TECHNOLOGY

Contract record no.: X2023320000178

Denomination of invention: A protective ball for drilling holes for gas extraction in soft coal seams

Granted publication date: 20220128

License type: Common License

Record date: 20230731

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract