CN111335936A - 一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,包括如下步骤:步骤1:在采空区目标靶区域地面上竖直一开钻孔至砂岩层形成第一钻孔;步骤2:安装护壁套管,并且保证护壁套管底口固定在砂岩层上,所述护壁套管与第一钻孔内壁保持一定间隙,形成环形间隙,直至上口与地面齐平,结束护壁套管的安装;步骤3:对步骤2中的环形间隙填充固井水泥;步骤4:在步骤3中的固井水泥凝固完成后,进行二开钻孔至采空区,形成第二钻孔。本发明的优点在于,取消了原有需要二开钻孔再套管以及三开钻孔再套管的工序,缩短防灭火通道的建造时间和降低建造成本,并且套管材料还大大减少,进而降低了防灭火通道的建造成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿防灭火技术领域,具体为一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法。
背景技术
在煤矿生产中,由于煤层回采速度相对较慢、遗留在采空区内的浮煤自然发火期短且较厚、采空区漏风严重等原因,国内很多矿井特别是资源整合矿井存在较为普遍的采空区煤自燃现象。为避免在煤层回采过程中发生采空区浮煤自燃,煤矿企业需要在煤层开采后及时向采空区进行注浆、注氮等防灭火作业。由于井下环境的复杂性,在无法从井下直接灭火的情况下,需要撤离到地面直接向火区实施垂直钻孔,建造防灭火通道,通过防灭火通道对采空区进行控制和治理,例如公开号CN101832148A中公开了一种煤矿地面钻孔用灭火介质灌注装置,其中在背景技术中提到了自燃现象普遍采用地表施工钻孔,然后封管灌注黄泥浆、凝胶、三相泡沫等灭火介质进行治理。
现有防灭火通道的建造一般设计为三开二路套管,一开钻孔下表层套管,用于封闭浅部松散含水层;二开钻孔下中间套管,用于隔离易塌易漏地层及增强通道抗变形破坏能力,三开钻孔下花管用于支持孔壁;而为了防止采空区煤自燃现象的发生,需要快速建造防灭火通道,而现有通道建造工序过程较复杂,建造时间长,成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:提供一种能够缩短防灭火通道建造时间以及降低建造成本的地面防灭火通道的建造方法,以解决现有通道建造工序过程较复杂,建造时间长,成本较高的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,包括如下步骤:
步骤1:在采空区目标靶区域地面上竖直一开钻孔至砂岩层形成第一钻孔,并且保证第一钻孔一次成形;
步骤2:安装护壁套管,将第一节护壁套管吊起,放入第一钻孔内,并且保证护壁套管底口固定在砂岩层上,所述护壁套管与第一钻孔内壁保持一定间隙,形成环形间隙,至下而上依次将护壁套管吊入第一钻孔内,并与前一节护壁套管相互配合连接,直至上口与地面齐平,结束护壁套管的安装;
步骤3:对步骤2中的环形间隙填充固井水泥;
步骤4:在步骤3中的固井水泥凝固完成后,进行二开钻孔至采空区,形成第二钻孔。
先在采空区目标靶区域地面上竖直一开钻孔至砂岩层形成第一钻孔,然后安装护壁套管,保证护壁套管底口固定在砂岩层上,并在护壁套管与第一钻孔内壁形成的环形间隙内填充固井水泥,以及固井水泥凝固后在砂岩层上二开钻孔至采空区形成第二钻孔,取消了原有需要二开钻孔再下套管以及三开钻孔再下套管的工序,直接在固井水泥凝固后一次钻孔成形,大大缩短了钻孔时间,从而缩短防灭火通道的建造时间和降低建造成本,并且还取消了原二开钻孔中的中间套管以及三开钻孔中的花管,套管材料大大减少,进而降低了防灭火通道的建造成本。
优选地,所述步骤1中采用TSJ-2000钻机进行钻孔。
优选地,所述步骤2中的护壁套管为石油套管。
优选地,所述步骤2中的护壁套管的厚度为9.19mm。
优选地,所述步骤2中采用回柱绞车进行吊装护壁套管。
优选地,所述步骤3中的固井水泥里添加早强剂或促凝剂,促进固井水泥的凝固,缩短固井水泥的凝固时间,从而减少了防灭火通道的建造时间。
优选地,所述步骤4进行二开钻孔时,在第一钻孔顶口处设置有监测一氧化碳和瓦斯气体含量的设备,防止采空区中出现上窜的一氧化碳和瓦斯气体对施工人员的造成威胁,提高现场施工的安全系数。
优选地,所述第一钻孔直径大于第二钻孔直径。
优选地,在所述步骤4中的第二钻孔施工完成后,在第二钻孔内预留一路钻杆,防止地层移动可能破坏护壁套管后,导致新生界水涌入采空区,通过预留钻杆以备后期封孔用。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、通过护壁套管底口固定在稳定性较强的砂岩层上,以及在砂岩层上二开钻孔,取消了原有需要二开钻孔再下套管以及三开钻孔再下套管的工序,直接在固井水泥凝固后一次钻孔成形,大大缩短了钻孔时间,从而缩短防灭火通道的建造时间和降低建造成本,并且还取消了原二开钻孔中的中间套管以及三开钻孔中的花管,套管材料大大减少,进而降低了防灭火通道的建造成本。
2、通过固井水泥里添加早强剂或促凝剂,促进固井水泥的凝固,缩短固井水泥的凝固时间,从而减少了防灭火通道的建造时间。
3、通过在第一钻孔顶口处设置有监测一氧化碳和瓦斯气体含量的设备,防止采空区中出现上窜的一氧化碳和瓦斯气体对施工人员的造成威胁,提高现场施工的安全系数。
4、通过在第二钻孔内预留一路钻杆,防止地层移动可能破坏护壁套管后,导致新生界水涌入采空区,通过预留钻杆以备后期封孔用。
附图说明
图1为本发明实施例的采空区目标靶区域地面防灭火通道的结构示意图;
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案,现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
参阅图1,本实施例公开了一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,包括如下步骤:
步骤1:在采空区目标靶区域地面上竖直一开钻孔至砂岩层1形成第一钻孔2,并且保证第一钻孔2快速、定向一次成形,通过第一钻孔2快速、定向一次成形,能够缩短钻孔时间,从而缩短防灭火通道的建造时间,还能防止砂岩层以上地层出现崩塌、冒水事故发生,提高防灭火通道建造的安全系数。
步骤2:逐节安装护壁套管3,将第一节护壁套管3吊起,放入第一钻孔2内,并且保证护壁套管3底口固定在砂岩层1上,所述护壁套管3与第一钻孔2内壁保持一定间隙,形成环形间隙,至下而上依次将护壁套管3吊入第一钻孔2内,并与前一节护壁套管3相互配合连接,直至上口与地面齐平,结束护壁套管3的安装;由于护壁套管3底口固定在稳定性较强的砂岩层1上,防止了再后期二开钻孔过程中产生振动、摩擦而导致护壁套管3松动问题的出现,保证护壁套管3不会被打脱。
步骤3:对步骤2中的环形间隙填充固井水泥4。
步骤4:在步骤3中的固井水泥4凝固完成后,进行二开钻孔至采空区5,形成第二钻孔6,完成采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造,由于该步骤中二开钻孔是在砂岩层1上钻孔,而砂岩层1上的水分较少且坚固,可以不需要套管,直接一次成型,取消了原有需要二开钻孔再下套管以及三开钻孔再下套管的工序,直接在固井水泥4凝固后一次钻孔成形,大大缩短了钻孔时间,从而缩短防灭火通道的建造时间和降低建造成本,并且还取消了原二开钻孔中的中间套管以及三开钻孔中的花管,套管材料大大减少,进而降低了防灭火通道的建造成本。
本实施例公开的灭火通道的建造方法中,通过护壁套管3底口固定在稳定性较强的砂岩层1上,以及在砂岩层1上二开钻孔,取消了原有需要二开钻孔再下套管以及三开钻孔再下套管的工序,直接在固井水泥4凝固后一次钻孔成形,大大缩短了钻孔时间,从而缩短防灭火通道的建造时间和降低建造成本,并且还取消了原二开钻孔中的中间套管以及三开钻孔中的花管,套管材料大大减少,进而降低了防灭火通道的建造成本。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤1中采用TSJ-2000钻机进行钻孔,并采用钻头一次成井,钻具组合采用两立根加重钻具,保证第一钻孔2成孔后,不用套管顺孔,直接下护壁套管,一次到位,大大减少了钻孔以及下套管的时间,从而减少了防灭火通道的建造时间。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤2中的护壁套管3为石油套管,保证套管的强度,进一步的,所述护壁套管的厚度为9.19mm。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤2中采用回柱绞车进行吊装护壁套管3。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤3中的固井水泥4里添加早强剂或促凝剂,促进固井水泥4的凝固,缩短固井水泥4的凝固时间,从而减少了防灭火通道的建造时间。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤4进行二开钻孔时,在第一钻孔2顶口处设置有监测一氧化碳和瓦斯气体含量的设备(图中未示),防止采空区中出现上窜的一氧化碳和瓦斯气体对施工人员的造成威胁,提高现场施工的安全系数。
本实施例提供一种优选的方式,所述第一钻孔2直径大于第二钻孔6直径。
本实施例提供一种优选的方式,在所述步骤4中的第二钻孔6施工完成后,在第二钻孔6内预留一路钻杆(图中未示),防止地层移动可能破坏护壁套管3后,导致新生界水涌入采空区,通过预留钻杆以备后期封孔用。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式,本发明的保护范围不仅局限于上述实施例,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1:在采空区目标靶区域地面上竖直一开钻孔至砂岩层形成第一钻孔,并且保证第一钻孔一次成形;
步骤2:安装护壁套管,将第一节护壁套管吊起,放入第一钻孔内,并且保证护壁套管底口固定在砂岩层上,所述护壁套管与第一钻孔内壁保持一定间隙,形成环形间隙,至下而上依次将护壁套管吊入第一钻孔内,并与前一节护壁套管相互配合连接,直至上口与地面齐平,结束护壁套管的安装;
步骤3:对步骤2中的环形间隙填充固井水泥;
步骤4:在步骤3中的固井水泥凝固完成后,进行二开钻孔至采空区,形成第二钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤1中采用TSJ-2000钻机进行钻孔。
4.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤2中的护壁套管为石油套管。
5.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤2中的护壁套管的厚度为9.19mm。
6.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤2中采用回柱绞车进行吊装护壁套管。
7.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤3中的固井水泥里添加早强剂或促凝剂。
8.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述步骤4进行二开钻孔时,在第一钻孔顶口处设置有监测一氧化碳和瓦斯气体含量的设备。
9.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:所述第一钻孔直径大于第二钻孔直径。
10.根据权利要求1所述的一种采空区目标靶区域地面防灭火通道的建造方法,其特征在于:在所述步骤4中的第二钻孔施工完成后,在第二钻孔内预留一路钻杆。
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