CN111852556A - 下向穿层钻孔中正反向排水方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开下向穿层钻孔中正反向排水方法，包括以下步骤：S1：钻孔内下抽采管；S2：孔内下管套，并对孔口段进行注浆封孔；S3:将压风排水管与集水器、主压风系统、防喷装置，将管套与抽采多通、主抽采系统连接，将主压风系统与抽采多通连接；S4:正向排水；S5：反向排水。本发明的有益效果：通过采用向孔内下压风排水管，并采用正向排水与反向排水的结合排水技术，提高了抽采效果，有效解决下向钻孔抽采效果差、瓦斯抽采较为困难的局面，并通过全程下管套的方式，实现抽采能力最大化，具有推广利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤层排水方法，尤其涉及的是一种下向穿层钻孔中的排水方法。
背景技术
下向穿层钻孔因排渣困难、钻孔积水无法有效排出等造成抽采效果差，这是目前公认的事实，特别是下向钻孔孔内积水，无法通过负压排出，影响瓦斯抽采效果，但是在瓦斯治理方面，下向穿层钻孔仍无法避免。
如申请号：201610486214.3，公开了一种下向钻孔瓦斯测压时的排水装置及方法，该申请的方法是通过活塞头将测压气室中的水抽出，一起被抽出的瓦斯通过测压管被再次注回测压气室内并借此疏通测压管，然后进行测压气室内的瓦斯压力测定，该装置不仅在保证测压气室内的瓦斯气体不流失的前提下使得气室内的水得以排出，同时还疏通了测压管。
但目前所采用的的方法中，在排水过程中，孔内积水仍没有能够较好的排出。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有的下向穿层钻孔孔内积水排水效果不好的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：钻孔至设计孔深，由钻杆内下抽采管，起钻；
步骤S2：将管套与囊袋固定后送入孔内，孔口处固定注浆管、返浆管；向钻孔内下压风排水管，压风排水管位于抽采管内；后对孔口段进行注浆封孔；
步骤S3:将多个钻孔内的压风排水管与集水器连接，集水器与主压风系统连接，集水器连接防喷装置，将多个钻孔内的抽采管与抽采多通连接，抽采多通与主抽采系统连接，将主压风系统与抽采多通连接；
步骤S4:正向排水：通过压风系统将压力风压入集水器，集水器将压风送入各个压风排水管，水和瓦斯流入抽采多通，并通过抽采多通进行抽采；
步骤S5：反向排水：通过压风系统将压力风压入抽采多通，抽采多通将压风送入各个抽采管，水和瓦斯流入集水器，利用防喷装置连接的抽采系统进行抽采。
本发明通过采用向孔内下压风排水管，并采用正向排水与反向排水的结合排水技术，提高了抽采效果，有效解决下向钻孔抽采效果差、瓦斯抽采较为困难的局面，并通过全程下管套的方式，实现抽采能力最大化，具有推广利用价值。
优选的，所述步骤S1的具体步骤为：使用复合片钻头开孔钻进，下孔口管，并安装防喷装置，使用开闭式钻头采用全压风排渣钻进至设计孔深后，继续排渣后，上提钻杆，所述抽采管为管上具有多个间隔孔的花管，从钻杆内下入花管及孔底固定装置后，起出钻杆。钻孔采用全压风排渣钻进，跟管钻进工艺，避免钻屑在孔内积聚，实现排渣顺利和钻头的冷却。
优选的，所述步骤S2中的管套包括铁管与多个双抗管，铁管固定在孔口处，铁管底部与多个依次连接的双抗管连接，多个双抗管连接后，在最低端的双抗管管接处使用囊袋包扎送入孔内，孔口处使用囊袋注浆管，向囊袋内倒入8～10组聚氨酯进行封堵；封孔孔口留设注浆管和返浆管，后向钻孔下入压风排水管；浆液配比好后，通过注浆管、返浆管对孔口段进行注浆封孔。
优选的，所述返浆管管口朝上，注浆管管口朝下布置，注浆前注浆管、返浆管均需安装阀门。
优选的，所述浆液的水灰比为0.7：1，浆液搅拌均匀，带压注浆，泵压不小于1.5MPa。
优选的，所述集水器具有多个连接口，位于孔外的排水管的两端连接孔内的压风排水管与集水器的连接口，集水器的底部具有排水阀，顶部连接防喷装置。集水器可以采用现有的管道自制形成，节约材料。
优选的，所述抽采多通具有多个连接口，位于孔外的抽采软管的两端连接多个钻孔内的抽采管与抽采多通的连接口，抽采多通的底部与自动放水器连接，抽采多通与自动放水器之间具有阀门，抽采多通的顶部与主压风系统连接。
优选的，所述主压风系统包括主压风管、两个压风管，主压风管与两个压风管均连接，其中一个压风管连接集水器，另一个压风管连接抽采多通。
优选的，所述主抽采系统包括主抽采管，主抽采管与抽采多通的顶部连接，主抽采管与抽采多通之间具有蝶阀。
优选的，若积水较多，通过反向排水法进行排水，若压风排水管排水不畅，通过正向排水进行疏通。根据正向排水阀与反向排水法的各自优势，合理安排排水方式，提高效率。
本发明的优点在于：
(1)本发明通过采用向孔内下压风排水管，并采用正向排水与反向排水的结合排水技术，提高了抽采效果，有效解决下向钻孔抽采效果差、瓦斯抽采较为困难的局面，并通过全程下管套的方式，实现抽采能力最大化，具有推广利用价值；
(2)钻孔采用全压风排渣钻进，跟管钻进工艺，避免钻屑在孔内积聚，实现排渣顺利和钻头的冷却；
(3)集水器、抽采多通等均可以采用现有的管道自制形成，节约材料；
(4)根据正向排水阀与反向排水法的各自优势，合理安排排水方式，提高效率。
附图说明
图1是本发明实施例下向穿层钻孔中正反向排水封孔的示意图；
图2是下向穿层钻孔中正反向排水装置的示意图；
图中标号：1、孔内结构；11、铁管；12、双抗实管；13、囊袋；14、囊袋注浆管；15、注浆管；16、返浆管；17、压风排水管；18、花管；2、集水器；21、排水阀；22、防喷阀；3、抽采多通；4、主压风系统；41、主压风管；42、压风管；43、第一进风阀；44、第二进风阀；5、主抽采系统；51、主抽采管；52、蝶阀；6、自动放水器；61、进水阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，孔内结构1包括铁管11、双抗实管12、囊袋13、囊袋注浆管14、注浆管15、返浆管16、压风排水管17、花管18；铁管11为2寸，顶部伸出孔口一段距离，底部与多个双抗实管连接，花管18为Φ12mm的PVC管，位于铁管11与双抗实管12内，囊袋13、囊袋注浆管14、注浆管15、返浆管16，用于孔口段注浆固管，压风排水管17位于花管18内。
本实施例中，钻孔采用ZDY3200S型液压钻机施工，钻杆为Φ73mm大通径肋骨钻杆，钻头为Φ120mm开闭式钻头，注浆泵为ZBQ-25/5气动注浆泵。钻孔采用全压风排渣钻进，跟管钻进工艺，断层带钻孔施工时安装防喷装置，钻孔封孔采用全程下套管、单囊袋坐底“两堵一注”方式封孔，并全程下排水管，做到“打一、封一、注一”。具体步骤为：
具体的施工步骤如下：
S1:使用Ф153mm复合片钻头开孔钻进1m，下Ф146mm孔口管，并安装防喷装置，使用Φ120开闭式钻头采用全压风排渣钻进至设计孔深后继续排渣5-10min后，上提钻杆0.5m，从钻杆内下入花管18，及孔底固定装置后，起出钻杆，该花管18为1寸PVC管沿管长度方向设有多个间隔的通孔，可通过自制；
S2：注浆封孔，钻孔外口使用1根2寸铁管11，孔口外露100mm，以便于合茬抽采；中间为10根1.5寸双抗实管12，在第10根双抗实管12接处(即孔口向内20m处)使用囊袋13包扎送入孔内(囊袋13两端用胶带固定在封孔管上，防止囊袋13在送进钻孔时滑动或脱落)，孔口使用1m长的囊袋注浆管14，向囊袋13内倒入8～10组聚氨酯进行封堵；封孔段不小于20m，若见煤深度小于20m的，以封孔至见煤点为准；
注浆管15、返浆管16：封孔孔口留设1路注浆管15(3根6m)和1路返浆管16(2根4m)，孔口段可先采用聚氨酯进行固定，后采用水泥浆进行中间段封孔；要求返浆管16管口朝上，注浆管15管口朝下布置，注浆前注浆管15、返浆管16均需安装4分阀门，注浆24小时后可将阀门拆除复用；
向钻孔下入压风排水管17，本实施例中，压风排水管17为Φ12mmPVC管，用于下向钻孔孔底排水；铁管11、双抗实管12寸位于花管18外，压风排水管17位于花管18内；
浆液配比好后，通过注浆管15、返浆管16对孔口段进行注浆封孔，浆液水灰比为0.7：1，浆液必须搅拌均匀，必须带压注浆，泵压不低于于1.5MPa。
如图2所示，S3:将多个钻孔内的压风排水管17与集水器2连接，集水器2与主压风系统4连接，集水器2上设有防喷装置，防喷装置连接抽采系统，将多个钻孔内的铁管11与抽采多通3连接，抽采多通3与主抽采系统5连接，将主压风系统4与抽采多通3连接；
集水器2上具有多个连接口，通过孔外的排水管能够与多个压风排水管17进行连接，集水器2的底部具有排水阀21，顶部连接防喷装置，与防喷装置之间具有防喷阀22，防喷装置连接抽采系统，此处的抽采系统可以与主抽采系统5连接，也可以是单独的抽采系统；
抽采多通3具有多个连接口，抽采多通3通过孔外的软管与多个花管18连接，抽采多通3的底部与自动放水器6连接，抽采多通3与自动放水器6具有进水阀61，抽采多通3的顶部与主压风系统4连接；
主压风系统4包括主压风管41、两个压风管42，主压风管41与两个压风管42均连接，其中一个压风管42连接集水器2，与集水器2连接的管路上，设有第一进风阀43，另一个压风管42连接抽采多通3，与抽采多通3上连接的管路上，设有第二进风阀44；
主抽采系统5包括主抽采管51，主抽采管51与抽采多通3的顶部连接，二者之间具有蝶阀52；
排水前，检查抽采状态各闸阀的开关状态：抽采时，蝶阀52开启、进水阀61开启、第一进风阀43和第二进风阀44关闭、防喷阀22关闭、排水阀21关闭。
S4:正向排水：控抽蝶阀52，开启第一进风阀43，进水阀61开启，自动放水器6进行排水，排水结束后关闭第一进风阀43、打开蝶阀52；
具体为：利用主压风管41通过集水器2进行压风，集水器2将压风压入孔内压风排水管17，向钻孔内进行压风，此时主抽采系统5的蝶阀52控制开启大小，使主抽采系统5处于负压状态，利用风压和负压把孔内积水汇集至抽采多通3内；压风排水时水从抽采多通3上连接的自动放水器6放出，瓦斯被抽出；
S5：反向排水：打开防喷阀22，关闭进水阀61，关闭蝶阀52，开启第二进风阀44，打开排水阀21，排水结束后关闭第二进风阀44，关闭排水阀21，打开蝶阀52，打开进水阀61，关闭防喷阀22；
具体为：利用主压风管41通过抽采多通3上连接的花管18向钻孔内压风，利用风压使钻孔内积水通过孔内的压风排水管17和孔外连接到集水器2的排水管返到集水器2中，通过集水器2放水闸阀进行放水。
该法排水时集水器2上的防喷阀22必须要打开，以确保压风排水时排水的瓦斯进入防喷系统，防止排水口溢出瓦斯。
实施例二：
在实施例一的基础上，因“反向排水法”利用主压风管通过合茬多通上连接的风管向钻孔内压风，利用风压使钻孔内积水通过下到孔内的压风排水管和孔外连接到集水器的排水管返到集水器中，该种排水法因压风排水管管径小，排水时钻孔内残渣易堵塞排水管，造成排水管排水不畅、憋压，从而导致巷道底板渗水、抽采软管脱落、漏气，可能出现排水管接头崩脱；优点：吹水压风大，排水量大；而“正向排水”不会出现以上的缺点，但存在排水量小的缺点；
所以在使用过程中，反向排水时，吹水压风大，排水量大；而正向排水时，能够避免压风排水管17排水不畅、憋压的问题；所以在下向钻孔施工期间，选择“正向排水法”；后期采用“反向排水法”。可以通过合理安排正向排水和反向排水，提高排水效率。
本实施例应用在某煤煤层，该煤层岩巷段设计全长136m，其中平巷段全长63m，斜巷段全长73m。该区域标高-651.9m，预计揭煤长度36m，实测瓦斯压力0.57MPa，瓦斯含量6.6m3/t。共设计钻孔27组，钻孔倾角为-20°～-54°，总钻孔量约2.2万m。下向钻孔施工过程中主要充水水源为煤顶、底板砂岩裂隙水，导致钻孔施工及封孔注浆难度较大，特别是对瓦斯抽采效果影响大，对此我们采取压风排水技术来解决此抽采难题；
本实施实施后，通过采用“正、反向”综合排水技术，在某煤矿措施巷厚煤层下向穿层钻孔取得较为明显的抽采效果，截止目前，该处评价单元抽采率已达50.98％，其中预抽期间干管平均瓦斯浓度为32.6％，最大浓度61％。
目前，经过使用，验证了采用“正、反向”综合排水技术能够有效解决下向钻孔抽采效果差、瓦斯抽采较为困难的局面，具有推广利用价值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：钻孔至设计孔深，由钻杆内下抽采管，起钻；
步骤S2：将管套与囊袋固定后送入孔内，孔口处固定注浆管、返浆管；向钻孔内下压风排水管，压风排水管位于抽采管内；后对孔口段进行注浆封孔；
步骤S3:将多个钻孔内的压风排水管与集水器连接，集水器与主压风系统连接，集水器连接防喷装置，将多个钻孔内的抽采管与抽采多通连接，抽采多通与主抽采系统连接，将主压风系统与抽采多通连接；
步骤S4:正向排水：通过压风系统将压力风压入集水器，集水器将压风送入各个压风排水管，水和瓦斯流入抽采多通，并通过抽采多通进行抽采；
步骤S5：反向排水：通过压风系统将压力风压入抽采多通，抽采多通将压风送入各个抽采管，水和瓦斯流入集水器，利用防喷装置连接的抽采系统进行抽采。
2.根据权利要求1所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：使用复合片钻头开孔钻进，下孔口管，并安装防喷装置，使用开闭式钻头采用全压风排渣钻进至设计孔深后，继续排渣后，上提钻杆，所述抽采管为管上具有多个间隔孔的花管，从钻杆内下入花管及孔底固定装置后，起出钻杆。
3.根据权利要求1所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述步骤S2中的管套包括铁管与多个双抗管，铁管固定在孔口处，铁管底部与多个依次连接的双抗管连接，多个双抗管连接后，在最低端的双抗实管管接处使用囊袋包扎送入孔内，孔口处使用囊袋注浆管，向囊袋内倒入8～10组聚氨酯进行封堵；封孔孔口留设注浆管和返浆管，后向钻孔下入压风排水管；浆液配比好后，通过注浆管、返浆管对孔口段进行注浆封孔。
4.根据权利要求3所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述返浆管管口朝上，注浆管管口朝下布置，注浆前注浆管、返浆管均需安装阀门。
5.根据权利要求3所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述浆液的水灰比为0.7：1，浆液搅拌均匀，带压注浆，泵压不小于1.5MPa。
6.根据权利要求1所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述集水器具有多个连接口，位于孔外的排水管的两端连接孔内的压风排水管与集水器的连接口，集水器的底部具有排水阀，顶部连接防喷装置。
7.根据权利要求6所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述抽采多通具有多个连接口，位于孔外的抽采软管的两端连接多个钻孔内的抽采管与抽采多通的连接口，抽采多通的底部与自动放水器连接，抽采多通与自动放水器之间具有阀门，抽采多通的顶部与主压风系统连接。
8.根据权利要求7所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述主压风系统包括主压风管、两个压风管，主压风管与两个压风管均连接，其中一个压风管连接集水器，另一个压风管连接抽采多通。
9.根据权利要求7所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，所述主抽采系统包括主抽采管，主抽采管与抽采多通的顶部连接，主抽采管与抽采多通之间具有蝶阀。
10.根据权利要求1所述的下向穿层钻孔中正反向排水方法，其特征在于，若积水较多，通过反向排水法进行排水，若压风排水管排水不畅，通过正向排水进行疏通。
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- 2020-07-29 CN CN202010744560.3A patent/CN111852556B/zh active Active
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