CN113982528B - 煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,准备封孔器、回浆管、高压注水管、由若干节钢管拼接而成的推送管、钢丝;将封孔器、回浆管、高压注水管通过钢丝绑扎成一个整体,并在封孔器前端绑扎长度大于钻孔深度的牵引钢丝,并将牵引钢丝穿过推送管,利用推送管将封孔器推送至预定封孔位置;封孔器到达预定封孔位置后,抽出推送管,将封孔器、回浆管、高压注水管及钢丝置于钻孔内;共六步。可避免上向长注水钻孔,封孔距离较长,钻孔煤(岩)壁粗糙,钻孔倾角较大,难以将封孔器、回浆管、高压注水管等柔性注水和封孔所需材料送入孔内顺利完成上向深孔注水钻孔带压封孔的问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤层注水钻孔封孔技术领域,具体涉及一种煤层上向的长注水钻孔的快速推送及封孔方法。
背景技术
近年来,随着煤矿深部地段、高度机械化智能化开采模式的出现,煤层地应力、瓦斯压力及含量均显著增大,煤与瓦斯突出灾害是矿井面临的主要灾害,煤矿瓦斯防突工作也越来越严峻。目前,国内部分矿井采用煤层注水的方法,改善煤体的力学性质,释放地应力,使应力峰值向深部推移,抑制瓦斯解吸,从而减少煤与瓦斯突出灾害。根据煤层的开采条件,部分矿井在煤层开采前在下底板抽巷打上向穿层钻孔注水驱替瓦斯提高抽采量。在进行上向穿层注水钻孔封孔时,如果封孔深度过小,封孔段的煤(岩)壁可能承受不了高压水的压力,造成壁面外移,可能造成冒顶、片帮等,增加了支护的难度,甚至可能引发事故。为了提高孔口密封性,保证压力水不从孔口及附近煤(岩)壁泄漏,提高封孔耐压强度,封孔深度一般超过见煤点深度。这样将导致岩层封孔距离较长,且注水钻孔煤(岩)壁粗糙,钻孔倾角较大,难以将封孔器、回浆管、高压注水管等柔性注水和封孔所需材料送入孔内顺利完成上向深孔注水钻孔带压封孔。
发明内容
本发明旨在提供一种煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,可避免上向长注水钻孔,封孔距离较长,钻孔煤(岩)壁粗糙,钻孔倾角较大,难以将封孔器、回浆管、高压注水管等柔性注水和封孔所需材料送入孔内顺利完成上向深孔注水钻孔带压封孔的问题。
为此,本发明所采用的技术方案为:一种煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,包括以下步骤:
步骤一、准备封孔器、回浆管、高压注水管、由若干节钢管拼接而成的推送管、钢丝,根据钻孔深度确定送入孔内封孔材料长度及封孔器的内密封囊袋位置,将注浆管、回浆管、高压注水管加长,确保封孔器进入钻孔后内密封囊袋能超过见煤点;
所述封孔器的内外两个密封囊袋均卷绕形成套孔,注浆管密封穿设在内外两个密封囊袋的套孔内,注浆管穿入所述密封囊袋内的部分开有孔眼,使注浆管与密封囊袋相通,注浆管端头折回捆扎密闭,端尾接有注浆管球阀,注浆管靠近内密封囊袋下端20±3cm处装有爆破阀;
所述回浆管穿过封孔器外密封囊袋的套孔,回浆管端头15±3cm长度开有花孔,端尾接有回浆管球阀,端头位置超过爆破阀并与内密封囊袋外端平齐;
所述高压注水管穿过封孔器内外两个密封囊袋的套孔,高压注水管端头超出内密封囊袋0.5米,高压注水管头部用纱网包裹防止煤岩粉进入堵塞;
步骤二、将封孔器、回浆管、高压注水管通过钢丝绑扎成一个整体,并在封孔器前端绑扎长度大于钻孔深度的牵引钢丝,并将牵引钢丝穿过推送管,利用推送管将封孔器推送至预定封孔位置;
步骤三、封孔器到达预定封孔位置后,抽出推送管,将封孔器、回浆管、高压注水管及钢丝置于钻孔内;
步骤四、钻孔孔口到外密封囊袋间的钻孔段用快干膨胀水泥封堵;
步骤五、配制膨胀水泥浆液,并搅拌均匀;
步骤六、待钻孔孔口封堵的快干膨胀水泥凝固30分钟后,打开注浆管球阀和回浆管球阀,启动注浆泵向注浆管内注入配制好的膨胀水泥浆液,浆液充满内外两个密封囊袋后,当压力达到爆破阀开启压力时爆破阀打开形成注浆嘴,注浆嘴向两个密封囊袋之间的空隙注浆,浆液由自身的重力作用自下而上沉积,当回浆管内有浆液流出后关闭回浆管球阀再继续注浆至压力达到1MPa,停止注浆,关闭注浆管球阀,上向深孔注水钻孔带压封孔结束。
作为上述方案的优选,所述高压注水管的接头采用快速直通接头,与矿井注水管网使用的规范孔径相匹配。
进一步优选为,所述推送管的每节钢管两端带有外螺纹,相邻两节钢管之间通过内螺纹接头拼接而成,在推送过程中,在推送管外端依次续接钢管。
进一步优选为,所述注浆管和回浆管的绑扎钢丝设置在爆破阀与回浆管的花孔段之间;所述注浆管与高压注水管的绑扎钢丝设置有注浆管的端头位置,同时作为供推送管穿过的牵引钢丝,在高压注水管上箍套有推送挡板,推送管推送时正好抵靠在推送挡板上。
进一步优选为,所述长注水钻孔设置在下底板抽巷内。
本发明的有益效果:
1.该推送及封孔方法涉及的封孔装置结构简单,造作方便,成本较低,可实现精准、快速、便捷、高质量的带压封孔注浆作业;
2.该推送及封孔方法主要针对煤层上向深孔注水钻孔,可解决封孔距离较长,钻孔煤(岩)壁粗糙,钻孔倾角较大,难以将封孔器、回浆管、高压注水管等柔性注水和封孔所需材料送入孔内顺利完成上向深孔注水钻孔带压封孔难题;
3.该推送及封孔方法涉及的封孔材料长度可依据见煤点的深度情况进行调整,提高了封孔的灵活性;
4.该推送及封孔方法选用封孔器进行上向深孔注水钻孔带压封孔,充分利用浆液自身的重力作用和加压注浆的压力,一方面能使钻孔周围的裂隙得到充填,消除开孔时形成的漏气通道(裂隙),即消除初期漏气通道,另一方面能使钻孔得到可靠的支护,保证钻孔的稳定,使钻孔周围不在生产新的漏气通道(裂隙),即避免后期漏气通道的产生和发展;
5.将封孔器、回浆管、高压注水管通过钢丝绑扎成一个整体,并在封孔器前端绑扎长度大于钻孔深度的牵引钢丝,再巧妙地利用多节钢管拼接成的推送管穿牵引钢丝,利用推送管将封孔器推送至预定封孔位置,能适应各种钻孔深度的推送。
附图说明
图1封孔器推送过程示意图;
图2封孔器推送至预定封孔位置状态示意图;
图3推送管抽出后封孔器状态示意图;
图4钻孔孔口快干膨胀水泥封堵后状态示意图;
图5爆破阀打开向两密封囊袋间注浆状态示意图;
图6封孔结束后钻孔孔内态示意图。
其中,1-注浆管;11-注浆管球阀;12-外密封囊袋;13-内密封囊袋;14-爆破阀;15-推送挡板;2-回浆管;21-回浆管球阀;22-花孔;3-高压注水管;31-纱网;32-高压注水管球阀;4-推送管;41-内螺纹接头;5-钢丝;51-牵引钢丝;6-岩石层;7-煤层;8-上向注水钻孔;9-快干膨胀水泥;91-膨胀水泥浆液。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图,对本发明作进一步说明:
结合图1—图6所示,一种煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,包括以下步骤:
步骤一、准备封孔器、回浆管2、高压注水管3、由若干节钢管拼接而成的推送管4、钢丝5,根据钻孔深度确定送入孔内封孔材料长度及封孔器的内密封囊袋13位置,将注浆管1、回浆管2、高压注水管3加长,确保封孔器进入钻孔后内密封囊袋能超过见煤点;上向注水钻孔8穿越岩石层6进入煤层7,封孔器的前端伸至煤层7。
封孔器由内密封囊袋13、外密封囊袋12和注浆管1组成,实现。内外两个密封囊袋均卷绕形成套孔,注浆管1密封穿设在内外两个密封囊袋的套孔内,注浆管1穿入密封囊袋内的部分开有孔眼,使注浆管与密封囊袋相通,注浆管1端头折回捆扎密闭,端尾接有注浆管球阀11。在注浆管1靠近内密封囊袋13下端20±3cm处装有爆破阀14。
回浆管2穿过封孔器外密封囊袋12的套孔,回浆管2端头15±3cm长度开有花孔22利于回浆,端尾接有回浆管球阀21,端头位置超过爆破阀14并与内密封囊袋13外端平齐。
高压注水管3穿过封孔器内外两个密封囊袋的套孔,高压注水管3端头超出内密封囊袋0.5米,高压注水管3头部用纱网31包裹防止煤岩粉进入堵塞.
步骤二、将封孔器、回浆管2、高压注水管3通过钢丝5绑扎成一个整体,并在封孔器前端绑扎长度大于钻孔深度的牵引钢丝51,并将牵引钢丝51穿过推送管4,利用推送管4将封孔器推送至预定封孔位置。
步骤三、封孔器到达预定封孔位置后,抽出推送4管,将封孔器、回浆管2、高压注水管3及钢丝5置于钻孔内。
步骤四、钻孔孔口到外密封囊袋12间的钻孔段用快干膨胀水泥9封堵;
步骤五、配制膨胀水泥浆液,并搅拌均匀;
步骤六、待钻孔孔口封堵的快干膨胀水泥9凝固30分钟后,打开注浆管球阀11和回浆管球阀21,启动注浆泵向注浆管1内注入配制好的膨胀水泥浆液91,浆液充满内外两个密封囊袋后,当压力达到爆破阀14开启压力时爆破阀打开形成注浆嘴,注浆嘴向两个密封囊袋之间的空隙注浆,浆液由自身的重力作用自下而上沉积,当回浆管2内有浆液流出后关闭回浆管球阀21再继续注浆至压力达到1MPa,停止注浆,关闭注浆管球阀11,上向注水钻孔8的带压封孔结束。
最好是,高压注水管3的接头采用快速直通接头,与矿井注水管网使用的规范孔径相匹配,减少管路布设时间。
推送管4的每节钢管两端带有外螺纹,相邻两节钢管之间通过内螺纹接头41拼接而成,在推送过程中,在推送管外端依次续接钢管。
注浆管和回浆管的绑扎钢丝5设置在爆破阀14与回浆管2的花孔段之间;注浆管1与高压注水管3的绑扎钢丝5设置有注浆管的端头位置,同时作为供推送管穿过的牵引钢丝51,在高压注水管3上箍套有推送挡板15,推送管推送时正好抵靠在推送挡板上,方便操作省力,进一步提高推送效率。
最好是,长注水钻孔设置在下底板抽巷内,高压注水管3端尾配备有高压注水管球阀32。
Claims (3)
1.一种煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、准备封孔器、回浆管、高压注水管、由若干节钢管拼接而成的推送管、钢丝,根据钻孔深度确定送入孔内封孔材料长度及封孔器的内密封囊袋位置,将注浆管、回浆管、高压注水管加长,确保封孔器进入钻孔后内密封囊袋能超过见煤点;
所述封孔器的内外两个密封囊袋均卷绕形成套孔,注浆管密封穿设在内外两个密封囊袋的套孔内,注浆管穿入所述密封囊袋内的部分开有孔眼,使注浆管与密封囊袋相通,注浆管端头折回捆扎密闭,端尾接有注浆管球阀,注浆管靠近内密封囊袋下端20±3cm处装有爆破阀;
所述回浆管穿过封孔器外密封囊袋的套孔,回浆管端头15±3cm长度开有花孔,端尾接有回浆管球阀,端头位置超过爆破阀并与内密封囊袋外端平齐;
所述高压注水管穿过封孔器内外两个密封囊袋的套孔,高压注水管端头超出内密封囊袋0.5米,高压注水管头部用纱网包裹防止煤岩粉进入堵塞;
步骤二、将封孔器、回浆管、高压注水管通过钢丝绑扎成一个整体,并在封孔器前端绑扎长度大于钻孔深度的牵引钢丝,并将牵引钢丝穿过推送管,利用推送管将封孔器推送至预定封孔位置;
步骤三、封孔器到达预定封孔位置后,抽出推送管,将封孔器、回浆管、高压注水管及钢丝置于钻孔内;
步骤四、钻孔孔口到外密封囊袋间的钻孔段用快干膨胀水泥封堵;
步骤五、配制膨胀水泥浆液,并搅拌均匀;
步骤六、待钻孔孔口封堵的快干膨胀水泥凝固30分钟后,打开注浆管球阀和回浆管球阀,启动注浆泵向注浆管内注入配制好的膨胀水泥浆液,浆液充满内外两个密封囊袋后,当压力达到爆破阀开启压力时爆破阀打开形成注浆嘴,注浆嘴向两个密封囊袋之间的空隙注浆,浆液由自身的重力作用自下而上沉积,当回浆管内有浆液流出后关闭回浆管球阀再继续注浆至压力达到1MPa,停止注浆,关闭注浆管球阀,上向深孔注水钻孔带压封孔结束;
所述推送管的每节钢管两端带有外螺纹,相邻两节钢管之间通过内螺纹接头拼接而成,在推送过程中,在推送管外端依次续接钢管;
所述注浆管和回浆管的绑扎钢丝设置在爆破阀与回浆管的花孔段之间;所述注浆管与高压注水管的绑扎钢丝设置有注浆管的端头位置,同时作为供推送管穿过的牵引钢丝,在高压注水管上箍套有推送挡板,推送管推送时正好抵靠在推送挡板上。
2.根据权利要求1所述的煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,其特征在于:所述高压注水管的接头采用快速直通接头,与矿井注水管网使用的规范孔径相匹配。
3.根据权利要求1所述的煤层上向长注水钻孔快速推送及封孔方法,其特征在于:所述长注水钻孔设置在下底板抽巷内。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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