CN114635670A

CN114635670A - 一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法

Info

Publication number: CN114635670A
Application number: CN202210178344.6A
Authority: CN
Inventors: 钱自卫; 侯旸; 余能成; 蔡逢华; 吴现帅; 庞世界; 王磊; 侯俊华; 赵迎春
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-06-17
Anticipated expiration: 2042-02-25
Also published as: CN114635670B

Abstract

本发明公开了一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法，其通过先割除一定深度的孔内地质套管，然后安装、连接次一级新套管，使得巷道底板松动圈范围内围岩的变形应力无法作用在套管上，来保证套管不会被拉断，从而保证了水文钻孔的安全，其原理简单，操作方便、安全，能够消除巷道底板底鼓对套管的作用，达到预防地质套管断裂的目的。

Description

一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法

技术领域

本发明涉及井下钻孔安全领域，具体涉及一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法。

背景技术

地质套管是井下钻孔安全的基本保证，当前井下施工的水探查、治理、监测钻孔均要求安装地质套管，且还需根据探查水的预计压力，确定套管的长度，比如《煤矿防治水细则》规定，探查水压超过3MPa的水，地质套管的长度需超过20m。

针对井下主要含水岩层的水文监测钻孔，使用的时间较长，有的甚至服务于整个矿井的开采寿命，长达几十年。套管必须安装稳固，长期安全监测。但实际情况是套管断裂现象时有发生，比如兴隆庄煤矿、李堂煤矿、恒源煤矿、田庄煤矿、埠村煤矿等都曾发生过井下钻孔地质套管断裂现象。套管断裂后，钻孔中的水会处于不可控状态，增大矿井的涌水量，造成一些巷道积水，有一定安全隐患，有必要发明井下钻孔地质套管断裂预防方法。

当前地质套管断裂主要由于套管所处位置巷道底板变形、底鼓引起，巷道由于地应力作用，岩层底鼓，在底鼓的过程中拉动套管，造成套管断裂。根据松动圈理论，巷道底板松动圈发育厚度一般小于巷道宽度，造成套管断裂深度一般不超过巷道的宽度。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法，其原理简单，操作方便、安全，能够消除巷道底板底鼓对套管的作用，达到预防地质套管断裂的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法，包括以下步骤：

S1、评估或增能矿井排水能力，使得打开需要预防地质套管断裂水文钻孔时增加的矿井水量能够有效排出；

S2、卸除水文钻孔上的监测仪器、孔口阀门，使得水文钻孔处于敞口排水状态；

S3、割除裸露于地面以上的地质套管1；

S4、钻进扫孔并破除水文钻孔内一定深度的地质套管1，扫除深度与水文钻孔所在巷道宽度一致；

S5、利用工具在水文钻孔内未被扫除的地质套管的管口车出内螺纹；

S6、准备新套管并将其端部加工成与步骤S5中内螺纹相适配的外螺纹，新套管上端伸出水文钻孔之外；

S7、将步骤S6中加工好的新套管与水文钻孔内未被扫除的地质套管的管口螺纹连接；

S8、在新套管上恢复安装孔口阀门、监测仪器，恢复水文钻孔功能。

优选地，步骤S4中，利用坑道钻机，采用金刚石无芯钻头，钻进扫孔破除水文钻孔内的地质套管，金刚石钻头选用锥形钻头，钻头直径大于地质套管外直径2-3cm。

优选地，步骤S5中，采用钻杆连接丝锥在水文钻孔内未扫除的地质套管的管口车出内螺纹，所述丝锥、钻杆为中空设计，方便通水泄水压。

优选地，步骤S6中，新套管的外径与水文钻孔内未扫除的地质套管的内径相同，钻进扫孔时形成的新扩孔与新套管的外壁之间形成有环形腔。

优选地，步骤S7中，在新套管的外壁嵌套橡胶套，在环形腔内注入浆液。

本发明的有益效果在于：本发明通过先割除一定深度的孔内地质套管，然后安装、连接次一级新套管，使得巷道底板松动圈范围内围岩的变形应力无法作用在套管上，来保证套管不会被拉断，从而保证了水文钻孔的安全，其原理简单，操作方便、安全，能够消除巷道底板底鼓对套管的作用，达到预防地质套管断裂的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的未钻进扫孔时地质套管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的钻进扫孔时新扩孔的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的新套管安装后的结构示意图。

附图标记说明：

1、地质套管；2、新扩孔；3、新套管；4、环形腔；5、外螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

如图1至图3所示，一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法，包括以下步骤：

S1、评估或增能矿井排水能力，使得打开需要预防地质套管1断裂水文钻孔时增加的矿井水量能够有效排出；

S3、割除裸露于地面以上的地质套管1；

S4、钻进扫孔并破除水文钻孔内一定深度的地质套管1，扫除深度与水文钻孔所在巷道宽度一致；利用坑道钻机，采用金刚石无芯钻头，钻进扫孔破除水文钻孔内的地质套管1，金刚石钻头选用锥形钻头，钻头直径大于地质套管1外直径2-3cm；

S5、利用工具在水文钻孔内未被扫除的地质套管1的管口车出内螺纹；采用钻杆连接丝锥在水文钻孔内未扫除的地质套管1的管口车出内螺纹，所述丝锥、钻杆为中空设计，方便通水泄水压；

S6、准备新套管3并将其端部加工成与步骤S5中内螺纹相适配的外螺纹5，新套管3上端伸出水文钻孔之外；新套管3的外径与水文钻孔内未扫除的地质套管1的内径相同，钻进扫孔时形成的新扩孔2与新套管3的外壁之间形成有环形腔4；

S7、将步骤S6中加工好的新套管3与水文钻孔内未被扫除的地质套管1的管口螺纹连接；在新套管3的外壁嵌套橡胶套，在环形腔4内注入浆液。

S8、在新套管3上恢复安装孔口阀门、监测仪器，恢复水文钻孔功能。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种井下现用水文钻孔地质套管断裂预防方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、评估或增能矿井排水能力，使得地质套管(1)断裂时，水文钻孔增加的矿井水量能够有效排出；

S3、割除裸露于地面以上的地质套管(1)；

S4、钻进扫孔并破除水文钻孔内一定深度的地质套管(1)，扫除深度与水文钻孔所在巷道宽度一致；

S5、利用工具在水文钻孔内未被扫除的地质套管(1)的管口车出内螺纹；

S6、准备新套管(3)并将其端部加工成与步骤S5中内螺纹相适配的外螺纹(5)，新套管(3)上端伸出水文钻孔之外；

S7、将步骤S6中加工好的新套管(3)与水文钻孔内未被扫除的地质套管(1)的管口螺纹连接；

S8、在新套管(3)上恢复安装孔口阀门、监测仪器，恢复水文钻孔功能。

2.如权利要求1所述的一种井下现用水文钻孔地质套管(1)断裂预防方法，其特征在于，步骤S4中，利用坑道钻机，采用金刚石无芯钻头，钻进扫孔破除水文钻孔内的地质套管(1)，金刚石钻头选用锥形钻头，钻头直径大于地质套管(1)外直径2-3cm。

3.如权利要求1所述的一种井下现用水文钻孔地质套管(1)断裂预防方法，其特征在于，步骤S5中，采用钻杆连接丝锥在水文钻孔内未扫除的地质套管(1)的管口车出内螺纹，所述丝锥、钻杆为中空设计，方便通水泄水压。

4.如权利要求1所述的一种井下现用水文钻孔地质套管(1)断裂预防方法，其特征在于，步骤S6中，新套管(3)的外径与水文钻孔内未扫除的地质套管(1)的内径相同，钻进扫孔时形成的新扩孔(2)与新套管(3)的外壁之间形成有环形腔(4)。

5.如权利要求4所述的一种井下现用水文钻孔地质套管(1)断裂预防方法，其特征在于，步骤S7中，在新套管(3)的外壁嵌套橡胶套，在环形腔(4)内注入浆液。