DE2515652C2

DE2515652C2 - Verfahren und vorrichtung zum abdichten von traenkbohrloechern durch zementieren

Info

Publication number: DE2515652C2
Application number: DE19752515652
Authority: DE
Inventors: Rolf Jordan
Original assignee: Ruhrkohle AG
Current assignee: RAG AG
Priority date: 1975-04-10
Filing date: 1975-04-10
Publication date: 1977-04-07
Also published as: DE2515652B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abdichten von Bohrlöchern durch Zementieren für das Tränken von Flözen über Sonden unter Verwendung Won durch Innendruck aufweitbaren Sondenabschnitten, •owie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens.

Nach dem Herstellen von Tieftränkbohrlöchern, die auf eine Tiefe von 50 bis 70 m in den Kohlenstoß eingebracht werden, hat es sich als unumgänglich erwiesen, daß hinter der verspannten Tränksonde das Bohrloch auf eine Länge von etwa 15 m mit Zement verpreßt werden muß, um' eine ausreichende Abdichtung bis zum Bohrlochmund zu erhalten, damit das unter hohem Druck in das Bohrloch eingebrachte Tränkwasser sich im Kohlenstoß ausreichend verteilt und nicht wieder durch die Bohrlochöffnung in die Strecke, beispielsweise durch CHt zurückgedrückt wird.
S Die beim Zementiervorgang auftretenden Schwierigkeiten bestehen insbesondere darin, daß keine geeignete Abdichtung des Bohrlochs vorhanden ist, und daß der Verpreßvorgang mit Zementtrübe unter geringem Druck mittels einer Handpumpe erzeugt werden muß. Der mit dem Einführen der Tränksonde und Tränkschlauch miteingeführte Zementschlauch muß nach Abschluß des Zementiervorgangs herausgezogen werden, während Tränksonde und Tränkschlauch im Bohrloch verbleiben. Beim Herausziehen des Zement-Schlauches macht sich der Nachteil bemerkbar, daß austretendes CH4 die noch nicht verfestigte Zementtrübe teilweise aus dem Bohrloch herausdrückt und nicht nur die Bedienungsmannschaft gefährdet, sondern durch die nicht ausreichende Abdichtung im Bohrloch dafür sorgt, daß ein wesentlicher Teil des unter Druck eingepreßten Wassers nicht die erwünschte Wirkung erzielt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Abdichten von Bohrlöchern durch Zementieren, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, bei dem das Bohrloch auf eine Länge von ungefähr 15 m vom Bohrlochmund aus verpreßt und abgedichtet wird, bei dem die Zementtrübe mit hohem Druck in die dafür vorgesehenen Bohrlochabschnitte eingepumpt werden kann, und bei dem der in der Herstellung recht komplizierte und kostspielige, im Bereich des Bohrlochmundes angeordnete Sondenteil beliebig oft wieder verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach Einführen zweier Abschnitte einer insgesamt aus drei Abschnitten bestehenden Sonde in das Bohrloch, der am weitesten im Bohrloch befindliche Abschnitt über einen den mittleren Abschnitt bildenden Tränkschlauch mit einem dem Tränkschlauch vorgeschalteten Stahlrohr von geringerem Durchmesser als der Tränkschlauch mit Wasser unter Druck gefüllt wird, und daß nach Entlastung des Tränkschlauches im Bereich des Bohrlochmundes auf das Stahlrohr ein weiterer Sondenabschnitt mit je einem Anschluß für Wasser und Zementtrübe aufgeschoben wird, der über eine zylindrische Außenkammer mittels Wasserdruck an die Bohrlochwandung angepreßt und über dessen das Stahlrohr umgebende Innenkammer die Zementtrübe in den den Tränkschlauch umgebenden Bohrlochabschnitt gepumpt wird, wobei der Sondenabschnitt nach dem Zementiervorgang und Entlasten der Außenkammer von dem Stahlrohr abgezogen wird.

Der technische Fortschritt der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, daß es nunmehr möglich ist, die Zementtrübe mit hohen Drücken zu verpressen, um somit den Wirkungsgrad beim Wassertränken zu erhöhen, wobei gleichzeitig eine ausreichende Sicherheit für die im entsprechenden Streckenabschnitt die Tränkarbeit durchführenden Bergleute geschaffen ist

Ein Ausfühningsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die Zeichnung gibt in einer schematischen Darstellung einen Schnitt durch ein Bohrloch mit der in das Bohrioch eingeführten Sonde wieder.

Nacli Erstellen des Bohrloches 4 zum Tränken der Kohle, das üblicherweise eine Tiefe von 50 bis 70 m aufweist, werden zunächst im streckennahen Bereich

von etwa 15 m die Sondenabschnitte 1 und 2 in das Bohrloch 4 eingeführt Der den mittleren Abschnitt 2 der Sonde bildende Tränkschlauch ist aufgrund seiner armierten Ausführung ausreichend stabil, um den Abschnitt 1 in Richtung auf das Bonrlochtiefste in das Bohrloch 4 einzuführen. Um eine ausreichende Tiefe im Bohrloch 4 auch für den mittleren Abschnitt 2 bzw. den Tränkschlauch zu erzielen, wird diesei über e^;n sich zur Streckenöffnung anschließendes Stahlrohr 5 mit geringerem Durchmesser als der Tränkschlauch in die Richtung auf das Bohrlochtiefste in das Bohrloch 4 eingeführt. Dabei ist darauf zu achten, daß der mittlere Abschnitt 2 so tief im Bohrloch angeordnet ist, daß im Bereich des Bohrlochmundes der dritte Abschnitt 3 auf dem Stahlrohr 5 ausreichend Platz hat

Mit Hilfe des Tränkschlauches bzw. des Sondenabschnittes 2 sowie des Stahlrohres 5 und eines Anschlußschlauches 14, der mit einer Pumpe verbunden an das Stahlrohr 5 angeschlossen ist wird der Sondenabschnitt 1 im Bohrloch 4 soweit mit Wasser gefüllt, daß eine feste Anlage zur Bohrlochwand erreicht wird, jedoch der Druck im Abschnitt 1 nicht so groß ist, daß die zum Bohrlochtieisten hin angeordnete Berstscheibe 12 dem Wasserdruck nachgiebt. Das zwischen den Sondenabschnitten 1 und 2 vorgesehene Rückschlagventil 13 verhindert nach Entlastung des mittleren Abschnitts 2 eine Entlastung des Abschnitts 1.

Nach Trennung des Anschlußschlauches 14 vom Stahlrohr 5 wird über dieses der Abschnitt 3 mit seinen Anschlüssen 6 und 7 aufgeschoben. Diese werden mit Schläuchen 15,17 verbunden und über den Schlauch 15 sowie den außerhalb des Bohrlochs vorgesehenen Anschluß 7 wird die zylindrische Außenkammer 8 des Abschnittes3 durch Wasserdruck mit der Bohrlochwandung verspannt. Nach Verspannung der zylindrischen Außenkammer 8 wird das Ventil 16 am Zuleitungsschlauch 15 derart eingestellt, daß eine dauerhafte Verspannung erzielt wird.

Nach dem Verspannen des Sondenabschnitts 3 und dem dadurch entstandenen Abdichten des Bohrlochmundes gegenüber dem den Tränkschlauch bzw. den mittleren Abschnitt 2 umgebenden Bohrlochabschnitt 10 wird über den Anschluß ö im streckenseitigen Bereich des Abschnittes 3 und einen Schlauch 17 die Verbindung zu einer nicht dargestellten Zementtrübepumpe hergestellt. Durch die zylindrischen Außenkammern 8 des Abschnitts 3 und das Stahlrohr 5 wird eine zylindrische Innenkammer 9 gebildet, durch welche die Zementtrübe über eine ringförmige Öffnung 11 in den Bohrlochabschnitt 10 unter hohem Druck eingepumpt wird.- Nach Abschluß des Verpreßvorganges mittels Zementtrübe und einer kurzen Abbindezeit wird die zylindrische Außenkammer 8 des Abschnitts 3 über das Ventil 16 entlastet und der Abschnitt 3 wird von dem Stahlrohr 5 abgezogen. Nunmehr erfolgt über eine ebenfalls nicht dargestellte Hochdruckpumpe, zu der eine Verbindung über den Schlauch 14 sowie über das Stahlrohr 5 und den mittleren Sondenabschnitt 2 hergestellt wird, der eigentliche Tränkvorgang. Dabei wird der Wasserdruck derartig erhöht, daß die am Abschnitt 1 angeordnete Berstscheibe 12 dem Druck nicht mehr standhält, und das Wasser ins Bohrloch bzw. in die das Bohrloch umgebende Kohle gepreßt wird. Nach Beendigung des Tränkvorganges verbleibt der Abschnitt 1 sowie der mit Abschnitt 2 bezeichnete Tränkschlauch sowie das Stahlrohr 5 im Bohrloch, wogegen der eine Außenkammer 8 und eine Innenkammer 9 sowie Wasseranschluß 7 und Zementtrübe 6 aufweisende Abschnitt 3 wieder verwendet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abdichten von Bohrlöchern durch Zementieren beim Tränken von Flözen über Sonden unter Verwendung von durch Innendruck aufweitbaren Sondenabschnitten, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einführen zweier Abschnitte (1,2) einer insgesamt aus drei Abschnitten (1,2,3) bestehenden Sonde in das Bohrloch (4) der am weitesten im Bohrloch (4) befindliche Abschnitt (1) über einen den mittleren Abschnitt (2) bildenden Tränkschlauch und ein aem Tränkschlauch vorgeschaltetes Stahlrohr (5) von geringerem Durchmesser als der Tränkschlauch mit Wasser unter Druck gefüllt wird, und daß nach Entlastung des Tränkschlauches im Bereich des Bohrlochmundes auf das Stahlrohr (5) der weitere Sondenabschnitt (3) mit je einem Anschluß für Wasser (7) und Zementtrübe (6) aufgeschoben wird, der über eine zylindrische Außenkammer (8) mittels Wasserdruck an die Bohrlochwandung angepreßt und über dessen das Stahlrohr (5) umgebende Innenkammer (9) die Zementtrübe in den den Tränkschlauch umgebenden Bohrlochabschnitt (10) gepumpt wird, wobei der Sondenabschnitt (3) nach Erhärten des Zements und Entlasten seiner Außenkammer (8) von dem Stahlrohr (5) abgezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von einer aus drei Abschnitten (1,2,3) bestehende Sonde der zum Bohrlochtiefsten hin gerichtete und aus durch Innendruck aufweitbaren Material hergestellte Abschnitt (1) mit dem den mittleren Abschnitt (2) bildenden Tränkschlauch unlösbar verbunden ist, zur Bohrlochöffnung hin ein Stahlrohr (5) mit geringerem Durchmesser aufweist, über welches der dritte, außerhalb des Bohrlochs (4) je einen Anschluß für Wasser (7) und Zementtrube (6) aufweisende Sondenabschnitt (3) aufschiebbar ist, der eine mit dem Wasseranschluß (7) verbundene durch Innendruck aufweitbare Außenkammer (8) und eine mit dem Anschluß (6) für die Zementtrübe verbundene, das Stahlrohr (5) umgebende, zylindrische Innenkammer (9) mit einer zu dem den Tränkschlauch umgebenden Bohrlochabschnitt (10) gerichteten ringförmigen öffnung (11) aufweist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sondenabschnitt (1) zum Bohrlochtiefsten hin eine Berstscheibe (12) u.id an der Verbindung mit dem mittleren Sondenabschnitt (2) ein Rückschlagventil (13) aufweist