一種注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下瓦斯抽采的方法，尤其是一種注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下瓦斯抽采是我國高突礦井瓦斯治理的主要手段，目前所用的瓦斯抽采方法都有一些必要的步驟，如打鉆、塞管、封孔等。在鉆孔成孔后的，鉆孔周圍依次形成破碎區(qū)、塑性區(qū)、彈性區(qū)和原巖應(yīng)力區(qū)。破碎區(qū)煤巖破碎、裂隙發(fā)育，是瓦斯抽采時漏氣、跑氣的主要通道，因此破碎區(qū)亦稱為漏氣圈，該漏氣圈的面積與地應(yīng)力、封孔支護力及煤巖強度有關(guān)，隨地應(yīng)力的增加而增加，隨煤巖強度、封孔支護力的增加而減小。而常規(guī)的抽采技術(shù)都需要在鉆孔內(nèi)放置抽采管并進行必要的封孔，且封孔要求較高，一直是技術(shù)的重點、難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種注漿置換式鉆孔固化密封及無管抽采的方法。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明的注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法，包括如下步驟:
[0005]a.利用鉆機打鉆鉆頭在煤體施工深度為15?20米的注漿鉆孔，用樹脂黏膠在注漿鉆孔的孔口固定一孔口管，孔口管露出孔口部分的長度為1cm?20cm，外露段外緣上設(shè)有注漿管和出漿管；
[0006]b.將打鉆鉆頭改為擴孔鉆頭，并采用與之配套的耐高壓鉆桿，從注漿鉆孔底部向外開始一邊提拉一邊噴射高壓水射流進行擴孔，當(dāng)距離孔口 0.8?1.5m時，停止擴孔并退鉆，擴孔后注漿鉆孔直徑為原先鉆孔的3?5倍；
[0007]c.將外露孔口管一側(cè)用端蓋密封，并用法蘭盤固定，打開注漿管、出漿管的閥門，經(jīng)注漿栗將漿液通過注漿管注入至注漿鉆孔內(nèi)，密實漏氣圈，直至出漿口回漿時，停止注漿，關(guān)閉注漿管和出漿口的閥門；
[0008]d.待漿液徹底凝固成巖體后，打開法蘭盤去掉端蓋，沿著注漿鉆孔進行掃鉆，穿過鉆孔封孔段，直至預(yù)先設(shè)定深度后停止鉆進，退鉆，形成抽采鉆孔；
[0009]e.將孔口管連入至抽采管路中對抽采鉆孔進行瓦斯抽采。
[0010]所述噴射高壓水射流的壓力為10?15MPa。
[0011 ]所述的漿液由膨脹水泥、粉煤灰與水配制而成，其質(zhì)量比為:1:0.15?0.35:1.1?1.5，膨脹率為0.05%?0.12%。
[0012]所述的孔口管的長度為1.5?2m。
[0013]所述抽采鉆孔的深度根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行預(yù)先設(shè)定。
[0014]有益效果:在瓦斯抽采鉆孔成孔后，煤體裂隙網(wǎng)所形成的漏氣圈是瓦斯抽采時漏氣、跑氣的主要通道，針對鉆孔成孔后所產(chǎn)生的漏氣圈面積較大且裂隙發(fā)育，而漏氣圈的大小與煤巖的強度呈正相關(guān)。本發(fā)明利用預(yù)打鉆注漿置換煤體形成高強度的巖體，隨后掃鉆至預(yù)定深度，并利用掃鉆后形成的空心巖體代替常規(guī)的抽采管進行瓦斯抽采，增加了鉆孔密封段的強度，提高了煤體強度和支護力，并減小了瓦斯抽采鉆孔漏氣圈的面積，避免了塞管流程的存在。利用掃鉆后形成的空心巖柱代替常規(guī)的瓦斯抽采管，進行瓦斯抽采時不再需要再插管，從而大大降低了瓦斯抽采的成本，突破了常規(guī)的方法，實現(xiàn)了無管抽采。整個施工流程操作簡單、快捷、省時、省力，在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有廣泛的實用性。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法擴孔示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明的注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法注漿示意圖。
[0017]圖3是本發(fā)明的注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法抽采示意圖。
[0018]圖中:1一煤體，2—注漿鉆孔，3—漏氣圈，4一孔口管，5—注漿管，6—回漿口，7 —注楽栗，8 —巖體，9一抽米鉆孔，10—耐尚壓鉆桿，11一擴孔鉆頭，12—尚壓水射流，13—抽采管路。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述:
[0020]本發(fā)明的注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法，具體步驟如下:
[0021]a.利用鉆機打鉆鉆頭在煤體I施工深度為15?20米的注漿鉆孔2，用樹脂黏膠在注漿鉆孔2的孔口固定一孔口管4，孔口管4露出孔口部分的長度為1cm?20cm，外露段外緣上設(shè)有注漿管5和出漿管6;所述的孔口管4的長度為1.5?2m。
[0022]b.將打鉆鉆頭改為擴孔鉆頭11，并采用與之配套的耐高壓鉆桿10，從注漿鉆孔2底部向外開始一邊提拉一邊噴射高壓水射流12進行擴孔，當(dāng)距離孔口 0.8?1.5m時，停止擴孔并退鉆，擴孔后注漿鉆孔2直徑為原先鉆孔的3?5倍;所述噴射高壓水射流12的壓力為10?15MPa0
[0023]c.將外露孔口管4一側(cè)用端蓋密封，并用法蘭盤固定，打開注漿管5、出漿管6的閥門，經(jīng)注漿栗7將漿液通過注漿管5注入至注漿鉆孔2內(nèi)，密實漏氣圈3，直至出漿口6回漿時，停止注漿，關(guān)閉注漿管5和出漿口 6的閥門；所述的漿液由膨脹水泥、粉煤灰與水配制而成，其質(zhì)量比為1:0.15?0.35:1.1?1.5，膨脹率為0.05%?0.12%，凝固后具有很高的強度。
[0024]d.待漿液徹底凝固成巖體8后，打開法蘭盤去掉端蓋，沿著注漿鉆孔2進行掃鉆，穿過鉆孔封孔段，直至預(yù)先設(shè)定深度后停止鉆進，退鉆，形成抽采鉆孔9;所述抽采鉆孔9的深度根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行預(yù)先設(shè)定。
[0025]e.將孔口管4連入至抽采管路13中對抽采鉆孔9進行瓦斯抽采。
[0026]實施例1、如圖1所示:利用鉆機打鉆鉆頭在煤體I施工深度為15?20米的注漿鉆孔2，打鉆鉆頭的直徑為113_，形成的注漿鉆孔2的直徑為120-126mm，注漿鉆孔2形成的同時會產(chǎn)生漏氣圈3，此時退鉆，用樹脂黏膠將長度為1.5?2m的孔口管4固定在注漿鉆孔2的孔口，露出孔口的長度為1cm?20cm;將打鉆鉆頭改為擴孔鉆頭11，并采用與之配套的耐高壓鉆桿10，擴孔鉆頭所噴射的高壓水射流12的壓力為10?15MPa，從注漿鉆孔2底部開始一邊提拉一邊噴射高壓射流12進行擴孔，離孔口 0.8?1.5m處停止擴孔并退鉆，采用該技術(shù)可將注漿鉆孔2直徑擴至原先的3?5倍;隨后將露出孔口的孔口管4 一側(cè)用鐵質(zhì)端蓋密封，并用法蘭盤固定，打開注漿管5、出漿口 6的閥門，隨后利用注漿栗7將漿液通過注漿管5注入至注漿鉆孔2內(nèi)，并密實漏氣圈3，直至出漿口 6回漿，此時停止注漿，關(guān)閉注漿管5、出漿口 6的閥門；由于該漿液由膨脹水泥、粉煤灰與水配制，質(zhì)量比為膨脹水泥:粉煤灰:水=1:0.15?
0.35:1.1?1.5，膨脹率為0.05 %?0.12 %，凝固后具有很高的強度，可以鉆孔密封段的強度和支護力，當(dāng)漿液徹底凝固成巖體8后，打開法蘭盤去掉鐵質(zhì)端蓋，隨后沿著注漿鉆孔I進行掃鉆，直至達到預(yù)定深度，最終形成抽采鉆孔9;將孔口管4連入至抽采管路13中進行抽采鉆孔9的瓦斯抽采，完成整個施工工作。
【主權(quán)項】
1.一種注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法，其特征在于包括如下步驟: a.利用鉆機打鉆鉆頭在煤體(I)施工深度為15?20米的注漿鉆孔(2)，用樹脂黏膠在注漿鉆孔(2)的孔口固定一孔口管(4)，孔口管(4)露出孔口部分的長度為1cm?20cm，外露段外緣上設(shè)有注漿管(5 )和出漿管(6 ); b.將打鉆鉆頭改為擴孔鉆頭(11)，并采用與之配套的耐高壓鉆桿(10)，從注漿鉆孔(2)底部向外開始一邊提拉一邊噴射高壓水射流(12)進行擴孔，當(dāng)距離孔口 0.8?1.5m時，停止擴孔并退鉆，擴孔后注漿鉆孔(2)直徑為原先鉆孔的3~5倍； c.將外露孔口管(4)一側(cè)用端蓋密封，并用法蘭盤固定，打開注漿管(5)、出漿管(6)的閥門，經(jīng)注漿栗(7)將漿液通過注漿管(5)注入至注漿鉆孔(2)內(nèi)，密實漏氣圈(3)，直至出漿口(6)回漿時，停止注漿，關(guān)閉注漿管(5)和出漿口(6)的閥門； d.待漿液徹底凝固成巖體(8)后，打開法蘭盤去掉端蓋，沿著注漿鉆孔(2)進行掃鉆，穿過鉆孔封孔段，直至預(yù)先設(shè)定深度后停止鉆進，退鉆，形成抽采鉆孔(9); e.將孔口管(4)連入至抽采管路(13)中對抽采鉆孔(9)進行瓦斯抽采。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小瓦斯抽采鉆孔漏氣圈面積及瓦斯無管抽采的方法，其特征在于:所述噴射高壓水射流(12 )的壓力為1?15MPa。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小瓦斯抽采鉆孔漏氣圈面積及瓦斯無管抽采的方法，其特征在于:所述的漿液由膨脹水泥、粉煤灰與水配制而成，其質(zhì)量比為:1:0.15?0.35:1.1-1.5,膨脹率為 0.05%~0.12% ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小瓦斯抽采鉆孔漏氣圈面積及瓦斯無管抽采的方法，其特征在于:所述的孔口管(4)的長度為1.5?2m。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小瓦斯抽采鉆孔漏氣圈面積及瓦斯無管抽采的方法，其特征在于:所述抽采鉆孔(9)的深度根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行預(yù)先設(shè)定。
【專利摘要】一種注漿置換式鉆孔固化密封及瓦斯無管抽采的方法，屬于煤礦井下瓦斯抽采的方法。先利用鉆機打鉆鉆頭在煤體施工注漿鉆孔，再在注漿鉆孔的孔口固定一孔口管，采用與之配套的耐高壓鉆桿，從注漿鉆孔底部向外噴射高壓水射流進行擴孔，通過注漿泵向注漿鉆孔內(nèi)注漿，待漿液徹底凝固成巖體后，沿著注漿鉆孔進行掃鉆，穿過鉆孔封孔段，直至預(yù)先設(shè)定深度后停止鉆進，退鉆，形成抽采鉆孔；將孔口管連入至抽采管路中對抽采鉆孔進行瓦斯抽采。本方法利用掃鉆后形成的空心巖體代替常規(guī)的抽采管進行瓦斯抽采，能夠顯著減小鉆孔周圍的漏氣圈的面積，提高封孔段的強度，進行瓦斯抽采時不再需要塞管，大大降低了瓦斯抽采的成本，整個施工流程簡單、快捷。
【IPC分類】E21B33/13, E21B7/18, E21F7/00, E21B7/28
【公開號】CN105507939
【申請?zhí)枴緾N201511016550
【發(fā)明人】林柏泉, 宋吳兵, 郝志勇, 孫煒浩, 萬元, 李博洋
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月29日