一种以煤岩屑为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法技术

本发明专利技术提供的以煤岩屑为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法，步骤如下：①在需要进行瓦斯治理煤层的底抽巷巷帮的煤岩体上钻取一级钻孔，一级钻孔与水平面的夹角为5～80度；②将固定了木楔的瓦斯抽采管安装在一级钻孔中，然后用密封材料将瓦斯抽采管靠近一级钻孔孔口的部段进行封堵；③将钻孔设备的钻杆和钻头穿过瓦斯抽采管钻取二级钻孔，钻取二级钻孔的过程中通过中空的钻杆向钻头注水，与钻头换热后的水将钻取二级钻孔时产生的煤岩屑沿孔壁冲下，回填至瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间，未煤岩屑被吸收的水经过回填的煤岩屑后从一级钻孔的孔口端流出，二级钻孔的深度达到设计深度后停止钻孔，待回填的煤岩屑固结后即完成瓦斯抽采孔的封堵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于矿山安全
，特别涉及一种以煤岩肩为封孔材料封堵瓦斯抽采孔的方法。
技术介绍
瓦斯一直是影响煤矿安全生产的主要因素，随着煤矿开采深度的增加，瓦斯灾害会越来越明显，大量的浅部低瓦斯矿井在逐渐转变为高瓦斯矿井，瓦斯事故的起数和致死率都呈逐年上升的态势。瓦斯对大气环境的破坏也十分严重，瓦斯对臭氧层的破坏能力是0)2的7倍，其产生的温室效应为0)2的21倍。同时，瓦斯也是一种清洁、高效和安全的新型能源。对瓦斯进行有效的治理，不但对煤矿安全和环境保护具有重要意义，而且还能缓解能源需求日益紧张的局面。当前瓦斯治理的措施较多，这些措施都需要在煤层中钻取钻孔并抽采瓦斯，钻孔的封孔质量是影响瓦斯抽采效率、瓦斯抽采浓度和抽采量的关键因素。CN102877882A公开了一种封堵瓦斯抽采孔的方法，其步骤如下:在煤体上钻取钻孔并在钻孔内安装瓦斯抽采管，在瓦斯抽采管的两端设置布质聚氨酯封孔袋，封孔袋中预先填充有聚氨酯发泡材料，在靠近孔口的封孔袋内预埋伸入封孔段空间内的注浆管，将封孔料用水调制成封孔浆料，采用注浆设备将封孔浆料通过注浆管注入封堵段空间内即完成瓦斯抽采孔的封堵。所述封孔材料由53?60wt%的硫铝熟料、10?17wt%的铝酸钙粉，20?27wt%的硬石膏、5?12?1:%的白灰和5?9wt%的外加混合剂混合后粉磨至粒度大于200目的粉料组成，外加混合剂由碳酸锂、硼砂、铝粉、聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、硫代硫酸钠和氟化钠混合而成。该方法存在以下不足:(I)使用的封孔材料的配方十分复杂，而且配方中的组分都是封孔现场没有的，须事先按比例配料并运输至现场，配料操作繁琐，封孔材料本身的价格不便宜、再加上运输的耗费的费用，导致该方法的封孔成本过高。(2)采用注浆设备将封孔浆料泵入封堵段空间内，封孔浆料的泵入量难以控制，并且不同的煤岩体能承受的注浆压力是不同的，泵入量过少会造成封孔不完全，泵入量过多会造成封堵段空间压力过高，导致煤岩体的裂隙扩张、裂隙数量增加，而煤岩体的裂隙扩张和增加在瓦斯治理中是应当尽量避免的，这些都会对封孔质量造成不利的影响。(3)钻孔的钻取与封孔操作是分开进行的，不利于操作的简化，钻取钻孔时产生的煤岩肩和冷却钻头用水从钻孔中排出后即被废弃，造成了资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以煤岩肩为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法，以简化封孔操作、降低封孔成本。本专利技术所述以煤岩肩为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法，步骤如下:(I)在需要进行瓦斯治理煤层的底抽巷巷帮的煤岩体上钻取一级钻孔，所述一级钻孔的长度为8?12米，一级钻孔与水平面的夹角为5?80度；(2)在瓦斯抽采管上固定木楔，将固定了木楔的瓦斯抽采管安装在一级钻孔中，然后用密封材料将瓦斯抽采管靠近一级钻孔孔口的部段进行封堵，封堵长度为0.5?2米；(3)将钻孔设备的钻杆和钻头穿过瓦斯抽采管，沿着一级钻孔的方向在煤岩体上钻取二级钻孔，钻取二级钻孔的过程中通过中空的钻杆向钻头注水，与钻头换热后的水将钻取二级钻孔时产生的煤岩肩沿孔壁冲下，回填至瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间，部分水被回填的煤岩肩吸收，未被吸收的水经过回填的煤岩肩后从一级钻孔的孔口端流出，二级钻孔的深度达到设计深度后停止钻孔，待回填的煤岩肩固结后即完成瓦斯抽采孔的封堵。上述方法的步骤(3)中，控制钻取二级钻孔的钻进速度使产生的煤岩肩的粒径不超过10mm，具体的钻进速度根据实际地质情况而定，钻进速度越低，产生的煤岩肩越细。上述方法中，二级钻孔的设计长度应保证二级钻孔将瓦斯抽采管与待治理瓦斯的煤层贯通，并保证瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间环形体空间的回填长度至少为瓦斯抽采管长度的一半。若瓦斯抽采管外壁与一级钻孔内壁之间的环形空间体已被钻取二级钻孔时回填的煤岩肩填满，那么在二级钻孔的继续钻进过程中产生的煤岩肩在与钻头换热后的水流作用下，会从钻杆与二级钻孔和瓦斯抽采管之间的空隙中流出。上述方法的步骤(2)中，瓦斯抽采管上至少有两处固定有木楔，每一处固定2?3个木楔；优选方案为将木楔固定在各瓦斯抽采管的接头处。上述方法的步骤⑵中，用密封材料将瓦斯抽采管靠近一级钻孔孔口的部段封堵I?4处。上述方法的步骤(2)中，所述密封材料为麻袋片，封堵时用防水胶带将麻袋片固定在瓦斯抽采管上。上述方法中，所述一级钻孔与水平面的夹角为仰角，一级钻孔与水平面的夹角优选为30?60度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提供了一种技术构思不同的封堵瓦斯抽采钻孔的新方法，该方法充分利用煤岩肩和冷却钻头后的水，以钻孔时产生的煤岩肩作为封孔材料，与钻头换热后的水流将煤岩肩带入瓦斯抽采管与一级钻孔壁之间，在煤岩肩的回填过程中，煤岩肩吸收水分后重量增加，再加上水流的带动作用，煤岩肩会形成密实的堆积层，钻孔钻取完毕后，煤岩肩会脱水、粘化和固结，形成坚固的封孔层，从而保证了良好的密封效果；并且，本专利技术所述方法就地取材，充分利用现场资源，避免了事先准备封孔材料并运输至封孔现场的操作，兼具简化封孔操作、降低封孔成本和避免资源的浪费的优势。2、由于本专利技术所述方法将封孔与钻取钻孔的操作同时进行，并且钻孔具有一定的仰角，因此在二级钻孔的钻进过程中，煤岩肩可容易地随水流沿钻孔壁回填至瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间，无需采用注浆设备，也无需制备封孔浆料，不但有效地简化了现有瓦斯抽采孔的封堵操作，而且节约了注浆设备的费用，有利于封孔成本的降低。3、本专利技术所述方法在钻取二级钻孔时产生的煤岩肩的尺寸较小，在水流作用下，煤岩肩很容易进入瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间并在其中堆积密实，水在煤岩肩中饱和后，过量的水在重力的作用下透过回填的煤岩肩从一级钻孔的孔口端流出，由于水流是在自然情况下透过堆积的煤岩肩层流出，不用额外施加压力，这就避免了瓦斯抽采管与一级钻孔壁之间因压力过大而导致煤岩体出现裂隙扩张和增加的现象。4、本专利技术所述方法的操作简单、成本低廉并且封孔效果好，具有极大的实用价值，容易在工程实践中推广应用。【附图说明】图1是采用本专利技术所述方法封堵瓦斯抽采钻孔的示意图；图中，I一煤岩体，2一底抽巷巷帮，3一一级钻孔，4一二级钻孔，5一瓦斯抽米管，6—接头套管，7—木楔，8—密封材料，9一煤岩肩，α —一级钻孔与水平面的夹角。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术所述以煤岩肩为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法作进一步说明。实施例1本实施例中，封堵瓦斯抽采钻孔的示意图见图1，瓦斯抽采钻孔的总长度为38m，其中，一级钻孔3的长度为12m、一级钻孔与水平面的夹角(仰角)α为60°、孔径约为120mm，二级钻孔4的长度为26m、直径约为75mm。(I)根据实际工程需要，确定需要进行瓦斯治理煤层，在该煤层的煤层底抽巷安设钻孔机，采用直径为113mm的钻头和直径为50mm的钻杆，底抽巷巷帮2的煤岩体I上钻取一级钻孔3。(2)将三根外径为85mm、内径为75mm瓦斯抽采管5用接头套管6和粘接剂连接在一起，连接后其总长度为13.5m，在第一根与第二根瓦斯抽采管的接头处用钢丝固定两个木楔7，两个木楔沿瓦斯抽采管的径向分布，同样地，在第二根和第三根瓦斯抽采管的接头处用钢丝固定两个木楔，木本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以煤岩屑为封孔材料封堵瓦斯抽采钻孔的方法，其特征在于步骤如下：(1)在需要进行瓦斯治理煤层的底抽巷巷帮(2)的煤岩体(1)上钻取一级钻孔(3)，所述一级钻孔的长度为8～12米，一级钻孔与水平面的夹角(α)为5～80度；(2)在瓦斯抽采管(5)上固定木楔(7)，将固定了木楔的瓦斯抽采管安装在一级钻孔(3)中，然后用密封材料(8)将瓦斯抽采管靠近一级钻孔孔口的部段进行封堵，封堵长度为0.5～2米；(3)将钻孔设备的钻杆和钻头穿过瓦斯抽采管(5)，沿着一级钻孔的方向在煤岩体(1)上钻取二级钻孔(4)，钻取二级钻孔的过程中通过中空的钻杆向钻头注水，与钻头换热后的水将钻取二级钻孔时产生的煤岩屑(9)沿孔壁冲下，回填至瓦斯抽采管的外壁与一级钻孔的内壁之间，部分水被回填的煤岩屑吸收，未被吸收的水经过回填的煤岩屑后从一级钻孔的孔口端流出，二级钻孔(4)的深度达到设计深度后停止钻孔，待回填的煤岩屑固结后即完成瓦斯抽采孔的封堵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高明忠，谢晶，张茹，徐晓炼，邱志强，李圣伟，谭强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51