针对越界采空区的定向钻探方法技术

本发明专利技术公开了一种针对越界采空区的定向钻探方法，包括以下步骤：步骤S101：收集矿井钻探区域和越界采空区的资料；步骤S102：根据收集的资料，确定钻探方案；步骤S103：根据钻探方案，在所述越界采空区与所述矿井钻探区域之间进行钻探作业，形成弧形的钻探轨迹，所述钻探轨迹将所述越界采空区圈闭。本发明专利技术由于通过设计弧形的钻探轨迹，将越界采空区圈闭，减少了钻孔数量，提高了施工效率高、降低了成本低。

Directional drilling method for Transboundary mined out area

The present invention discloses a directional drilling method for the crossed goaf, including the following steps: step S101: collecting the data of the mine drilling area and the transboundary mined out area; step S102: according to the collected data, the drilling scheme is determined; step S103: according to the drilling scheme, the cross boundary mined out area and the mine drilling area are in the area. Drilling operations are carried out between the domains to form an arc shaped drilling track, which traps the transboundary mined out areas. The invention reduces the number of drilling holes, improves the construction efficiency and reduces the cost by designing the arc-shaped drilling track to trap the gob side crossing.

【技术实现步骤摘要】
针对越界采空区的定向钻探方法
本专利技术涉及超前探测领域，尤其涉及一种针对越界采空区的定向钻探方法。
技术介绍
我国许多矿区浅部都有废弃的采空区及小煤窑，这些废弃的采空区及小煤窑积水后便形成老空水，这些老空水几何形状不规则，积水量大者可达到数百万立方米，采掘工作面一旦接近或者揭露时，常造成突水淹井和人身伤亡事故，对煤矿安全生产威胁很大。哈拉沟煤矿矿井周边共有11个地方小煤矿，多数存在越界开采情况，对矿井巷道掘进安全存在重大威胁。靠近井田边界掘进时，为防止与小窑越界采空区贯通发生事故，需施工超前探测工程。传统的普通钻探工艺需在掘进正头施工，具体为：巷道掘进正头距离井田边界或采空区200m开始施工钻孔，为保证探测帮距达到20m，单孔终孔孔距平距不大于3m，每次需施工14个钻孔，单孔深度70m，允许掘进距离40m，需施工5次共70个钻孔，一般每班可施工1-2个钻孔，每次施工至少需7个班，在打钻过程中，掘进正头需停产，对掘进工作面生产影响大，孔数较多，施工频率高，对掘进效率影响较严重，且费用较高。
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，提供一种施工效率高、成本低的针对越界采空区的定向钻探方法。本专利技术的技术方案提供一种针对越界采空区的定向钻探方法，包括以下步骤：步骤S101：收集矿井钻探区域和越界采空区的资料；步骤S102：根据收集的资料，确定钻探方案；步骤S103：根据钻探方案，在所述越界采空区与所述矿井钻探区域之间进行钻探作业，形成弧形的钻探轨迹，所述钻探轨迹将所述越界采空区圈闭。进一步地，所述步骤S101，进一步包括：步骤S111：收集所述矿井钻探区域的煤层顶板和煤层底板的煤层厚度、煤层倾角、岩性、厚度和稳定性的资料；步骤S112：收集所述越界采空区的巷道高度、巷道宽度、顶板、底板、开采年限、采空区积水、气体和越界采空区外轮廓形状的资料。进一步地，所述步骤S102，进一步包括：步骤S121：确定定向钻机型号、钻杆和钻头直径；步骤S122：根据煤层厚度和煤层倾角，确定钻孔的开口位置的标高；步骤S123：根据越界采空区外轮廓形状，结合钻机偏移角度性能，确定钻孔数量、开口位置及钻探轨迹；步骤S124：根据越界采空区资料，确定施工安全要求。进一步地，钻机采用千米定向钻机。进一步地，所述步骤S123，进一步包括：在已经施工的切眼处设计第一钻孔的开口位置和钻探轨迹；当第一钻孔的轨迹与所述越界采空区的距离超过设定距离时，设计第二钻孔的开口位置和钻探轨迹；重复上一步骤，直到所述钻探轨迹能够圈闭所述越界采空区。进一步地，所述步骤S103，进一步包括：步骤S131：开孔和固孔；步骤S132：记录钻探轨迹；步骤S133：当揭露岩石时，分析岩石情况，调整钻孔施工角度和位置；步骤S134：当贯通所述越界采空区时，记录贯通位置、涌水量和气体情况，并封孔，重新确定下一个钻孔的开口位置和钻探轨迹。进一步地，所述步骤S133，进一步包括：分析对比钻探轨迹的标高和已知的煤层底板标高；确定揭露岩石是煤层顶板或煤层底板；根据分析结果，对钻探轨迹进行修正。采用上述技术方案后，具有如下有益效果：本专利技术由于通过设计弧形的钻探轨迹，将越界采空区圈闭，减少了钻孔数量，提高了施工效率高、降低了成本低。附图说明参见附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图中：图1是本专利技术一实施例中针对越界采空区的定向钻探方法的流程图；图2是本专利技术一具体实施例的钻探工程图。具体实施方式下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或视为对专利技术技术方案的限定或限制。在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。如图1所示，本专利技术一实施例中，针对越界采空区的定向钻探方法，包括以下步骤：步骤S101：收集矿井钻探区域和越界采空区的资料；所述步骤S101，可以进一步包括：步骤S111：收集所述矿井钻探区域的煤层顶板和煤层底板的煤层厚度、煤层倾角、岩性、厚度和稳定性的资料；步骤S112：收集所述越界采空区的巷道高度、巷道宽度、顶板、底板、开采年限、采空区积水、气体和越界采空区外轮廓形状的资料。步骤S102：根据收集的资料，确定钻探方案；所述步骤S102，可以进一步包括：步骤S121：确定定向钻机型号、钻杆和钻头直径；步骤S122：根据煤层厚度和煤层倾角，确定钻孔的开口位置的标高；步骤S123：根据越界采空区外轮廓形状，结合钻机偏移角度性能，确定钻孔数量、开口位置及钻探轨迹；所述步骤S123，可以进一步包括：在已经施工的切眼处设计第一钻孔的开口位置和钻探轨迹；当第一钻孔的轨迹与所述越界采空区的距离超过设定距离时，设计第二钻孔的开口位置和钻探轨迹；重复上一步骤，直到所述钻探轨迹能够圈闭所述越界采空区。步骤S124：根据越界采空区资料，确定施工安全要求。其中，根据小越界采空区的巷道基础资料，分析可能发生的灾害类型，制定施工相关安全、技术要求。步骤S103：根据钻探方案，在所述越界采空区与所述矿井钻探区域之间进行钻探作业，形成弧形的钻探轨迹，所述钻探轨迹将所述越界采空区圈闭。所述步骤S103，可以进一步包括：步骤S131：开孔和固孔；其中，神东矿区越界采空区预计水压通常小于1.5MPa，根据《煤矿安全规程》规定，钻孔孔口采用固结套管，在套管口安装控制闸阀。为确保孔口承压套管的牢固可靠，开口位置通常选择在岩层比较完整、坚硬的地方，套管长度通常选10m，采用水泥砂浆凝固，并在套管口边缘开孔处施工锚杆进一步固定套管。套管安装好后安装控制闸阀，以便有效控制采空区水量。孔口承压套管和闸阀安装到位后，须进行压水耐压实验，根据套管长度10m，水压选择1-2MPa，稳压时间不得低于0.5个小时，孔口周边不漏水、孔口管牢固即为合格。步骤S132：记录钻探轨迹；其中，钻探作业时，每天将钻孔实时轨迹上传到钻探图。步骤S133：当揭露岩石时，分析岩石情况，调整钻孔施工角度和位置；所述步骤S133，可以进一步包括：分析对比钻探轨迹的标高和已知的煤层底板标高；确定揭露岩石是煤层顶板或煤层底板；根据分析结果，对钻探轨迹进行修正。步骤S134：当贯通所述越界采空区时，记录贯通位置、涌水量和气体情况，并封孔，重新确定下一个钻孔的开口位置和钻探轨迹。弧形的越界采空区圈闭后，将所有钻孔轨迹上图分析总结，撤出钻探设备，作业完毕。优选地，钻机采用千米定向钻机。本实施例中，通过施工采用千米定向钻机施工定向钻孔，既可以提前施工超前钻探，对掘进工作面无任何影响，又相较传统探测方案大量减少了探测次数，一次性将越界采空区进行圈闭，消除了越界采空区的威胁，节约成本，确保临近工作面巷道的掘进安全。如图2所示，本专利技术一具体实施例中：哈拉沟煤矿225本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对越界采空区的定向钻探方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101：收集矿井钻探区域和越界采空区的资料；步骤S102：根据收集的资料，确定钻探方案；步骤S103：根据钻探方案，在所述越界采空区与所述矿井钻探区域之间进行钻探作业，形成弧形的钻探轨迹，所述钻探轨迹将所述越界采空区圈闭。

【技术特征摘要】
1.一种针对越界采空区的定向钻探方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S101：收集矿井钻探区域和越界采空区的资料；步骤S102：根据收集的资料，确定钻探方案；步骤S103：根据钻探方案，在所述越界采空区与所述矿井钻探区域之间进行钻探作业，形成弧形的钻探轨迹，所述钻探轨迹将所述越界采空区圈闭。2.根据权利要求1所述的定向钻探方法，其特征在于，所述步骤S101，进一步包括：步骤S111：收集所述矿井钻探区域的煤层顶板和煤层底板的煤层厚度、煤层倾角、岩性、厚度和稳定性的资料；步骤S112：收集所述越界采空区的巷道高度、巷道宽度、顶板、底板、开采年限、采空区积水、气体和越界采空区外轮廓形状的资料。3.根据权利要求2所述的定向钻探方法，其特征在于，所述步骤S102，进一步包括：步骤S121：确定定向钻机型号、钻杆和钻头直径；步骤S122：根据煤层厚度和煤层倾角，确定钻孔的开口位置的标高；步骤S123：根据越界采空区外轮廓形状，结合钻机偏移角度性能，确定钻孔数量、开口位置及钻探轨迹；步骤S124：根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆雄，魏光荣，宋立兵，张志杰，张光辉，蔚保宁，胡建平，张彦磊，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11