覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法技术

本发明专利技术公开了覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，适用于煤矿使用。在采煤工作面上方的地表垂直向下施工注浆钻孔，终孔位于最上一层待抽采卸压瓦斯的煤层上方，在采煤工作面切眼以外的地表垂直向下施工用于抽采瓦斯的L型钻井，终孔位于最上一层待抽采卸压瓦斯的煤层下方，在采煤工作面回采过程中，利用L型钻井持续抽采卸压瓦斯，利用注浆钻孔对覆岩离层区实施注浆充填减沉；由于注浆层位与瓦斯抽采层位完全分离，实现了注浆充填与瓦斯抽采的同步，杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井的可能性，保证了注浆与抽采的安全。

【技术实现步骤摘要】
覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法
本专利技术涉及一种利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，尤其适用于同时需要进行注浆和瓦斯抽采施工的覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法。
技术介绍
控制地表沉陷与抽采卸压瓦斯是煤矿开采中面临的两个重要工程问题。地表沉陷控制的关键在于阻止岩层变形与下沉，而抽采卸压瓦斯则要求岩层得到充分卸压并产生裂隙。由于二者属于相逆过程，故传统技术中通常分开对其解决，比如已有的地面钻井斯抽采卸压瓦斯的技术、覆岩隔离注浆充填控制地表下沉技术。针对同时面临两种工程控制需求的采区而言，传统技术将不能很好地解决这个问题，比如说被地面建筑物所压覆的高瓦斯煤层群，既要求控制地表沉陷又要求抽采卸压瓦斯。如何在煤炭开采的过程中同时实现这两种控制目标，是面临的一个难题。现有技术中，专利CN201510636312.6公开了一种利用地面瓦斯抽采钻孔实现注浆充填的一孔两用方法，在采煤工作面开采过程中，先利用地面瓦斯钻孔抽采上邻近煤层的卸压瓦斯，待抽采结束在钻孔内下入止浆木塞并在实心套管上割出割口，形成与离层连通的通道，进行覆岩离层区注浆充填。这种方法的本质是注浆充填滞后于瓦斯抽采，对地表沉陷的控制并不十分及时，适用于地层中存在厚度大且坚硬的岩层、注浆时机较长的采区，对于一般地层而言，该方法的地表沉陷控制效果不佳。专利CN201510636299.4公开了一种地面钻孔抽采卸压瓦斯与覆岩隔离注浆充填同步实施方法，通过在工作面中部上方的地表布置垂直钻孔实施覆岩注浆充填，在工作面边界上方的地表布置垂直钻孔抽采卸压瓦斯，在平面位置上瓦斯抽采钻孔超前注浆孔，为了防止浆液向瓦斯钻孔的突涌造成漏浆事故，将瓦斯抽采钻孔的第二开实心套管底端置于注浆钻孔孔底下方至少30m处，以起到阻隔作用。这种方法在注浆充填与瓦斯抽采的同步方面有了明显改善，但却面临瓦斯抽采钻孔的套管在采动影响下发生破坏，难以起到继续阻隔浆液的作用，导致注浆浆液涌入瓦斯钻孔，造成瓦斯抽采失败、浆液涌入工作面的危害。
技术实现思路
技术问题：针对上述技术的不足之处，提供一种能够实现覆岩注浆充填与瓦斯抽采可同步实施，能够避免瓦斯钻孔套管破坏所引发的注浆浆液涌入问题，地表沉陷控制更及时、瓦斯抽采更充分的覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法。技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术的覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，步骤如下：a在有抽、注双重需求的采煤工作面，首先按照覆岩隔离注浆充填钻孔布置方法，在采煤工作面上方的地表垂直向下施工一组或多组注浆钻孔，作为覆岩隔离注浆充填钻孔；b在采煤工作面切眼以外的地表垂直向下施工L型钻井抽采工作面煤层中的瓦斯，在采煤工作面切眼以外的地表垂直向下施工的L型钻井远离采煤工作面上布置的注浆钻孔的注浆半径，既保证岩层下沉是整体连续的，还防止区域注浆浆液干扰瓦斯抽采的正常工作；c在采煤工作面回采过程中，当工作面煤层开采后，位于工作面煤层上方的工作面煤层得到卸压，利用工作面煤层对应布置的L型钻井向上层工作面煤层布置新的L型钻井持续抽采卸压瓦斯，根据煤层厚度，每设置一个工作面煤层即布置一条对应的L型钻井进行瓦斯抽采；d在采煤工作面回采到首组注浆钻孔下方时，利用注浆钻孔对覆岩离层区实施注浆充填；e依次完成所有注浆钻孔的注浆充填形成注浆层，并且完成L型钻井的瓦斯抽采；由于注浆层位与瓦斯抽采层位完全分离，从而实现了注浆充填与瓦斯抽采的同步，由于浆液沿水平离层方向流动，且受实体煤柱的阻隔，注浆层位于抽采煤层上方，高于L型钻井的水平段，因而浆液不会进入L型钻井，实现了注浆充填与抽采的同步，杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井的可能性，保证了注浆与抽采的安全。注浆钻孔终孔位于最上层待抽采卸压瓦斯煤层上方30～40m，注浆钻孔由套管段与裸孔段组成。所述的L型钻井共由三开组成，分别为L型钻井第一开、L型钻井第二开和L型钻井第三开，其中，L型钻井第一开为垂直段，从地表施工至松散层以下30m后下入套管，L型钻井第二开为造斜段，在完成造斜段钻进社工后下入套管，L型钻井第三开为水平段，完成水平段施工后下入花管，L型钻井第三开水平段位于最上层待抽采卸压瓦斯煤层下方10～20m，L型钻井造斜段与水平段交叉点位于采煤工作面开切眼正上方。L型钻井第三开水平段沿采煤工作面的推进方向延伸，其长度为整个注浆区域的长度，当一个L型钻井的水平段无法覆盖整个注浆区域的长度时，从采煤工作面终采线外侧再施工另一个L型钻井，其水平段向采煤工作面切眼方向延伸。当采煤工作面上方存在多层待抽采卸压瓦斯煤层时，先后施工L型钻井第一开后下入第1路套管、L型钻井第二开造斜段，直至钻进至L型钻井第三开水平段的起点，即采煤工作面切眼正上方、最上层待抽采卸压瓦斯煤层下方20m，并下入第2路套管，继续钻进L型钻井第三开水平段至采煤工作面终采线处终止，L型钻井第三开水平段在平面上平行于采煤工作面回风平巷，并下入花管；当最上层高瓦斯煤层抽采完毕后重新下利用L型钻井持续抽采卸压次上层待抽采卸压瓦斯煤层，直至开采的工作面煤层上方的所有高瓦斯煤层得到卸压后，开始利用L型钻井持续抽采卸压瓦斯。在采煤工作面回采到注浆钻孔下方时，利用注浆钻孔实施注浆充填，之后按照注浆钻孔先后顺序，依次开始并完成所有注浆钻孔的注浆充填，保持L型钻井的瓦斯抽采直至结束，由于浆液沿水平方向流动，且受实体煤柱的阻隔，注浆层位于最上层待抽采卸压瓦斯煤层上方，高于L型钻井第三开水平段，因而浆液不会进入L型钻井，实现了注浆充填与抽采的同步施工，杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井的可能性，保证了注浆与抽采的安全。有益效果：本专利技术的注浆钻孔为垂直钻孔，瓦斯抽采采用L型钻井，注浆层位与瓦斯抽采层位完全分离，实现了注浆充填与瓦斯抽采的同步，由于L型钻井的垂直段与造斜段位于采煤工作面之外，受支承压力作用，注浆浆液无法进入该范围内，因而杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井造成漏液、无法抽采瓦斯的隐患，保证了注浆充填与瓦斯抽采的安全性。一个岩层界面注浆时，岩层上方下沉很小、而下方下沉会很大(中间部分是充填体)；此时L钻井就会遭受到强力的上下拉拔与剪切，发生破坏；一旦L钻井破坏后，瓦斯肯定抽不了，注浆也难以持续，原因是浆液会顺着瓦斯孔流动，导致注浆失压。附图说明图1是本专利技术的注浆钻孔与L型钻井布置平面图；图2是本专利技术的注浆钻孔与L型钻井布置剖面图；图中：1－采煤工作面；2－注浆钻孔；3－采煤工作面回风平巷；4－L型钻井；5－地表；6－L型钻井第一开；7－L型钻井第二开；8－L型钻井第三开；9－开采煤层；10－次上层待抽采卸压瓦斯煤层；11－最上层待抽采卸压瓦斯煤层；12－采煤工作面开切眼；13－松散层；14－采煤工作面终采线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的描述：如图1和图2所示，本专利技术的垂直钻孔覆岩隔离注浆充填减沉与L型钻井抽采卸压瓦斯同步实施方法，包括如下步骤：a在有抽、注双重需求的采煤工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，其特征在于步骤如下：/na在有抽、注双重需求的采煤工作面(1)，首先按照覆岩隔离注浆充填钻孔布置方法，在采煤工作面(1)上方的地表垂直向下施工一组或多组注浆钻孔(2)，作为覆岩隔离注浆充填钻孔；/nb在采煤工作面切眼(12)以外的地表垂直向下施工L型钻井(4)抽采工作面煤层(9)中的瓦斯，在采煤工作面切眼(12)以外的地表垂直向下施工的L型钻井(4)远离采煤工作面(1)上布置的注浆钻孔(2)的注浆半径，既保证岩层下沉是整体连续的，还防止区域注浆浆液干扰瓦斯抽采的正常工作；/nc在采煤工作面(1)回采过程中，当工作面煤层(9)开采后，位于工作面煤层(9)上方的工作面煤层得到卸压，利用工作面煤层(9)对应布置的L型钻井(4)向上层工作面煤层布置新的L型钻井(4)持续抽采卸压瓦斯，根据煤层厚度，每设置一个工作面煤层即布置一条对应的L型钻井(4)进行瓦斯抽采；/nd在采煤工作面(1)回采到首组注浆钻孔(2)下方时，利用注浆钻孔(2)对覆岩离层区实施注浆充填；/ne依次完成所有注浆钻孔(2)的注浆充填形成注浆层，并且完成L型钻井(4)的瓦斯抽采；由于注浆层位与瓦斯抽采层位完全分离，从而实现了注浆充填与瓦斯抽采的同步，由于浆液沿水平离层方向流动，且受实体煤柱的阻隔，注浆层位于抽采煤层上方，高于L型钻井的水平段，因而浆液不会进入L型钻井，实现了注浆充填与抽采的同步，杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井的可能性，保证了注浆与抽采的安全。/n...

【技术特征摘要】
1.一种覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，其特征在于步骤如下：
a在有抽、注双重需求的采煤工作面(1)，首先按照覆岩隔离注浆充填钻孔布置方法，在采煤工作面(1)上方的地表垂直向下施工一组或多组注浆钻孔(2)，作为覆岩隔离注浆充填钻孔；
b在采煤工作面切眼(12)以外的地表垂直向下施工L型钻井(4)抽采工作面煤层(9)中的瓦斯，在采煤工作面切眼(12)以外的地表垂直向下施工的L型钻井(4)远离采煤工作面(1)上布置的注浆钻孔(2)的注浆半径，既保证岩层下沉是整体连续的，还防止区域注浆浆液干扰瓦斯抽采的正常工作；
c在采煤工作面(1)回采过程中，当工作面煤层(9)开采后，位于工作面煤层(9)上方的工作面煤层得到卸压，利用工作面煤层(9)对应布置的L型钻井(4)向上层工作面煤层布置新的L型钻井(4)持续抽采卸压瓦斯，根据煤层厚度，每设置一个工作面煤层即布置一条对应的L型钻井(4)进行瓦斯抽采；
d在采煤工作面(1)回采到首组注浆钻孔(2)下方时，利用注浆钻孔(2)对覆岩离层区实施注浆充填；
e依次完成所有注浆钻孔(2)的注浆充填形成注浆层，并且完成L型钻井(4)的瓦斯抽采；由于注浆层位与瓦斯抽采层位完全分离，从而实现了注浆充填与瓦斯抽采的同步，由于浆液沿水平离层方向流动，且受实体煤柱的阻隔，注浆层位于抽采煤层上方，高于L型钻井的水平段，因而浆液不会进入L型钻井，实现了注浆充填与抽采的同步，杜绝了浆液进入瓦斯抽采钻井的可能性，保证了注浆与抽采的安全。


2.根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，其特征在于：注浆钻孔(2)终孔位于最上层待抽采卸压瓦斯煤层上方30～40m，注浆钻孔(2)由套管段与裸孔段组成。


3.根据权利要求1所述的覆岩隔离注浆充填过程中利用L型钻井抽采卸压瓦斯方法，其特征在于：所述的L型钻井(4)共由三开组成，分别为L型钻井第一开(6)、L型钻井第二开(7)和L型钻井第三开(8)，其中，L型钻井第一开(6)为垂直段，从地表(5)施工至松散层(13)以下30m后下入套管，L型钻井第二开(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：轩大洋，许家林，李建，郑恺丹，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32