一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法技术

本发明专利技术公开的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，涉及煤矿井下钻孔施工技术领域。该方法首先在本煤层钻场利用钻机向下邻近煤层采空区火源隐患点方位一开钻孔，打至本煤层底板老底位置，起钻后，下入一级套管；待水泥浆凝固后，换径打二开钻孔至裂隙带，下入二级套管；待水泥浆凝固后后，换径打三开钻孔，直到钻至采空区隐患点冒落带上方位置，下入三级套管作为防灭火措施通道。本发明专利技术公开的钻孔施工方法在本煤层破碎煤岩体施工防灭火钻孔以及施工邻近煤层长距离穿层防灭火钻孔时，钻孔成孔率高，方便套管下置到位，适用于长距离防灭火钻孔的施工，防灭火措施实施效果更好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井下钻孔施工
，具体涉及一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法。

技术介绍

[0002]矿井火灾是煤矿主要灾害之一。近些年来，随着煤层开采深度及强度不断增加，采空区内遗煤自燃时有发生，给煤矿安全生产带来了严峻挑战。通过向采空区火源点施工防灭火钻孔进行注浆、注惰气、注三相泡沫等技术手段被广泛应用，这也是预防采空区遗煤自燃最经济有效的技术方法之一。
[0003]目前，国内外矿井采用的防灭火钻孔施工方法主要分为两种：1.钻杆直接施工法，即利用钻机通过钻头和钻杆施工钻孔到达预计终孔位置后，起钻下套管进行护孔，而后通过钻孔向高温隐患区域注入各类防灭火材料的方法。2.钻杆留置施工法，即利用钻机通过钻头和钻杆施工钻孔到达预计终孔位置后，不提钻，而直接将钻头和钻杆留置在钻孔内，通过钻杆、钻头出水孔对火源隐患点采取注浆、注惰等措施进行火灾防治。
[0004]然而，以上两种钻孔施工方法在施工作为注浆通道的防灭火钻孔时，都存在一定的问题与缺陷。钻杆直接孔施工法适用于煤矿井下稳定中硬岩煤层，起钻后，钻孔孔壁稳定性较好，不易塌孔能够及时下入套管。但煤矿煤自燃灾害多发生采空区内部，由于采空区的高破坏性、顶板自然垮落形成的冒落带与裂隙带以及常常遇到构造破碎带、陷落柱等地质条件，致使孔壁稳定性变差，往往出现起钻后钻孔塌孔现象，使得套管无法下达预定位置，同时破碎煤岩体造成冲洗液漏失，导致钻孔成孔率不足60％，套管安设成功率不足50％，注浆管前端也易阻塞，极大地影响施工效率和注浆效果。除此之外，对于采空区较深处的火源隐患区域进行长距离防灭火钻孔施工难度大。钻杆留置施工法虽然在一定程度上解决了破碎煤岩顶板条件下施工的提钻塌孔问题，但是该方法成本较高，同时钻头的出水孔狭小，无法进行短时间大强度注浆，注浆量不能满足需求，导致防灭火效果不佳。
[0005]因此，鉴于以上问题，有必要提出一种成孔率高、方便套管下置钻孔施工方法，以提高防灭火效果。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术公开的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，解决了煤矿井下穿过破碎煤岩体向邻近煤层采空区火源隐患点远距离施工穿层防灭火钻孔时，钻孔成孔率低、套管难以下置到位、施工距离短以及钻孔用于防灭火措施时效果不佳的技术问题。
[0007]根据本专利技术的目的提出的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：在本煤层钻场利用钻机向下邻近层采空区火源隐患点方位一开钻孔，一开钻孔打至本煤层底板老底位置。
[0009]步骤二：起钻后，下入一级套管并固管。
[0010]步骤三：待一级套管固管后，更换钻头，开孔径小于一开钻孔的二开钻孔，二开钻孔沿孔口管中心打至微漏地层。
[0011]步骤四：起钻后，下入二级套管并固管，以护壁。
[0012]步骤五：待二级套管固管后，再次更换钻头，开孔径小于二开钻孔的三开钻孔，三开钻孔沿孔口管中心打至采空区隐患点冒落带上方位置。
[0013]步骤六：起钻后，下入三级套管并固管，作为防灭火措施通道。
[0014]优选的，所述钻机为型号ZLJ4000D型钻机，钻具组合采用Ф63.5mm外平钻杆和钻头的方式。
[0015]优选的，钻设一开钻孔、二开钻孔以及三开钻孔所选钻头直径分别为133mm，113mm，75mm；多级套管均为无缝钢管，一级套管直径为127mm，二级套管直径为89mm，三级套管直径为50mm。
[0016]优选的，多级套管注浆固管方式均为管内注浆管外返浆的固管工艺。
[0017]优选的，固管浆液分散质采用32.5级普通硅酸盐水泥，重量比水：灰＝0.5
‑
0.6:1。
[0018]与现有技术相比，本专利技术公开的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法的优点是：
[0019]在本煤层破碎煤岩体施工防灭火钻孔以及施工邻近煤层长距离穿层防灭火钻孔时，钻孔成孔率高，方便套管下置到位，适用于长距离防灭火钻孔的施工，同时满足各种防灭火材料大流量长时间灌注，防灭火措施实施效果更好。
附图说明
[0020]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
[0021]图1为本专利技术的施工方法示意图。
[0022]图2为钻孔结构示意图。
[0023]图中的数字或字母所代表的零部件名称为：
[0024]1‑
钻场；2
‑
钻机；3
‑
煤层采面巷道；4
‑
煤层；5
‑
三开钻孔；6
‑
下邻近煤层采空区冒落带；7
‑
钻孔；8
‑
煤层底板老底位置；9
‑
交接处；10
‑
下邻近煤层采空区裂隙带；11
‑
岩层；12
‑
一开钻孔；13
‑
一级套管；14
‑
二开钻孔；15
‑
二级套管；16
‑
三级套管。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0026]图1
‑
图2示出了本专利技术较佳的实施例，对其进行了详细的剖析。
[0027]如图1、2所示的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，应用于平煤六矿，所用钻机2为型号ZLJ4000D型钻机，钻具组合采用Ф63.5mm外平钻杆和钻头的方式。
该方法包括以下步骤：
[0028]步骤一：根据地质钻孔柱状图，设计穿层防灭火钻孔角度，预计各级开孔深度及套管长度，调整ZLJ4000D型钻机机身倾角和水平开孔高度进行开钻孔7。在本煤层采面巷道3所施工的钻场1中利用钻机2向下邻近煤层采空区冒落带6火源隐患点上方开孔施工，一开钻孔12孔径钻进至岩层11中的煤层底板老底位置8，钻孔7深度10m左右，具体深度根据实际地质条件而定。
[0029]步骤二：起钻后，下入的一级套管13至孔底，采用管内注浆管外返浆的固管工艺固管。
[0030]步骤三：待水泥浆凝固后，更换的钻头，开二开钻孔14，二开钻孔14沿孔口管中心打至微漏地层。微漏地层由地质钻孔柱状图预计下邻近煤层采空区裂隙带10位置与上方岩层11交接处9或实际深度和层位以泥浆严重漏失为准。
[0031]步骤四：起钻后，下入壁厚不小于4.5mm的二级套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在本煤层(4)钻场(1)利用钻机(2)向下邻近层采空区火源隐患点方位一开钻孔(12)，一开钻孔(12)打至本煤层底板老底位置(8)；步骤二：起钻后，下入一级套管(13)并固管；步骤三：待一级套管(13)固管后，更换钻头，开孔径小于一开钻孔(12)的二开钻孔(14)，二开钻孔(14)沿孔口管中心打至微漏地层；步骤四：起钻后，下入二级套管(15)并固管，以护壁；步骤五：待二级套管(15)固管后，再次更换钻头，开孔径小于二开钻孔(14)的三开钻孔(5)，三开钻孔(5)沿孔口管中心打至采空区隐患点冒落带上方位置；步骤六：起钻后，下入三级套管(16)并固管，作为防灭火措施通道。2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下多级套管长距离防灭火钻孔施工方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦波涛，高远，时国庆，史全林，杨红旗，李洪彪，卫德俊，
申请(专利权)人：平顶山天安煤业股份有限公司六矿，
类型：发明
国别省市：