高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法技术

本发明专利技术提供一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，包括以下步骤：S1钻孔设计；S2根据步骤S1中的钻孔设计进行施工；S3向步骤S2中开的钻孔内下铁花管：设置铁花管的外径大于42mm，设置动力头和前夹持器内置卡瓦的外径与所述铁花管的外径相配套；通过动力头的推动作用下所述铁花管；下套管时，执行“间隔下管”方式下所述铁花管；S4从铁花管中抽采瓦斯。本发明专利技术的优点在于，通过更改封孔套管类型，用外径大于42mm的铁花管代替塑料花管，并采取“间隔下管”方式下铁花管，不仅避免了长时间裸孔导致塌孔，影响下管，而且提高了瓦斯抽采效果，此外还确保了测量系统不受铁器影响。此外还确保了测量系统不受铁器影响。

【技术实现步骤摘要】
高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井下瓦斯抽采
，具体为一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法。

技术介绍

[0002]瓦斯治理是矿井生产中至关重要的环节；传统的瓦斯治理方法包括瓦斯抽采、煤层注水、瓦斯注水、加强通风、杜绝引爆火源、开采解放层等；如今的大型矿井工作面一般为采用综合机械化大采高工作面，工作面采用两巷布置，其巷道支护为锚杆锚索联合支护，巷道两帮采用金属网护帮，工作面回采期间采用“U”形通风，即轨道顺槽作为通风巷道，一个为进风巷另一个为回风巷；但是，这种瓦斯治理过程中回风巷顶板靠近工作面位置会出现上隅角瓦斯积聚问题；所以要解决上隅角瓦斯积聚的问题，采用另设抽排风机或者巷道钻孔抽采的方法；其中高位钻孔进行瓦斯抽采具有施工方便、抽采效率高的特点。
[0003]但是高瓦斯工作面的煤层硬度大、透气性低，一般的抽采方法并不适用；对此，公布号为CN102518465A的对比文件，其公开了一种高瓦斯工作面高位钻孔瓦斯抽放方法，包括以下步骤，在指定位置钻孔；铺设管路、架设抽放设备以及监测仪表；开动抽放泵，在开采工作过程中进行瓦斯抽放；其中铺设管路、架设抽放设备以及监测仪表具体为：瓦斯排放管选用直径为312mm的塑钢管，通过毫丝管与步骤一中的各个钻孔连接，各个钻孔采用聚氨脂封孔，封孔深度为3米；瓦斯泵连接到瓦斯排放管，瓦斯泵选用ZWY110/160
‑
G型抽放泵，配套电机160Kw，泵站采用双回路供电。
[0004]但是该对比文件的技术方案不适用煤层上覆岩层复杂且不稳定的高瓦斯工作面中瓦斯的抽放；该对比文件中采用聚氨脂进行封孔，与现有技术中采用PVC花管进行封孔的操作相同：
[0005](1)控制动力头夹紧钻杆后端，同时控制前夹持器使前夹持器处于夹紧状态，钻杆前端距前夹持器200mm左右，确保动力头有足够的行程；然后启动动力头使其夹紧钻杆一同向前夹持器处移动，使钻杆进入前夹持器的中间开口内，从而通过动力头和前夹持器相配合夹紧钻杆；
[0006](2)通过动力头的推动作用将钻杆下入钻孔内，当钻杆到达距孔底150m左右时，3～4人相互配合，通过人工从钻杆内下筛眼上插有铁销的PVC花管，然后利用动力头推动铁销进而推动PVC花管向钻孔内移动，直至推不动；
[0007](3)重复操作步骤(2)，继续下套管，直至将套管下至孔底，然后起钻；
[0008]上述操作需要不断的进行下钻杆、起钻等操作，操作复杂、浪费大量的人力物力；钻孔深度较深，PVC花管和聚氨脂花管质软难以实现全程下套管；通常PVC花管和聚氨脂花管的通径较小，导致瓦斯抽采效率低下；上述操作过程中还会导致孔内破碎、垮孔严重等情况。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种适用于高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的施工及下套管方法。
[0010]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0011]一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，包括以下步骤：
[0012]S1钻孔设计：巷道内设计有多个钻场，每个钻场设计有多个钻孔，每个钻场的钻孔之间平齐设置，钻孔依次布控到回风巷的周围；
[0013]S2根据步骤S1中的钻孔设计进行钻孔施工；
[0014]S3向步骤S2中开的钻孔内下铁花管：
[0015](1)设置铁花管的外径大于42mm，设置动力头和前夹持器内置卡瓦的外径与所述铁花管的外径相配套；前夹持器和动力头前后设置，前夹持器用于抱住铁花管，动力头用于推动铁花管；
[0016](2)将所述铁花管夹持在动力头与前夹持器内的卡瓦之间；然后启动动力头使其夹紧所述铁花管一同向前夹持器处移动，使铁花管进入前夹持器的中间开口内，通过动力头和前夹持器的相互配合夹紧所述铁花管；
[0017](3)通过动力头的推动作用下所述铁花管；
[0018](4)重复步骤(3)，直至将所述铁花管下至孔底或下不动为止；
[0019](5)下套管时，执行“间隔下管”方式下所述铁花管；
[0020]S4从铁花管中抽采瓦斯。
[0021]有益效果：更改封孔套管类型，用外径大于42mm的铁花管代替塑料花管，并采取“间隔下管”方式下铁花管，不仅避免了长时间裸孔导致塌孔，影响下管，而且提高了瓦斯抽采效果，此外还确保了测量系统不受铁器影响；上述操作不需要下钻杆、起钻等操作，操作简单、节省了大量的人力物力。
[0022]优选地，所述巷道内设计有多个钻场，钻场间距336m。
[0023]优选地，所述巷道内设计有两个钻场，1#钻场设计十个第一钻孔，孔深501m，终孔直径Ф120mm；2#钻场设计十个第二钻孔，孔深480m，终孔直径Ф120mm；所述2#钻场中的第二钻孔与1#钻场中的第一钻孔在爬坡段压茬130m左右；所述2#钻场设置于1#钻场的前方，所述第一钻孔与第二钻孔均平齐设置。
[0024]优选地，所述钻孔按照8m间距依次布控到与回风巷距离80m的范围内。
[0025]优选地，步骤S2包括以下步骤：
[0026](1)选择钻具从爬坡段进行施工，所述钻具由钻头、Φ83mm螺杆马达、泥浆脉冲无线随钻测量系统依次连接组成；首先采用Φ120mm导向钻头开孔至12米，然后用Φ153mm扩孔钻头对上述开孔的12米进行扩孔；
[0027](2)重复步骤(1)开孔扩孔，期间采用1.75
°
螺杆马达提供动力，直至施工到破碎地层后起钻；
[0028](3)进入破碎地层后，当憋泵、返水不影响钻进时，可直接施工至进入目标层，然后再起钻换Φ120mm钻头导向、Φ200mm钻头扩孔，期间采用1.25
°
螺杆马达提供动力，施工至设计孔深；
[0029](4)上述开孔扩孔期间均加强排渣，确保钻孔轨迹平滑，孔内畅通。
[0030]有益效果：采用“定向钻进造斜，复合回转划眼”的施工工艺，加强排渣，确保了钻孔轨迹平滑和孔内畅通，降低了下管阻力。
[0031]优选地，进入破碎地层后，当出现憋泵严重、返水小等因素影响钻进时，起钻换Φ120钻头导向、Φ200钻头扩孔且卸掉1.75
°
Φ83mm螺杆马达和泥浆脉冲无线随钻测量系统，然后回转钻进硬岩，钻过硬岩后起钻装上Φ83mm螺杆马达和泥浆脉冲无线随钻测量系统继续开孔扩孔；其中通过计算得出如果到达目标层时用倾角1.25
°
螺杆马达降斜来不及，则装上1.75
°
Φ83mm螺杆马达后正常施工至进入目标层，再起钻换1.25
°
Φ83mm螺杆马达后继续施工至设计孔深；如果到达目标层时用倾角1.25
°
Φ83mm螺杆马达降斜来的及，则直接装上1.25
°
Φ83mm螺杆马达施工至设计孔深。
[0032]有益效果：通过1.75
°
螺杆马达和1.25
°
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：S1钻孔设计：巷道内设计有多个钻场，每个钻场设计有多个钻孔，每个钻场的钻孔之间平齐设置，钻孔依次布控到回风巷的周围；S2根据步骤S1中的钻孔设计进行钻孔施工；S3向步骤S2中开的钻孔内下铁花管：(1)设置动力头和前夹持器内置卡瓦的外径与所述铁花管的外径相配套；前夹持器和动力头前后设置，前夹持器用于抱住铁花管，动力头用于推动铁花管；(2)将所述铁花管夹持在动力头与前夹持器内的卡瓦之间；然后启动动力头使其夹紧所述铁花管一同向前夹持器处移动，使铁花管进入前夹持器的中间开口内，通过动力头和前夹持器的相互配合夹紧所述铁花管；(3)通过动力头的推动作用下所述铁花管；(4)重复步骤(3)，直至将所述铁花管下至孔底或下不动为止；(5)下套管时，执行“间隔下管”方式下所述铁花管；S4从铁花管中抽采瓦斯。2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，其特征在于：所述巷道内设计有多个钻场，钻场间距336m。3.根据权利要求1或2所述的一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，其特征在于：所述巷道内设计有两个钻场，1#钻场设计十个第一钻孔，孔深501m，终孔直径Ф120mm；2#钻场设计十个第二钻孔，孔深480m，终孔直径Ф120mm；所述2#钻场中的第二钻孔与1#钻场中的第一钻孔在爬坡段压茬130m左右；所述2#钻场设置于1#钻场的前方，所述第一钻孔与第二钻孔均平齐设置。4.根据权利要求3所述的一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，其特征在于：所述钻孔按照8m间距依次布控到与回风巷距离80m的范围内。5.根据权利要求4所述的一种高瓦斯工作面复杂地层高位钻孔的瓦斯抽采方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：(1)选择钻具从爬坡段进行施工，所述钻具由钻头、Φ83mm螺杆马达、泥浆脉冲无线随钻测量系统依次连接组成；首先采用Φ120mm导向钻头开孔至12米，然后用Φ153mm扩孔钻头对上述开孔的12米进行扩孔；(2)重复步骤(1)开孔扩孔，期间采用1.75
°
螺杆马达提供动力，直至施工到破碎地层后...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘德贵，张毛毛，盛勇，李正，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：