【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿井下煤层瓦斯抽采钻孔排水，涉及一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法。
技术介绍
1、瓦斯是煤层地质演化过程中生于煤层，并储于煤层中的气体产物，它是矿井能否安全高效生产的主控因素之一。目前，对于矿井瓦斯灾害的防治主要集中于煤层瓦斯的抽采，《煤矿安全规程》、《瓦斯抽采达标暂行规定》等规范标准均对瓦斯抽采做出了相应的规定。
2、从抽采工程施工地点的角度，瓦斯抽采可以分为地面抽采、井下抽采及地面井下联合抽采；从抽采措施的角度，井下抽采主要有普通钻孔抽采及定向长钻孔抽采。普通抽采钻孔存在的如下显著不足之处：1)单个钻孔施工长度短，一般不超过150m，且钻孔施工长度超过100m以后，钻孔施工轨迹偏离设计轨迹较为严重；2)钻孔施工轨迹无法实时跟踪监测，无法实时调整钻孔轨迹，只能在钻孔施工结束后采用钻孔窥视仪或轨迹测量仪对钻孔轨迹进行检测。为了弥补普通抽采钻孔的不足，定向抽采长钻孔得到了快速发展和大范围的推广应用，目前定向长钻孔单孔长度基本上都可以实现700m以上，且钻孔轨迹可实时跟踪监测，实时调整。基于定向长钻孔单孔长度优势，目前井下定向长钻孔主要用于走向煤巷条带煤层瓦斯抽采、回采工作面走向高位钻孔采空区及上隅角瓦斯抽采、回采工作面走向上下邻近层及顶底分层卸压瓦斯抽采、回采工作面走向顶底板卸压瓦斯拦截抽采、回采工作面走向回采区域本煤层瓦斯抽采。走向瓦斯抽采定向长钻孔的布置并非随意而为，尤其是钻孔的布置层位，为了抽采的合规性及抽采效果，钻孔走向布置层位须严格依附于煤层走向赋存条件。众所周知，受沉积、构
3、目前，曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水存在如下问题：1)钻孔低点积水段排水不利或被积渣堵塞，会影响抽采负压甚至隔绝抽采负压，造成抽采负压不能影响到积水段以深孔段，导致积水段以深孔段瓦斯没有运移通道，严重影响瓦斯抽采效果；2)当钻孔低点积水段排水不利或管路被积渣堵塞，易造成低点积水段以深孔段瓦斯憋压喷孔，在喷孔的冲击力下造成孔口抽采管路连接处脱落，引发抽采地点瓦斯超限事故；3)当钻孔布置在煤层中时，由于水锁效应，孔内低点积水会堵塞积水段煤层瓦斯逸散通道，影响积水段煤层瓦斯逸散；4)当钻孔布置在煤层中时，若低点积水段煤层含有泥岩类夹矸或煤层较碎软时，长时间的浸泡会导致钻孔积水段垮塌积渣，进一步加剧堵塞钻孔，影响瓦斯抽采效果，甚至导致喷孔引发瓦斯超限事故。
4、由上所述，解决曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内低点积水问题显得尤为重要和急迫，但目前行业内关于钻孔排水的技术方法主要是针对下向普通钻孔，且基本原理和方法主要有如下几种：
5、1)气举水法
6、下向普通钻孔施工完毕后，在封孔接抽作业过程中向钻孔内放入预制的排水管路及压风管路，一般排水管路孔内延伸至靠近孔底，压风管路孔内延伸超过孔口注浆封孔段即可，然后在孔口封闭的情况下，通过压风管路向钻孔内不断送入带压气体，此时钻孔内气在上，水在下，孔内积水便在气压的作用下沿排水管路流出孔外。正常情况下，矿井井下压风管路的压力一般为0.5～0.7mpa，理论上可以孔内积水抬高50～70m。有时候当孔内气体压力不足时，在压风管路与钻孔之间设置气体增压泵进行增压。目前，该方法实用性及适用性较强。同时，该方法可实现钻孔施工完毕后的一次性排水及瓦斯抽采过程中的周期性排水。
7、2)孔口抽排法
8、下向普通钻孔施工完毕后，在封孔接抽作业过程中向钻孔内放入预制的排水管路，然后在孔口利用空气隔膜泵进行孔内积水抽排，目前市场上的空气隔膜泵最大吸入高差为7m，也就是说排水高度超过7m时，该方法并不适用。同时，当排水高度小于7m时，该方法可实现钻孔施工完毕后的一次性排水及瓦斯抽采过程中的周期性排水。
9、3)孔内深井泵排水法
10、钻孔施工完毕后，向钻孔内放入1～2m长的杆状深井泵，利用泵的扬程进行排水，深井泵的扬程可超过百米，但目前市场上所销售的深井泵均没有防爆型的或具有煤安标志，目前该方法并未能实践。
11、4)边压边抽法
12、该方法与气举水法比较相似，只是在孔内高压气体压排水的过程中，在排水管路的出口同时连接负压进行抽排，实现边压边抽的效果。
13、由上述可知，针对普通下向钻孔排水目前需要人为的向钻孔内放入压风或排水管路等辅助装置，而且普通钻孔一般呈现为直线型，且钻孔长度较短，因此压风或排水管路等辅助设施比较容易放至孔底，但是曲线状瓦斯抽采定向长钻孔深度较长，基本都在500m以上，且钻孔轨迹呈现为曲线状，有时还存在曲线状分支孔，即使不考虑排水高度的问题，单就压风或排水管路等辅助装置便难以送至孔底。由此，上述方法并不适用于曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水排除。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，以解决曲线状瓦斯抽采定向长钻孔的孔内积水排除的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，所述孔内积水包括曲线状瓦斯抽采定向长钻孔水力化施工后的一次性积水；
4、该方法包括以下步骤：
5、s1.根据瓦斯抽采需要及目标工作面煤岩层走向赋存条件以及定向钻孔施工设备性能，初步设计曲线状瓦斯抽采定向长钻孔轨迹；
6、s2.在初步设计的曲线状瓦斯抽采定向长钻孔轨迹上标定出所有凹点位置，在所有凹点位置处预留1个分支孔点并设计分支孔轨迹，以形成修正后的曲线状瓦斯抽采定向长钻孔轨迹；
7、s3.依据修正后的曲线状瓦斯抽采定向长钻孔轨迹组织进行钻孔施工，并先施工曲线状瓦斯抽采定向长钻孔，然后从曲线状瓦斯抽采定向长钻孔的孔底由内向外依次在曲线状瓦斯抽采定向长钻孔中留设的分支孔点处按分支孔轨迹施工分支孔；
8、s4.待分支孔施工完成后，将除水工具串送入曲线状瓦斯抽采定向长钻孔内，首先将除水工具串送至曲线状瓦斯抽采定向长钻孔的孔底，旋转除水工具串使曲线状瓦斯抽采定向长钻孔内的孔内积水被除水工具串吸收；
9、s5.随后从曲线状瓦斯抽采定向长钻孔的孔底由内向外依次在曲线状瓦斯抽采定向长钻孔的凹点位置处将除水工具串定向送入各分支孔内，在将除水工具串送至分支孔孔底后，旋转除水工具串使分支孔内的孔内积水被除水工具串吸收，最后将除水工具串退出钻孔。
10、进一步地，所述分支孔轨迹沿凹点下降的方向延伸。
11、进一步地，在步骤3中采用定向钻机配合施工工具本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于，所述孔内积水包括曲线状瓦斯抽采定向长钻孔水力化施工后的一次性积水；
2.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述分支孔轨迹沿凹点下降的方向延伸。
3.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：在步骤3中采用定向钻机配合施工工具串进行施工，所述施工工具串包括依次连接的凹槽螺旋通缆定向钻杆、无磁通缆定向钻杆、探管及无磁外管组合、无磁定向钻杆、孔底马达及钻头，并在所述凹槽螺旋通缆定向钻杆的端头依次连接有高压水辫和高压输水胶管。
4.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述除水工具串包括依次连接的第一通缆除水钻杆、无磁通缆定向钻杆、探管及无磁外管组合、无磁定向钻杆、第二通缆除水钻杆以及导向弯头；
5.根据权利要求4所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述导向弯头为空心管，且远离所述第二通缆除水钻杆的一端为封闭段，并在其管
6.根据权利要求5所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述吸水材料为高吸水树脂。
7.根据权利要求5所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：在所述第一通缆除水钻杆与无磁通缆定向钻杆之间和所述无磁定向钻杆与第二通缆除水钻杆之间均设有与所述钻杆内管和钻杆外管之间的环形空间相匹配的环状隔离胶圈。
8.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述送风工具串包括依次连接的第一凹槽螺旋通缆定向钻杆、无磁通缆定向钻杆、探管及无磁外管组合、无磁定向钻杆、第二凹槽螺旋通缆定向钻杆及导向弯头，并在所述第一凹槽螺旋通缆定向钻杆的端头依次连接有高压水辫和高压输风胶管；
10.一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于，所述孔内积水包括曲线状瓦斯抽采定向长钻孔水力化施工后的一次性积水以及钻孔后期抽采过程中含水煤岩层或其他含水地质体缓慢渗水的二次动态积水；
...【技术特征摘要】
1.一种用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于，所述孔内积水包括曲线状瓦斯抽采定向长钻孔水力化施工后的一次性积水；
2.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述分支孔轨迹沿凹点下降的方向延伸。
3.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：在步骤3中采用定向钻机配合施工工具串进行施工，所述施工工具串包括依次连接的凹槽螺旋通缆定向钻杆、无磁通缆定向钻杆、探管及无磁外管组合、无磁定向钻杆、孔底马达及钻头，并在所述凹槽螺旋通缆定向钻杆的端头依次连接有高压水辫和高压输水胶管。
4.根据权利要求1所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述除水工具串包括依次连接的第一通缆除水钻杆、无磁通缆定向钻杆、探管及无磁外管组合、无磁定向钻杆、第二通缆除水钻杆以及导向弯头；
5.根据权利要求4所述的用于排除曲线状瓦斯抽采定向长钻孔孔内积水的方法，其特征在于：所述导向弯头为空心管，且远离所述第二通缆除水钻杆的一端为封闭段，并在其管壁上均匀布设若干透水孔，且在透水孔内、外表面之间加设固定拦截...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文，杨雷磊，刘建华，赵坤，王正帅，欧聪，马国龙，马代辉，李向往，李冬冬，徐俊，程传建，张冲，张康，刘军，罗靖，徐磊，陈亮，于宝种，龙永翰，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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