[发明专利]煤矿井下高压注水钻孔封孔方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种煤矿行业在井下对煤体进行高压注水时钻孔封孔的方法。

二、背景技术

冲击地压、煤炭自然发火、煤尘和顶板悬顶都是严重威胁煤矿安全生产的重大灾害，不但能造成设备设施的损坏，煤炭资源损失，还会造成人员伤亡。对煤体进行高压注水，是一种治理上述灾害的有效方法。首先使用钻机对煤体打钻，钻孔孔径一般采用∮42mm，钻孔深度、角度、布置密度根据煤层赋存条件和所要达到的注水目的具体而定。然后将注水管插入钻孔内，封好钻孔孔口，使用高压注水泵通过注水管向钻孔内注入高压水。煤体注水后会使煤的结构发生改变，导致强度下降，积蓄弹性能的能力下降，而以塑性变形方式消耗弹性能的能力增加，可以大幅降低冲击地压和悬顶的发生。注水后煤炭所含水份增大、温度降低，附着氧气和瓦斯量减少，对于防治煤尘和自然发火很有好处。影响高压注水效果最大的因素，就是封孔效果。传统的封孔方法一般是使用∮25mm胶管注水，用橡胶封孔器封孔；或是采用单根铁管注水，在孔口使用黄泥、水泥封孔。使用橡胶封孔器封孔是靠高压水使橡胶封孔器膨胀压紧孔壁来封闭钻孔，封孔效果不好，随注水泵开停会有大量的水从孔内回流，且封孔深度有限。使用单根铁管加黄泥、水泥封孔是将铁管伸入钻孔后在孔口灌注黄泥和水泥进行封孔，需要在现场搅拌水泥，施工工艺复杂、工程量较大，水泥硬化需要很长时间，且使用一段时间后水泥与孔壁之间会形成缝隙而漏水。一旦封孔失败发生漏水，水流短路回流，注水就将不起作用。重复施工不但加大工程量，损失材料，还会浪费大量时间，贻误灾害治理时机。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种快速有效的煤矿井下高压注水钻孔封孔方法，可以在高压力状态下确保不漏水，达到应有的注水压力。

本发明采用的技术方案是：煤矿井下高压注水钻孔封孔方法是在煤体上先钻深度10～15m、孔径∮89mm的钻孔，再在∮89mm的钻孔内继续向里打∮42mm的钻孔，然后将封孔套管插入∮89mm的钻孔中，封孔套管与∮89mm的钻孔长度相适应，管壁上有若干小孔洞，在孔口使用聚氨酯封孔；再将注水管插入封孔套管中，并向封孔套管内注玛丽散封孔。

在封孔套管外侧0.5～2m管壁上无孔洞；在封孔套管外端管壁上焊接玛丽散注入管；在封孔套管外端用法兰板封堵。

填充物经过10～20min时间即可达到强度，通过注水管向钻孔内注水。本发明设计合理，结构简单，运输、拆装便捷，封孔速度快、效果好，且承受注水压力高，使用时间长。

四、附图说明

图1为本发明方法示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为图1的D-D剖面图。

五、具体实施方式

煤矿井下高压注水钻孔封孔方法，是在煤体上钻孔深10m、孔径∮89mm的钻孔3，再在∮89mm的钻孔内继续向里钻深度90m、孔径∮42mm的钻孔4，施工完后，将10根1m长2寸管通过螺纹10连接组成封孔套管2，插入∮89mm的钻孔3内并连接紧固。在组成封孔套管2的内侧9根管的管壁上有若干孔洞8，最外侧的一根管壁上无孔洞，在封孔套管2外端1米与∮89mm的钻孔3之间使用聚氨酯11填充。再将10根2m长的4分管通过螺纹10连接组成注水管1，插入封孔套管2内并超过∮89mm扩孔3的10m距离伸入∮42mm钻孔4中。在封孔套管2外端管壁上焊接有1寸管径的玛丽散注入管7；封孔套管2外端用法兰板5封堵，将焊接有法兰板5的封孔套管2和注水管1用橡胶密封圈12和螺栓6连接紧固。用注浆泵自玛丽散注入管7将玛丽散9注入封孔套管2内，玛丽散9通过封孔套管2上的孔洞8填充到∮89mm的钻孔3内及封孔套管2内的空间，使封孔套管2、注水管1和∮89mm的钻孔3形成一个整体。填充物经过10～20min时间即可达到强度，通过注水管1向钻孔4内注水。