[发明专利]一种下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法，尤其适用于下行钻孔抽放煤层瓦斯和测试煤层瓦斯压力的钻孔。

背景技术

煤层瓦斯是导致矿井瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出的主要因素之一，为了确保在回采过程中避免工作面瓦斯超限，消除工作面的突出危险性，抽放煤层瓦斯为主要的措施之一。而抽放效果和钻孔的密封效果密切相关，钻孔密封较差时，会产生漏气现象，钻孔负压一般较低，抽放瓦斯能力降低。为此，为了提高钻孔抽放瓦斯的效果，必须提高钻孔密封质量。

采用下行钻孔抽放煤层瓦斯在矿井中应用比较普遍，目前，下行钻孔可以采用聚氨酯或水泥砂浆等材料进行密封。但是，聚氨酯封孔长度普遍较短，密封深度比较浅，不能很好的密封裂隙，容易漏气；而采用水泥砂浆等液体材料进行封孔时，需要采用胶囊等充填物放置在钻孔内部用于挡浆液，由于无法看见挡浆的效果，因此，这种密封的效果不能得到保证。钻孔密封之后，还将会在地应力的作用下发生变形，同时产生大量的次生裂隙，最终可能导致钻孔漏气，降低了瓦斯抽放能力。此外，煤层瓦斯压力也为煤层的主要参数之一，我国相关煤矿法规规定，煤层在开采之前必须要首先测试煤层的瓦斯压力。测试煤层瓦斯压力最好使用上行孔，但是很多条件下不具备上行孔施工条件，必须采用下行钻孔测试，同样会受到挡浆和地应力演变破坏钻孔的影响，导致不能准确测试煤层瓦斯压力。因此，下行瓦斯抽放孔和测压孔的封孔效果普遍不理想。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种方法简单、易操作、封孔效果好的下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法。

技术方案：本发明的下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法，包括如下步骤：

a、从巷道往下方煤层方向施工一个孔径为90mm～200mm的下行孔，下行孔钻至煤层顶板距离煤层约1m位置时停止钻进，退出钻杆；

b、在下行孔内安设钢质套管，使钢质套管的前端距离下行孔的孔底约1 m处；

c、在钢质套管与下行孔孔口处的间隙内间隔插装楔形木塞，使钢质套管固定于下行孔的中间位置；

d、向下行孔和钢质套管之间的空隙内和钢质套管内注入浆液，浆液注入的深度约为下行孔深度的一半；

e、浆液凝固之后，在钢质套管内部沿下行孔方向施工内孔，直至进入煤层不低于1 m或穿过煤层，之后退出钻杆；

f、继续向下行孔和钢质套管之间的空隙内注入浆液，直至注满空隙，完成封孔。

有益效果：本发明通过采用“二次钻孔+钢质套管+二次密封”的方法，有效抵抗了地应力演化对钻孔的破坏作用，消除了挡浆的困难，确保了钻孔的密封效果。通过两次施工钻孔，为安设钢质套管和进行二次密封提供了条件：将钢质套管安设在钻孔中，通过其自身的强度，可以有效抵抗钻孔的收缩变形，确保钻孔周围的煤岩体不会发生卸压和位移，避免产生裂隙而发生漏气现象；通过对钢质套管与下行孔之间间隙的二次密封，可以有效密封钻孔周围可能会产生的新裂隙，起到双保险的作用，确保密封质量。同时由于封孔过程中，不需要进行挡浆，所有操作难度较小，施工质量高，可以保证瓦斯抽放孔的抽放浓度普遍在70%以上，不论是在瓦斯抽放还是在煤层瓦斯压力测试等方面都具有推广价值。其方法简单，密封效果好，省时省力，工效高，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法施工工艺示意图。

图2是图1中的A-A结构示意图。

图中：1-钢质套管；2-楔形木塞；3-下行孔；4-法兰；5-内孔；6-浆液。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的下行瓦斯抽放钻孔和测压钻孔封孔方法：首先使用已有的常规下行钻孔施工方法，从巷道往下方煤层方向施工一个孔径为90mm～200mm的下行孔3，当下行孔3钻至煤层顶板距离煤层约1m位置时停止钻进，退出钻杆；然后在下行孔3内安装钢质套管1，钢质套管1的连接处需要缠生料带等密封材料，确保钢质套管1密封不漏气；进入下行孔3内的钢质套管1的长度以钢质套管1的前端距离下行孔3的孔底约1 m处为准，并在留设在下行孔3的孔口外露钢质套管1的端头安设法兰4，或者采用本身带有法兰4的套管。钢质套管1全部送入下行孔3之后，用楔形木塞2固定钢质套管1，在钢质套管1与下行孔3的间隙内间隔插装楔形木塞2，如图2所示为三个楔形木塞2，使钢质套管1固定于下行孔3的中间位置；向下行孔3和钢质套管1之间的空隙内和钢质套管1内注入浆液6，浆液6注入的深度约为下行孔3深度的一半；待浆液6凝固之后，在钢质套管1内部按已有的常规钻孔方法向下行孔3方向施工内孔5，内孔5从凝固的浆液中穿过，直至进入煤层不低于1 m或穿过煤层，内孔5施工完成之后退出钻杆，继续向下行孔3和钢质套管1之间的空隙内注入浆液6，直至注满空隙，完成封孔。钢质套管1经法兰4连接瓦斯抽放管路可进行瓦斯抽放，或连接压力表可测试瓦斯压力。