[发明专利]煤矿井下顺煤层钻孔内支撑管抽采瓦斯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下顺煤层钻孔内支撑管抽采瓦斯的方法。 

背景技术

我国煤矿井下瓦斯抽采技术应用广泛，根据钻孔与煤层空间位置关系可分为顺层钻孔与穿层钻孔两种抽采钻孔布置方式。目前，煤矿井下现场通用的瓦斯抽采工艺流程是：先施工顺煤层或穿煤层钻孔，直接在钻孔中下入硬质薄壁空心聚氯乙烯管，采用有机材料、无机材料直接封堵或封孔器封堵等方法进行封孔，然后联网抽采瓦斯。其基本特点是靠聚氯乙烯管自身抗压能力和钻孔自稳能力支撑钻孔、维持钻孔基本形状，为瓦斯流动和抽采提供通道。 

    受地应力作用，沿煤层钻孔施工后，在钻孔周围形成了应力集中圈，受到应力圈集中应力作用，孔壁发生收缩、垮塌至到完全压实。沿煤层钻孔施工下管封孔后，随着周围煤体不断收缩变形，其作用在埋管壁上载荷逐步升高，使埋管发生变形。随着变形的逐步发展管壁产生裂纹而出现损伤，埋管的受力损伤是钻孔四周集中应力作用的必然结果，最终导致埋管被压裂至致完全破坏，甚至出现钻孔被完全压实的现象。 

    由于煤层抗变形能力较低，沿煤层布置的巷道大都需要采用特殊的支护措施才能满足工程要求，顺煤层钻孔也具有和沿煤层巷道相同的受力特征。相比较而言，金属管材具有较高抗压强度，能使钻孔长时间保持畅通，但是在煤层中大量布置将对后期采掘工作产生难以想象的不利影响。 

    目前，煤矿井下煤层瓦斯抽采钻孔都采用硬质薄壁空心聚氯乙烯管埋管的方法进行瓦斯抽采，硬质薄壁空心聚氯乙烯管埋管的抗压强度2.5MPa～6MPa，在钻孔周围集中应力作用下，埋管会很快被压裂产生破坏、直至钻孔被完全压实，封闭了瓦斯流动和抽采的通道，使瓦斯抽采工作难以长时间进行，严重制约了煤层瓦斯抽采工作的顺利进行。要满足瓦斯抽采规定期限的要求，必须合理提高埋管强度或改进结构型式以有效控制钻孔收缩变形的发展速度。 

发明内容

鉴于已有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种适用煤层特征要求、成本低廉、加工容易、使用方便的煤矿井下顺煤层钻孔内支撑聚氯乙烯管埋管抽采瓦斯的方法。 

    本发明依据中华人民共和国煤炭行业标准MT 558.2-2005《煤矿井下用塑料管材+第2部分+聚氯乙烯管材》设计加工具有内支撑结构的聚氯乙烯管，发明一种煤矿井下顺煤层钻孔内支撑管抽采瓦斯的方法：(1)钻孔，用大扭距（T≥2000KN）的液压钻机沿煤层倾斜或走向方向施工顺层钻孔，孔深60～85m：(2)吹孔，钻孔成孔后，用压风吹净孔内煤粉；（3）下筛管，筛管与普通内支撑管逐节联接下到孔底，筛管是在普通内支撑管管壁上钻相应数量的小孔径钻孔加工而成；（4）上管箍，管箍加工内螺纹与内支撑管连接；（5）逐节连接内撑管，普通内支撑管外径及单节长度可根据煤矿井下巷道内抽采干管联网要求加工，一般单节长度2～3ｍ，管子两端各加工外连接螺纹；（6）封孔，孔内管下到设计位置后，采用微膨胀水泥砂浆、聚胺脂进行封孔，或采用煤矿井下用封孔器具进行带压注浆封孔，封孔长度20～35m：（7）联网抽采瓦斯，封孔后，待封孔浆液固结24小时以上，试压检查封孔质量达到要求即可联网抽采瓦斯。 

    使用效果：内支撑结构的聚氯乙烯管的抗压强度达25MPa，使钻孔服役时间长达一年，可降低材料消耗、提高瓦斯抽采效率。 

方法实施   

 本发明具体实施方式：(1)钻孔，用大扭距（T≥2000KN）的液压钻机沿煤层倾斜或走向方向施工顺层钻孔，孔深60～85m：(2)吹孔，钻孔成孔后，用压风吹净孔内煤粉；（3）下筛管，筛管与普通内支撑管逐节联接下到孔底，筛管是在普通内支撑管管壁上钻相应数量的小孔径钻孔加工而成；（4）上管箍，管箍加工内螺纹与内支撑管连接；（5）逐节连接内撑管，普通内支撑管外径及单节长度可根据煤矿井下巷道内抽采干管联网要求加工，一般单节长度2～3ｍ，管子两端各加工外连接螺纹；（6）封孔，孔内管下到设计位置后，采用微膨胀水泥砂浆、聚胺脂进行封孔，或采用煤矿井下用封孔器具进行带压注浆封孔，封孔长度20～35m：（7）联网抽采瓦斯，封孔后，待封孔浆液固结24小时，试压检查封孔质量达到要求即可联网抽采瓦斯，对抽采孔定期测试抽采参数，考察抽采效果。

煤矿井下顺煤层钻孔内支撑管抽采瓦斯的方法（3）筛管与（4）管箍及（5）内撑管逐节连接，对接前在连接螺纹处均匀抹胶然后拧紧，防止漏气。（7）联网抽采前利用注浆泵，通过瓦斯抽采管向抽采钻孔内注入清水，注浆泵压力显示值上升到规定要求并稳定至规定时间，且钻孔周围无水渗漏出，则钻孔封孔质量合格，可以联网抽采瓦斯。