[发明专利]高瓦斯与突出煤层新风井的反向钻进施工方法

说明书

本发明涉及一种高瓦斯与突出煤层新风井的反向钻进施工方法，属于煤矿新风井施工领域，在新风井地表施工沉台，布置钻进平台，将带有施工钻头的钻杆与推进系统、水尾、泵站连接，由地表开始钻进，经过岩层，穿透煤层，直至煤矿井下集中回风巷，卸载施工钻头，将钻杆下放至煤矿井下集中回风巷内，连接锥形钻头，由煤矿井下集中回风巷向地表钻进，下放携带有锥形钻头的钻杆至煤矿井下集中回风巷内，卸载锥形钻头，将施工平台与钻杆连接，应用钻机向煤层内施工瓦斯抽采钻孔，待煤层瓦斯含量至允许揭露阈值后，将锥形钻头与钻杆连接，并向地表方向垂直钻进，直至地表。在新风井井身形成以后，由煤矿井下至地表对新风井的内部进行喷浆、加固。

技术领域

本发明属于煤矿新风井施工领域，涉及一种高瓦斯与突出煤层新风井的反向钻进施工方法。

背景技术

煤矿瓦斯是煤伴生且主要以吸附状态储集于煤层中的一种非常规天然气，其主要成分为甲烷，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。瓦斯是矿井安全生产的主要威胁，特别是在立井施工的过程中，若发生煤与瓦斯突出或瓦斯异常涌出则极易造成作业人员“群死群伤”的事故发生。同时，随着当前煤炭开采与安全技术的发展，原有的诸多高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井产量逐步增大，施工新的风井以满足矿井煤炭开采的需求，已成为目前处于生产状态的高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井必将面临的工程问题。

传统的高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井新风井采用由地表至井下的方法，逐一揭露岩层或煤层，直至待定的层位，这其中最大的工程风险来自于揭露高瓦斯或具有煤与瓦斯突出危险的煤层时所面临的瓦斯治理的难题。常规的措施是在掘进至高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层前，施工大量的下行穿层钻孔，对煤层实施瓦斯抽采，借以降低煤层瓦斯含量，待其数值降低至安全允许掘进的阈值时，再次实施掘进作业，直至穿透煤层。该种工艺的作业周期长，且施工工程量大，并且由于煤层或岩层内富含的水将进入钻孔内，从而使得瓦斯抽采效果差；进一步，在穿透高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层时，若发生瓦斯异常涌出或煤与瓦斯突出则势必威胁作业人员的安全。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高瓦斯与突出煤层新风井的反向钻进施工方法，解决了传统的风井施工过程中，在揭露高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层时，下行穿层钻孔抽采瓦斯效果差的难题，并可大幅度缩减新风井的施工周期，还可有效防止因灾变引发的人员伤亡事故的发生。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高瓦斯与突出煤层新风井的反向钻进施工方法，包括以下步骤：

S1：在待施工的新风井地表的表土层布置直径大于新风井直径的沉台；

S2：在沉台上方布置新风井施工钻进平台；

S3：将新风井施工钻头安设于钻杆上，并开启钻进平台上的推进系统，使携带有施工钻头的钻杆由岩层逐步穿透煤层、煤层底板岩层进入至煤矿井下集中回风巷的层位；

S4：而后将携带有施工钻头的钻杆提拉至地表，并卸下施工钻头；

S5：再次加载钻杆，使其由地表逐步下放到煤矿井下集中回风巷的层位，而后将用于风井施工的锥形钻头安设于钻杆上；

S6：开启钻进平台上的推进系统，使携带有锥形钻头的钻杆由煤矿井下往地表方向垂直钻进；

S7：待钻进至高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层下方30m时，停止钻进，并下放锥形钻头的钻杆4至煤矿井下集中回风巷后，卸载锥形钻头；

S8：将施工平台与钻杆相连接，开启钻进平台使携带有钻机的钻孔施工平台悬挂于高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层底板岩层的下方；

S9：利用设置于施工平台上的钻机往高瓦斯或煤与瓦斯突出煤层内施工瓦斯抽采钻孔；