[发明专利]松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法

说明书

本发明提供一种松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法，属于瓦斯治理的技术领域，方法为采用钻孔及水力化增透一体化方法进行水力卸压钻孔施工，选用扭矩在20000N·m以上的千米定向钻机，千米定向钻机的前端从孔口向孔底依次连接孔口防喷装置、耐高压三棱螺旋密封空心钻杆、高低压转换装置、高低流量转换装置、上无磁钻杆、测量探管、下无磁钻杆、螺杆马达和钻头，千米定向钻机的后端连接水尾，水尾分别连接无极调速泵组和控制电脑，孔口防喷装置连接抽放系统，孔口防喷装置和无极调速泵组均连接煤‑水分离及水处理装置，煤‑水分离及水处理装置连接煤沉淀池。本发明可提高松软煤层和/或软硬复合煤层的钻孔施工、煤层卸压、瓦斯抽采效率。

技术领域

本发明属于瓦斯治理的技术领域，具体公开了一种松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法。

背景技术

随着煤炭开采规模持续扩大，开采深度逐渐增加，煤层赋存条件日趋复杂，煤层瓦斯治理形势依然严峻。针对松软煤层和/或软硬复合煤层的瓦斯治理，受煤层钻孔塌孔严重、施工长度短、瓦斯抽采难度大等因素制约，目前，主要通过施工底板岩巷，使用普通钻机施工普通钻孔并配套水力掏煤、水力压裂等技术进行瓦斯抽采，该技术工艺涉及的底抽巷施工、钻孔有效抽采长度短等问题，使得瓦斯治理工程量大，抽掘采衔接相对紧张，瓦斯治理成本大。随着瓦斯治理相关装备的升级换代，结合能源革命对煤炭行业高质量发展的要求，有必要继续深入开展和优化完善松软煤层和/或软硬复合煤层瓦斯治理新技术新工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法，针对同一钻孔灵活采用不同水力化增透方法对松软煤层和/或软硬复合煤层进行精准卸压增透，从而提高煤层钻孔成孔和卸压增透效果，提高煤层瓦斯抽采效率，降低煤层突出危险性，避免瓦斯事故。

为实现上述目的，本发明提供一种松软煤层和/或软硬复合煤层定向长钻孔水力化增透方法，所述松软煤层是指煤层硬度系数f值在0.5以下的煤层；

所述软硬复合煤层是指煤层中混合赋存硬度系数f值在0.3~0.8之间的煤层、煤层硬度系数f值在0.8以上的中硬煤层中局部有软煤层或中硬煤层中有软分层的煤层；

所述长钻孔是指在松软煤层和/或软硬复合煤层中的主孔深度达到350米以上，抽采范围需覆盖所实施矿井的一个工作面及其两边巷道的钻孔；

方法为采用钻孔及水力化增透一体化方法进行水力卸压钻孔施工，包括下述步骤：

S1，选用扭矩在20000N ·m以上的千米定向钻机，千米定向钻机的前端从孔口向孔底依次连接孔口防喷装置、耐高压三棱螺旋密封空心钻杆、高低压转换装置、高低流量转换装置、上无磁钻杆、测量探管、下无磁钻杆、螺杆马达和钻头，千米定向钻机的后端连接水尾，水尾分别连接无极调速泵组和控制电脑，孔口防喷装置连接抽放系统，孔口防喷装置和无极调速泵组均连接煤-水分离及水处理装置，煤-水分离及水处理装置连接煤沉淀池；

S2，在孔口至保护距离的煤孔段只进行钻孔成孔施工，在未遇到压钻、塌孔严重时采用滑动定向钻进工艺，当压钻、塌孔严重时采用滑动定向和螺旋钻进相结合的复合钻进工艺；

S3，当钻孔长度达到保护距离后，每钻进预设距离，通过现场观测，判断预设距离对应孔段煤层硬度，根据煤层硬度，调节无极调速泵组，进而调节高低压转换装置和高低流量转换装置：当遇到松软煤层时，对煤层进行高流量冲孔卸压；当遇到软硬复合煤层时，对煤层进行高压割缝卸压；

S4，当前一阶钻孔施工及增透完成后，进入下一阶段的钻孔施工及增透直至达到目标深度。

进一步地，在钻孔及水力化增透一体化施工完成后，进行下筛管护孔，更换内径在50mm及以上的薄壁钻杆以及带有导向杆的钻头，沿着已经施工好的钻孔轨迹进入孔底，采用自动下筛管装置进行下管护孔。

进一步地，水力卸压钻孔的布孔方式包括顺层长钻孔、顶底板梳状钻孔及分支孔。