[发明专利]山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的压钻式施工方法

说明书

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的压钻式施工方法，通过在井筒的地表预定位置对表土进行剥离，并加固形成表土层施工沉台，接着在煤矿井下沿井筒预定位置垂直向地表施工导向钻孔，待穿透煤岩层至表土层施工沉台后，安装井筒施工钻头；然后在煤矿井下启动钻进设备使井筒施工钻头由地表向井下的方向施工井筒；解决山地地形条件下含瓦斯煤层井筒难以安全快速施工，施工人员人生安全难以保障的问题。

技术领域

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的压钻式施工方法。

背景技术

近年来煤炭占能源生产和消费的比重持续下降，但仍处于主体能源地位。从生产侧来看，改革开放以来我国一次能源生产总量整体呈持续上升态势，其中原煤占一次能源的比重在2011年达到81.9％的历史高位之后迅速降低，但目前占比仍处于75％左右(按电热当量法计算)；从消费侧来看，煤炭占能源消费总量的比重也处于65％左右(按电热当量法计算)，煤炭的能源主体地位仍旧牢固。随着目前我国能源消费结构改革的深入，煤炭产能的集中度提升，煤矿安全生产形势趋于好转。但由于我国煤层地质赋存条件普遍较为复杂，随着当前煤炭开采深度的增加，矿井瓦斯灾害已成为制约煤炭安全高效开采的主要因素。故多数矿井选择采用增加瓦斯抽采系统或施工技改风井的方法，提升矿井瓦斯抽采或强化通风能力。而增加瓦斯抽采系统或施工技改风井，均需要施工新的井筒。但由于我国西南、华北矿区多数属于山地地形，故先进的反井钻进工艺在该类地形条件的施工势必受到制约。这是由于反井钻井工艺需运输大量的重型设备，并在地表施工大型的作业平台。而传统的钻爆法施工井筒工艺在实施的过程中，由于工作人员劳动强度大，且人员需在吊挂平台施工，若钻进至高瓦斯或煤与瓦斯突出的煤层时，极易因瓦斯涌出或突出而造成人员伤亡。

因此，针对山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的施工难题，寻求某种适宜的工艺，既能适应该种地形条件下的设备运输，又能降低作业人员劳动强度，保障人身安全，提高井筒施工的技术、经济效益，已成为我国煤矿安全科技工作者亟需解决的关键技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决山地地形条件下含瓦斯煤层井筒难以安全快速施工，施工人员人生安全难以保障的问题，提供一种山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的压钻式施工方法，该施工方法主要是在井筒的地表预定位置对表土进行剥离，并加固形成表土层施工沉台，而后在煤矿井下沿井筒预定位置垂直向地表施工导向钻孔，待穿透煤岩层至表土层施工沉台后，安装井筒施工钻头；最后在煤矿井下启动钻进设备使井筒施工钻头由地表向井下的方向施工井筒，完成山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的安全快速施工。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

山地地形条件下含瓦斯煤层井筒的压钻式施工方法，包括以下步骤：

S1：在井筒的地表预定位置对表土进行剥离，并加固形成表土层施工沉台，而后在煤矿井下沿井筒预定位置垂直向地表方向施工导向钻孔，直至导向钻头穿透煤岩层至表土层施工沉台；

S2：在地面安装塔型支架，并将拉索与施工钻头连接，下放至施工沉台，同时将钻杆与施工钻头连接；在煤矿井下启动大功率钻机使井筒施工钻头由地表向井下的方向施工井筒；

S3：井筒的施工过程中，由施工钻头产生的钻屑通过施工钻头上设置的排渣孔挤压至施工钻头的上方，待钻进至一定深度后，随即停止钻进设备，并拆开大功率钻机与钻杆的连接；

S4：通过塔型支架上的拉索将施工钻头提拉至地表，通过人工或机械的方法将施工钻头上方的钻屑进行清除；待钻屑清除后，随即用拉索将施工钻头下放至钻进停止的位置，并在煤矿井下将钻杆与大功率钻机再次连接；

S5：持续对煤层上覆的岩层进行钻进，即重复S3～S4，直至施工钻头穿透煤层的底板岩层，且达到煤层的底板岩层内布置的岩巷内；