煤矿探放水套管止水方法及止水套管与流程

本发明主要应用于煤矿探、放上层煤采空区积水或者同层煤老空积水后，控制出水，安装的止水设备。

背景技术：

随着煤矿资源枯竭，煤矿逐渐转入开采下层煤或小面积采区（因小煤窑破坏），水患将成为重大危险源。国家特制定“有掘必探、有采必探”的探放水原则，但探出水后放水孔涌水量会突然增大（积水在密闭空间内会有很高压力），止水套管如果安装不牢固，无法及时止水或者控制放水，导致淹井或伤人事故。为确保矿井及矿工生命安全止水套管安装质量非常重要。煤矿安装煤层放、注水套管，均为注浆泵压入封孔浆液，浆体包裹工作管（可以是煤层注水管，顶板放水套管）后，可形成严密密封的浆体固化段，来得到固定和密封效果。原先煤矿探放水安装的止水套管(图1)，主要是采用的是在一根钢管两端捆绑棉纱或者布条以防止注入的浆液进入工作套管内或者流出孔外，起到密封浆液直到凝固形成固化段，得到密封和固定的作用。在大仰角的顶板安装时，为避免注浆过程中浆液压力增大将堵塞物推出，孔口必须用木楔缠布条将工作套管和注浆液的管同时楔紧，安装要求严格难以控制好塞入长度，不合适浆液压入不够饱满或者送不到孔深部，导致密封效果不够好放水时漏水，再加上在凝固过程中时间长，凝固后容易产生裂隙，严重影响牢固强度。为了保证安全只好再加长套管，井下空间有限，只好加工螺纹套管，如此一来工序更加复杂，搬运时必须保护好丝扣，需要人力安装费时费力且不宜掌握，里面缠的紧进不去，松就脱出或者堵塞注浆管口起不到密封浆液效果，操作更加不便。并且需要买注浆泵增加几万元成本，且在实际操作中需要对搅拌料的比例，粒度，粘稠度，等等都有要求。注浆更是需要经验，在搅拌机处于正常运转状态下逐渐加入水泥，待前次加入搅拌机内的水泥分散后，再继续加入水泥，加入水泥时应避免将纸片等杂物混入搅拌机内，水泥稠浆的搅拌时间应不小10min，每次清洗保养机器管路都很麻烦，非专业人员很难注好，严重影响探放水进度。

总结以往做法的弊端：

1、需要配套的注浆泵（沙浆）至少3万元以上，化学浆料泵更贵，化学ab料或者专用封孔膨胀料5千多一吨。

2、工序繁琐，密封套管两头，浆料必须按比例注等许多要求，且浆料凝固时间长。

3、强度和密封效果不好，只有加长套管和密封长度来保证，在接套管时费时费力。

4、浆料凝固后，容易产生裂隙，需要经常检查，

5、清洗和保养注浆泵、管路非常麻烦，清洗不好将是管堵泵损坏。

技术实现要素：

为了解决传统操作方法上的弊端，本发明提供操作简单，成本低且用工少的煤矿探放水套管止水方法及止水套管。

一种止水套管，其特征是套管的管壁上设有逆时针旋肋；套管的顶部设有堵头，套管的底部设有法兰盘。

煤矿探放水套管止水方法，包括下述步骤：

第一步：自制带左旋焊肋的止水套管，止水套管底部焊接法兰盘，止水套管顶部加一木塞（堵住管头不让锚固剂进入管内）。

第二步：在煤层上打安装孔；

第三步：将锚固剂放入安装孔内；

第四步：将探水钻杆与止水套管连接，利用探水钻杆带动止水套管并将止水套管推人安装孔底部；

第五步：旋转探水钻杆带动止水套管对锚固剂进行搅拌。

第六步：在止水套管法兰盘上安装控制阀门继续探水。

本发明与现有技术方法对比，本发明不需要注浆泵，不需要注浆料，节省人工，经过多工作面近50次试验证明：本发明安装简便、性能可靠、经济实用。

附图说明

图1是现有的煤矿探放水安装的止水套管。

图2是本发明的煤矿探放水安装的止水套管使用状态图。

图3是本发明的煤矿探放水安装的止水套管。

图中，1、注浆管，2、堵塞物，3、工作管，4、岩层或煤层，5、锚固剂，6、旋肋，7、法兰盘，8、套管，9、木塞。

具体实施方式

实施例1：天泰锦辰煤业150103工作面，顺槽放水近200万方，共打8个钻场，每个钻场钻3个眼位，共打放水眼24个。需要两名员工仅需七个工作日完工，对一个新建矿完全能够全部淹没所有巷道，利用此法成功完成放水任务。

具体操作步骤如下：

1.在套管8的管壁焊接逆时针旋肋；在套管8底部焊法兰盘7，在套管8顶部设置木塞9（木塞9堵住套管防止锚固剂进入管内），套管长度为1.6m~6m。套管选用4寸或者6寸无缝钢管。

2.在稳定的岩层（或煤层）上打安装孔，（如果松软可注浆或者打锚杆锚索加固），长度和直径与套管长度配合，安装孔的深度比套管长度短5cm，安装孔的孔径比套管外径大2cm。

3.将15根装有锚固剂的包装袋捆绑在一起并放入安装孔内；将探水钻杆的法兰盘和套管的法兰盘用两条螺栓对角紧固；所述探水钻杆上焊接有法兰盘。

4.将探水钻杆及套管伸入到安装孔内，把凝固剂推到安装孔底部后，开始旋转套管搅拌锚固剂40秒，待凝固后即安装成功。

5.在套管的法兰盘上安装控制阀门继续探水。

如果按照现有的技术工作方法需要5名员工，一人操作注浆泵，一人准备搅拌料，一人链接注浆管，两人安装工作管，如果加长套管就需要三个人往顶上推。注浆凝固时间长达一个小时。5名员工24个放水眼至少需要20个工作日。

本发明需要1人操作钻杆，另1人放置锚固剂；共需2名员工。本发明不需要注浆泵，不需要注浆料，节省人工。

实施例1：天泰锦辰煤业150107工作面，顺槽放水150万方，共打10个钻场，每个钻场钻3个眼位，共打放水眼30个。需要两名员工仅需8个工作日完工，对一个新建矿完全能够全部淹没所有巷道，利用此法成功完成放水任务。

具体操作步骤与实施例1相同。

技术特征：

技术总结
煤矿探放水套管止水方法及止水套管，主要应用于煤矿探、放上层煤采空区积水或者同层煤老空积水的出水控制，包括（1）自制带左旋焊肋的止水套管，止水套管底部焊接法兰盘，止水套管顶部加一木塞；（2）在煤层上打安装孔；（3）将锚固剂放入安装孔内；（4）将探水钻杆与止水套管连接，利用探水钻杆带动止水套管并将止水套管推人安装孔底部；（5）旋转探水钻杆带动止水套管对锚固剂进行搅拌；（6）在止水套管法兰盘上安装控制阀门继续探水。本发明不需要注浆泵，不需要注浆料，节省人工，经过多工作面近50次试验证明，本发明安装简便、性能可靠、经济实用。

技术研发人员：李卫忠
受保护的技术使用者：李卫忠
技术研发日：2017.04.05
技术公布日：2017.08.15