一种膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采方法与流程

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采方法。

背景技术：

近年来，矿井的开采深度不断增加，由此采矿中各类事故发生的次数越来越多，人员的伤亡情况也在递增，其中由于瓦斯涌出量增多带来的爆炸几率不断增大，这严重威胁到矿井的安全生产。因此对煤矿瓦斯进行抽采，尤其是对高位钻孔瓦斯抽放技术的研究和应用迫在眉睫。

高位钻孔在抽放采空区或者是在围岩瓦斯的前提条件下，可以拦截邻近层瓦斯向采空区的运动，并能有效解决回风流及上隅角瓦斯超限的问题。由此可以看出，高位钻孔瓦斯抽放技术适用于采空区、上部围岩以及邻近层的工作面。

煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象，学术界大多倾向于是由于地应力高压瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用而产生的，这种学说所采用的瓦斯抽放方法主要有平行孔抽放、大直径钻孔抽放等。

当煤层之中存在膨胀性岩层时，常用的高位钻孔开采由于倾斜穿过膨胀性岩层，可能会导致膨胀性岩层垮塌，堵塞钻孔，影响瓦斯抽采工作。因此，目前需要一种能够解决采空区顶部存在膨胀岩层时常规钻孔作业抽采瓦斯导致的膨胀岩层崩解影响瓦斯抽采的瓦斯抽采方法。

技术实现要素：

针对目前现有技术中对于存在膨胀岩层的煤层进行瓦斯抽采时存在的技术问题，本发明提出了一种膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采方法。

一种膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采方法，包括以下步骤：

步骤一，在回风巷道内布置钻场，利用钻机垂直向煤层顶板施工钻孔。

步骤二，当钻机到达膨胀岩层时，垂直向上钻孔，穿过膨胀岩层。

步骤三，当钻机钻孔穿过膨胀岩层后，对已钻钻孔进行扩孔操作，形成第一孔段。

步骤四，对第一孔段进行下套管作业，并用水泥浆进行固管。

步骤五，沿第一孔段利用造斜钻具继续钻进，形成具有一定倾斜弧度的第二孔段。

步骤六，第二孔段钻孔结束后进行下套管作业，并用水泥浆固管。

步骤七，沿第二孔段继续向煤层内部延伸钻孔，并且保证钻孔斜度与煤层倾角保持一致，形成与煤层倾角平行的第三孔段。

步骤八，将瓦斯抽采管依次穿过第一孔段、第二孔段和第三孔段，并用聚氨酯对钻孔孔口进行密封。

步骤九：将瓦斯抽采管与抽采装置连通，进行瓦斯抽采作业。

进一步的，步骤一中可同时或依次向煤层顶板施工多组钻孔，钻孔的排布和数量依据具体煤层瓦斯计算含量而定。

进一步的，步骤二中，穿过膨胀岩层的钻孔与膨胀岩层需保持垂直关系，并且垂直误差范围需在5°以内。

进一步的，步骤五中的造斜钻具包括钻头和弯接头，所述弯接头由多段连接而形成所需的倾斜弧度。

进一步的，瓦斯抽采管采用橡胶软管连接形成。

进一步的，套管为钢制套管。

有益效果：

本发明解决了目前煤矿瓦斯抽采中，当煤层之中存在膨胀性岩层时，常用的高位钻孔开采由于倾斜穿过膨胀性岩层，可能会导致膨胀性岩层垮塌，堵塞钻孔，影响瓦斯抽采工作的技术问题。

本发明将瓦斯抽采钻孔分为三个孔段分别施工，并且第一孔段与膨胀岩层的垂直度控制在一定的误差范围之内，保证了膨胀岩层钻孔钻进时的稳定性。

本发明在位于膨胀岩层中的第一孔段钻孔结束后进行扩孔保证了后续的具有一定倾斜角度的第二孔段下造斜钻具的施工孔径，第一孔段扩孔后进行下套管并利用水泥浆固管，更进一步的保证了膨胀岩层的稳定性，防止岩层垮塌堵塞钻孔。

本发明采用造斜钻具钻进第二孔段，利用多段弯接头连接以保证所需的倾斜角度，且在第二孔段钻孔结束后也进行下套管并利用水泥浆固管，如此防止与膨胀岩层顶部接触煤层的部分松动和垮塌，进一步提高了膨胀岩层的稳定性。

本发明的第三孔段钻孔为在煤层内部延伸，并且钻孔斜度与煤层倾角保持一致，保证了瓦斯抽采的最大效率。

附图说明

图1为钻孔施工示意图。

图2为本发明的膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采施工示意图。

图3为造斜钻具结构示意图。

图中，1-套管，2-回风巷道，3-聚氨酯，4-膨胀岩层，5-煤层，6-抽采装置，7-钻头，8-弯接头，9-第一孔段，10-第二孔段，11-第三孔段，12-瓦斯抽采管。

具体实施方式

以下参照附图1-3及实施例对本发明进行详细的说明：

如图1-3所示，本发明的一种膨胀岩层高位平行钻孔瓦斯抽采方法，包括以下步骤：

步骤一，在回风巷道2内布置钻场，利用钻机垂直向煤层顶板施工钻孔。

步骤二，当钻机到达膨胀岩层4时，垂直向上钻孔，穿过膨胀岩层4。

步骤三，当钻机钻孔穿过膨胀岩层4后，对已钻钻孔进行扩孔操作，形成第一孔段9。

步骤四，对第一孔段9进行下套管作业，并用水泥浆进行固管。

步骤五，沿第一孔段9利用造斜钻具继续钻进，形成具有一定倾斜弧度的第二孔段10。

步骤六，第二孔段10钻孔结束后进行下套管作业，并用水泥浆固管。

步骤七，沿第二孔段10继续向煤层5内部延伸钻孔，并且保证钻孔斜度与煤层倾角保持一致，形成与煤层倾角平行的第三孔段11。

步骤八，将瓦斯抽采管12依次穿过第一孔段9、第二孔段10和第三孔段11，并用聚氨酯3对钻孔孔口进行密封。

步骤九：将瓦斯抽采管12与抽采装置6连通，进行瓦斯抽采作业。

在一个或多个实施例中，步骤一中可同时或依次向煤层顶板施工多组钻孔，钻孔的排布和数量依据具体煤层瓦斯计算含量而定。

在一个或多个实施例中，步骤二中，穿过膨胀岩层4的钻孔与膨胀岩层4需保持垂直关系，并且垂直误差范围需在5°以内。

在一个或多个实施例中，步骤五中的造斜钻具包括钻头7和弯接头8，所述弯接头8由多段连接而形成所需的倾斜弧度。

在一个或多个实施例中，瓦斯抽采管12采用橡胶软管连接形成。

在一个或多个实施例中，套管1为钢制套管。

本发明解决了目前煤矿瓦斯抽采中，当煤层之中存在膨胀性岩层时，常用的高位钻孔开采由于倾斜穿过膨胀性岩层，可能会导致膨胀性岩层垮塌，堵塞钻孔，影响瓦斯抽采工作的技术问题。

本发明将瓦斯抽采钻孔分为三个孔段分别施工，并且第一孔段与膨胀岩层的垂直度控制在一定的误差范围之内，保证了膨胀岩层钻孔钻进时的稳定性。

本发明在位于膨胀岩层中的第一孔段钻孔结束后进行扩孔保证了后续的具有一定倾斜角度的第二孔段下造斜钻具的施工孔径，第一孔段扩孔后进行下套管并利用水泥浆固管，更进一步的保证了膨胀岩层的稳定性，防止岩层垮塌堵塞钻孔。

本发明采用造斜钻具钻进第二孔段，利用多段弯接头连接以保证所需的倾斜角度，且在第二孔段钻孔结束后也进行下套管并利用水泥浆固管，如此防止与膨胀岩层顶部接触煤层的部分松动和垮塌，进一步提高了膨胀岩层的稳定性。

本发明的第三孔段钻孔为在煤层内部延伸，并且钻孔斜度与煤层倾角保持一致，保证了瓦斯抽采的最大效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。