一种预防矿井井下套管破断的方法与流程

1.本发明涉及矿井井下安全领域，具体涉及一种预防矿井井下套管破断的方法。


背景技术：

2.矿井下施工大量的钻孔用于含水层水位监测、地质构造探测、含水层富水情况探测、地质灾害治理等。比如在矿井防治水方面施工的钻孔，按照《煤矿安全规程》、《煤矿防治水细则》等规定，为了保证施工过程安全，保证钻孔施工过程可控，要求钻孔安装套管，并根据探测含水层水压数据，对套管长度进行了严格的规定。
3.套管一般为钢管，分节采用丝扣连接，套管与孔壁围岩之间常采用水泥浆固结在一起。近年来套管断裂现象时有发生，比如兴隆庄煤矿井下o2-7孔奥灰水位监测孔套管突然断裂，钻孔出水无法控制，矿井总涌水量突然增大，造成排水紧张局面。根据研究及探测发现，套管断裂主要由于巷道围岩变形，松动圈发育引起，断裂位置一般在松动圈边缘，松动圈发育厚度一般在巷道宽度0.5-1.0倍之间，比如巷道宽度5m，松动圈的厚度一般为2.5-5m，巷道内钻孔套管的断裂位置在2.5-5m之间。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种预防矿井井下套管破断的方法，其采用了泄压与加固相结合、内泄外固的思路，主要用于现用的井下孔套管破断的预防，其原理简单，操作方便、安全有效。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种预防矿井井下套管破断的方法，包括以下步骤：
7.s1、在需要预防套管破断的原钻孔周边施工若干个泄压钻孔，用于减弱套管与地层围岩的连接，泄压钻孔方向与原钻孔方向一致并且其孔深超过原钻孔所在巷道的宽度；
8.s2、在泄压钻孔外围采用若干锚索锚固原钻孔周边的围岩，减弱套管周边巷道围岩的变形，锚索孔延伸方向与原钻孔方向一致并且其深度为巷道宽度1.5倍以上，保证锚索头锚固于稳定岩层上。
9.优选地，其特征在于，步骤s1中泄压钻孔直径28～42mm，泄压钻孔孔深超过原钻孔所在巷道的宽度0.5m。
10.优选地，其特征在于，步骤s1中泄压钻孔延伸方向与原钻孔方向一致，在避开原钻孔孔口法兰及阀门的情况下，泄压钻孔开孔点尽量靠近套管并采用多圈布置，泄压钻孔之间的间距控制在10
±
0.5cm。
11.优选地，其特征在于，步骤s2中锚索选用常规矿用钢锚索，采用树脂锚固剂在端部锚固。
12.优选地，其特征在于，步骤s2中锚索孔数量根据巷道底鼓幅度的大小、所采用锚索的抗拔能力、巷道所处的地压环境综合确定，锚索间距控制在0.5-1.0m。
13.本发明的有益效果在于：采用此方法后，在巷道由于地应力而发生变形、底鼓时，
泄压钻孔可增大套管周边岩层的变形能力，加固锚索的锚固力作用，可减小套管周边岩层的变形，从而减小围岩变形及变形对套管的影响，以预防套管的破断。另外，此方法应用时，钻孔可正常使用。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明实施例提供的泄压钻孔位置示意图。
16.附图标记说明：
17.1、泄压钻孔；2、锚索；3、套管。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1所示，一种预防矿井井下套管破断的方法，包括以下步骤：
20.s1、在需要预防套管3破断的原钻孔周边采用锚杆钻机施工泄压钻孔1若干个，主要用于减弱套管3与地层围岩的连接；
21.泄压钻孔1直径28～42mm，泄压钻孔1孔深需超过需要预防套管3破断原钻孔所在巷道的宽度，以超过0.5m为宜，比如巷道宽度4m，则泄压钻孔1孔深为4.5m；
22.泄压钻孔1延伸方向与原钻孔方向一致，在避开需要原钻孔孔口法兰及阀门的情况下，泄压钻孔1开孔点尽可能靠近套管3，采用多圈布置，泄压钻孔1间距控制在10cm，防止打钻过程中泄压钻孔歪斜串孔，而导致泄压钻孔卡钻无法成孔。
23.s2、在泄压钻孔1之外，距离套管3更远的位置，采用锚索2锚固原钻孔周边的围岩，减弱套管3周边巷道围岩的变形(底板主要为底鼓，巷道为收敛)。
24.锚索孔延伸方向与原钻孔一致，锚索孔采用锚索钻机施工，锚索孔深度需超过巷道宽度的1.5倍以上，保证锚索头锚固于稳定岩层上。
25.锚索2选用常规矿用钢锚索，采用树脂锚固剂在端部锚固。锚索孔数量根据巷道底鼓幅度的大小、所采用锚索2的抗拔能力、巷道所处的地压环境综合确定。锚索2间距控制在0.5-1.0m。
26.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.一种预防矿井井下套管破断的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、在需要预防套管(3)破断的原钻孔周边施工若干个泄压钻孔(1)，用于减弱套管(3)与地层围岩的连接，泄压钻孔(1)方向与原钻孔方向一致并且其孔深超过原钻孔所在巷道的宽度；s2、在泄压钻孔(1)外围采用若干锚索(2)锚固原钻孔周边的围岩，减弱套管(1)周边巷道围岩的变形，锚索孔延伸方向与原钻孔方向一致并且其深度为巷道宽度1.5倍以上，保证锚索头锚固于稳定岩层上。2.如权利要求1所述的一种预防矿井井下套管破断的方法，其特征在于，步骤s1中泄压钻孔(1)直径28～42mm，泄压钻孔(1)孔深超过原钻孔所在巷道的宽度0.5m。3.如权利要求1所述的一种预防矿井井下套管破断的方法，其特征在于，步骤s1中泄压钻孔(1)延伸方向与原钻孔方向一致，在避开原钻孔的孔口法兰及阀门的情况下，泄压钻孔(1)开孔点尽量靠近套管(3)并采用多圈布置，泄压钻孔(1)之间的间距控制在10
±
0.5cm。4.如权利要求1所述的一种预防矿井井下套管破断的方法，其特征在于，锚索(2)选用常规矿用钢锚索，采用树脂锚固剂在端部锚固。5.如权利要求1所述的一种预防矿井井下套管破断的方法，其特征在于，锚索(2)间距控制在0.5-1.0m。

技术总结
本发明公开了一种预防矿井井下套管破断的方法，其步骤包括在需要预防套管破断的原钻孔周边施工若干个泄压钻孔、在泄压钻孔外围采用若干锚索锚固原钻孔周边的围岩，保证锚索头锚固于稳定岩层上，采用此方法后，在巷道由于地应力而发生变形、底鼓时，泄压钻孔可增大套管周边岩层的变形能力，加固锚索的锚固力作用，可减小套管周边岩层的变形，从而减小围岩变形及变形对套管的影响，以预防套管的破断。另外，此方法应用时，钻孔可正常使用。钻孔可正常使用。钻孔可正常使用。


技术研发人员：刘海全 侯俊华 张冬 刘峰建 钱自卫 孟凡贞 吕文茂 王磊 周恒心 蔡逢华
受保护的技术使用者：兖矿能源集团股份有限公司
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/10