一种已施工钻孔孔口管破断防治方法与流程

1.本发明涉及井下钻孔安全领域，具体涉及一种已施工钻孔孔口管破断防治方法。


背景技术：

2.矿山井下及地下工程中施工的水害探测、监测、水害治理的钻孔均安装有孔口管。孔口管一般为地质套管，采用水泥浆液与围岩固结为一体。常规下套管的方式为先钻孔至一定深度，再下放孔口管，采用水泥浆固管，浆液固化后，原孔扫孔延伸一定深度，进行耐压试验，试验合格后，孔口安装防喷阀门，最后用次一级直径的钻头套孔延伸至设计深度，以完成钻孔的施工。后期可通过孔口管上安装的阀门对孔内水进行控制。
3.当前用于探测、水害治理的钻孔使用的时间较短，一般短时间就会被启封。而用于井下水位监测的钻孔使用实际较长，有的甚至应用到矿井闭坑之后，长达几十年，甚至上百年。为此必须保证钻孔孔口管的安全性，长期不发生破断、漏水的现象。而现实是井下钻孔孔口管断裂现象时有发生。钻孔孔口管发生断裂主要由于钻孔所在巷道围岩变形引起，比如巷道的底鼓，很容易造成底板钻孔的孔口管断裂。根据松动圈理论，巷道围岩在松动圈范围内变形幅度大，而钻孔孔口管断裂正式发生在松动圈范围内。根据大量研究及实测成果，巷道松动圈发育厚度一般在巷道宽度范围内，即孔口管断裂的深度一般小于巷道的宽度。


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已施工钻孔孔口管破断防治方法，其对现有的原孔口管增加了一层安全保护，即使原孔口管发生了破断，也不会引起套管破断，通过安装的套管进行保护，而不发生水害事故。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.本发明提供一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，包括以下步骤：
7.s1、选取与钻孔适配的套管，套管顶部螺纹连接短节套管，套管底部螺纹连接尾节套管，套管外围嵌套有橡胶套；
8.s2、排查矿井的排水能力，保证矿井能够安全排出打开阀门后钻孔增加的涌水量；
9.s3、拆除钻孔上的监测仪器以及阀门，使钻孔处于敞口涌水状态；
10.s4、在钻孔的原孔口管中下放套管到设定深度，套管与原孔口管内壁之间形成环形腔，短节套管露出钻孔外并螺纹连接法兰盘，法兰盘与原孔口管顶部固定后将环形腔顶部密封，使得钻孔内的水从套管中涌出，环形腔内的水处于静水状态；
11.s5、法兰盘上开有连通环形腔的孔眼，孔眼连接注浆泵向环形腔内注入浆液，注浆时先注水泥单液浆，待钻孔中的涌水中有浆液返出时，换注絮凝速度快的水泥-水玻璃双液浆，水泥-水玻璃双液浆的注浆量达到环形腔空间的5倍后停止注浆；
12.s6、待浆液固化后，拆除法兰盘和短节套管，在套管顶部连接长节套管，长节套管上连接第二法兰盘；
13.s7、在第二法兰盘上安装阀门、监测设备，恢复钻孔监测功能。
14.优选地，步骤s1中的套管由多节管路螺纹连接组成，每节管路长1m。
15.优选地，步骤s1中的套管总长超过钻孔所在巷道宽度1m，套管外径小于原孔口管内径2cm。
16.优选地，步骤s1中尾节套管外径小于原孔口管内径1cm。
17.优选地，短节套管长度为10cm，长节套管长度30cm；
18.优选地，橡胶套的厚度为0.5cm，橡胶套安装时套管外部涂润滑油。
19.本发明的有益效果在于：本发明原理简单，现场实施较方便，实施过程较安全，利用注浆液和套管对现有的原孔口管增加了一层安全保护；实施后即使原孔口管发生了破断，也不会引起套管破断，通过安装的套管进行保护，而不发生水害事故。
附图说明
20.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。
21.图1为本发明实施例提供的套管安装短节套管的结构示意图；
22.图2为本发明实施例提供的套管安装长节套管的结构示意图。
23.1、法兰盘；2、螺栓；3、套管；4、原孔口管；5、橡胶套；6、尾节套管；61、外螺纹面；7、接头；8、长节套管；9、水泥-水玻璃双液浆。
具体实施方式
24.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。
25.如图1至图2所示，一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，包括以下步骤：
26.s1、选取与钻孔适配的套管3，套管3顶部螺纹连接短节套管，套管3底部螺纹连接尾节套管6，套管3外围嵌套有橡胶套5；
27.套管3由多节管路螺纹连接组成，每节管路长1m；
28.套管3总长超过钻孔所在巷道宽度1m，或超过巷道松动圈可能发育厚度1.0m，即套管3的长度超过原孔口管4可能的最大断裂深度1m；
29.套管3外径小于原孔口管内径2cm；
30.尾节套管6外径小于原孔口管4内径1cm；尾节套管6外壁设有外螺纹面61，以增加水泥-水玻璃双液浆的接触面积，增加固管稳固性；
31.短节套管长度为10cm；
32.橡胶套5的厚度为0.5cm，橡胶套5安装时套管3外部涂润滑油；
33.s2、排查矿井的排水能力，保证矿井能够安全排出打开阀门后钻孔增加的涌水量；
34.s3、拆除钻孔上的监测仪器以及阀门，使钻孔处于敞口涌水状态；
35.s4、在钻孔的原孔口管4中下放套管3到设定深度，套管3与原孔口管4内壁之间形
成环形腔，短节套管露出钻孔外并螺纹连接法兰盘1，法兰盘1与原孔口管4顶部通过螺栓2固定后将环形腔顶部密封，使得钻孔内的水从套管3中涌出，环形腔内的水处于静水状态；
36.s5、法兰盘1上开有连通环形腔的孔眼，孔眼连接接头7，接头7连接注浆泵向环形腔内注入浆液，注浆时先注水泥单液浆，待钻孔中的涌水中有浆液返出时，换注絮凝速度快的水泥-水玻璃双液浆9，水泥-水玻璃双液浆9的注浆量达到环形腔空间的5倍后停止注浆；
37.s6、待浆液固化后，拆除法兰盘1和短节套管，在套管3顶部连接长节套管8，长节套管8上连接第二法兰盘；长节套管8长度30cm,为了允许原孔口管4向上滑动；
38.s7、在第二法兰盘上安装阀门、监测设备，恢复钻孔监测功能。
39.采用此方法，当巷道钻孔位置底板底鼓时，围岩变形拉动原孔口管，造成原孔口管受拉。在原孔口管受拉的过程中由于原孔口管与套管之间橡胶套的变形滑移作用，不会同时拉动套管变形，如此可保证套管不被破断。即使原孔口管被拉断，套管也不会发生断裂，如此可保证孔内水被有效控制。
40.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：
1.一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、选取与钻孔适配的套管(3)，套管(3)顶部螺纹连接短节套管，套管(3)底部螺纹连接尾节套管(6)，套管(3)外围嵌套有橡胶套(5)；s2、排查矿井的排水能力，保证矿井能够安全排出打开排水阀门后钻孔增加的涌水量；s3、拆除钻孔上的监测仪器以及阀门，使钻孔处于敞口涌水状态；s4、在钻孔的原孔口管(4)中下放套管(3)到设定深度，套管(3)与原孔口管(4)内壁之间形成环形腔，短节套管露出钻孔外并螺纹连接法兰盘(1)，法兰盘(1)与原孔口管(4)顶部固定后将环形腔顶部密封，使得钻孔内的水从套管(3)中涌出，环形腔内的水处于静水状态；s5、法兰盘(1)上开有连通环形腔的孔眼，孔眼连接注浆泵向环形腔内注入浆液，注浆时先注水泥单液浆，待钻孔中的涌水中有浆液返出时，换注水泥-水玻璃双液浆(9)，水泥-水玻璃双液浆(9)的注浆量达到环形腔空间的5倍后停止注浆；s6、待浆液固化后，拆除法兰盘(1)和短节套管，在套管(3)顶部连接长节套管(8)，长节套管(8)上连接第二法兰盘(1)；s7、在第二法兰盘(1)上安装阀门、监测设备，恢复钻孔监测功能。2.如权利要求1所述的一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，步骤s1中的套管由多节管路螺纹连接组成，每节管路长1m。3.如权利要求1所述的一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，步骤s1中的套管(3)总长超过钻孔所在巷道宽度1m，套管(3)外径小于原孔口管(4)内径2cm。4.如权利要求3所述的一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，步骤s1中尾节套管(6)外径小于原孔口管(4)内径1cm。5.如权利要求4所述的一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，短节套管长度为10cm，长节套管(8)长度30cm。6.如权利要求5所述的一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其特征在于，橡胶套(5)的厚度为0.5cm，橡胶套(5)安装时套管(3)外部涂润滑油。

技术总结
本发明公开了一种已施工钻孔孔口管破断防治方法，其在原孔口管内增设一个套管，并在套管与原孔口管内壁之间的环向腔体内注浆形成额外保护层，本方法原理简单，现场实施较方便，实施过程安全，对现有的原孔口管增加了一层安全保护；实施后即使原孔口管发生了破断，也不会引起套管破断，通过安装的套管进行保护，而不发生水害事故。而不发生水害事故。而不发生水害事故。


技术研发人员：侯俊华 刘海全 张冬 刘峰建 钱自卫 吕文茂 孟凡贞 赵迎春 蔡逢华 庞世界
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