一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法.pdf

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法。本发明首先进行湿式钻进得到瓦斯抽采钻孔，然后在退杆过程中发泡混凝土料浆由注浆泵、钻机水龙头沿钻杆注入注浆钻头，最终由注浆钻头排出到钻孔内部完成充填，当一根钻杆撤出后，停止注浆，重复进行退杆-注浆-清洗，直至钻杆退至剩余长度为10m处时，停止注浆，将钻杆全部取出并清洗，将直径小于钻孔直径的预制PVC管插入钻孔中，采用封孔剂对PVC管路进行封孔，封孔长度为PVC管全长。本发明能保证支护体与煤体紧密贴合，保证抽采孔隙足够多的松软煤层抽采钻孔施工方法，最终消除松软煤层安全事故，提高抽采效率。

1.  一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）将钻机水龙头与煤矿井下供水管路连接，钻机钻头选用专用注浆钻头，在低渗透松软煤层上进行湿式钻进，当钻头达到预定位置时，进行扫孔排渣，得到瓦斯抽采钻孔；
（2）在发泡混凝土生成罐中，将发泡混凝土组成材料粉煤灰、水泥、发泡剂和速凝剂搅拌发泡，形成发泡混凝土料浆，将钻机水龙头与注浆泵通过高压注浆管连接，打开发泡混凝土生成罐与注浆泵之间的阀门和钻机水龙头阀门；
（3）开启钻机进行退杆，退杆过程中进行注浆，发泡混凝土料浆由注浆泵、钻机水龙头沿钻杆注入注浆钻头，最终由注浆钻头排出到钻孔内部完成充填，根据钻杆退杆速度调节注浆泵流量，单根钻杆退出注浆时间为30s；
（4）当一根钻杆撤出后，停止注浆，关闭注浆泵和钻机水龙头，拆掉钻杆，将钻杆内的泥浆采用气泵重新压回到发泡混凝土生成罐中，清洗钻杆，重新连接钻机水龙头和钻孔内的钻杆，进行第二次退杆，重复进行退杆-注浆-清洗，直至钻杆退至剩余长度为10m处时，停止注浆，将钻杆全部取出并清洗，将直径小于钻孔直径的预制PVC管插入钻孔中，PVC管在煤壁外一端留有丝扣，采用封孔剂对PVC管路进行封孔，封孔长度为PVC管全长。

2.  根据权利要求1所述的一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法，其特征在于所述的发泡混凝土浆料是一种多孔介质，具有透气性、可流动性、渗透性，其凝固为5-10分钟，抗压强度为1-2MPa。

3.  根据权利要求1所述的一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法，其特征在于所述的专用注浆钻头内部中空，钻头外壁留有导通内部的注浆孔，钻头内部设有防止浆体回流的半圆形旋片。

一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法。
背景技术
在高瓦斯矿井中，煤与瓦斯突出的发生对矿工生命造成了极大的威胁。近年来我国科研工作者在瓦斯治理方面进行了大量研究，通过开采保护层开采配合钻孔抽采的方法使矿井瓦斯灾害得到了有效控制。大量研究表明，抽采钻孔质量的高低，对于能否提高抽采效率具有重要作用。
在我国特别是两淮地区存在大量松软煤层，这类煤层主要特征表现为煤层透气性低，松软易塌孔，研究松软煤层抽采钻孔防塌孔技术，对于实验松软煤层瓦斯有效抽采至关重要。
    现有技术中对于抽采钻孔防塌孔方法研究较少，主要采用钻杆内下筛管技术，在未撤钻前下入筛管，撤钻后筛管留在煤层中，起到护孔作用。该方法操作简单，易于实现，但存在如下问题：由于采用不提钻下筛管，钻杆内部空间的限制，筛管直径受到明显制约，同时下入筛管与钻孔间贴合不紧密，容易想成漏风；筛管对形成钻孔未能进行及时支护，塌孔易导致筛管挤压变形，抽采通道堵塞；筛管孔隙结构较少，筛孔堵塞后对应段抽采失效。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔方法，目的是利用钻孔自身成孔特点和自稳特征，达到有效护孔并能保证支护体与煤体紧密贴合，保证抽采孔隙足够多的松软煤层抽采钻孔施工方法，最终消除松软煤层安全事故，提高抽采效率。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）将钻机水龙头与煤矿井下供水管路连接，钻机钻头选用专用注浆钻头，在低渗透松软煤层上进行湿式钻进，当钻头达到预定位置时，进行扫孔排渣，得到瓦斯抽采钻孔；
（2）在发泡混凝土生成罐中，将发泡混凝土组成材料粉煤灰、水泥、发泡剂和速凝剂搅拌发泡，形成发泡混凝土料浆，将钻机水龙头与注浆泵通过高压注浆管连接，打开发泡混凝土生成罐与注浆泵之间的阀门和钻机水龙头阀门；
（3）开启钻机进行退杆，退杆过程中进行注浆，发泡混凝土料浆由注浆泵、钻机水龙头沿钻杆注入注浆钻头，最终由注浆钻头排出到钻孔内部完成充填，根据钻杆退杆速度调节注浆泵流量，单根钻杆退出注浆时间为30s；
（4）当一根钻杆撤出后，停止注浆，关闭注浆泵和钻机水龙头，拆掉钻杆，将钻杆内的泥浆采用气泵重新压回到发泡混凝土生成罐中，清洗钻杆，重新连接钻机水龙头和钻孔内的钻杆，进行第二次退杆，重复进行退杆-注浆-清洗，直至钻杆退至剩余长度为10m处时，停止注浆，将钻杆全部取出并清洗，将直径小于钻孔直径的预制PVC管插入钻孔中，PVC管在煤壁外一端留有丝扣，采用封孔剂对PVC管路进行封孔，封孔长度为PVC管全长。
所述的发泡混凝土浆料是一种多孔介质，具有透气性、可流动性、渗透性，其凝固为5-10分钟，抗压强度为1-2MPa。
所述的专用注浆钻头内部中空，钻头外壁留有导通内部的注浆孔，钻头内部设有防止浆体回流的半圆形旋片。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
（1）本发明的充填护孔方法保证了护孔介质，即发泡混凝土与瓦斯抽采孔壁紧密贴合，消除了原有的PVC支护管壁与孔壁贴合不紧造成的漏气现象；
    （2）本发明的注浆钻头中设有半圆形旋片，保证了注浆过程中料浆不会回流；
（3）本发明的充填护孔方法增加了全孔抽采的有效断面积，增加的有效断面积保证了即使钻孔部分外边面被堵塞，其他地方仍然能够继续抽采，增加的抽采面积还能保证最大限度的抽采，而现有的护孔方法是在钻孔内放置PVC管，并在PVC管上钻孔进行抽采，这样当PVC管钻孔被堵了后就失去了抽采作用；
（4）本发明的充填护孔方法中的护孔介质发泡混凝土为多孔介质，保证了抽采筛孔不被堵死失去抽采作用。
附图说明
图1是本发明的针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔装置示意图；
图2是本发明最终的充填护孔效果示意图；
图3是注浆钻头的结构示意图；
图4是图3的A-A截面图；
图5是图3的B-B截面图；
其中：1：发泡混凝土生成罐；2：注浆泵；3：钢箍；4：高压注浆管；5：阀门；6：钻机水龙头；7：钻杆卡盘；8：煤壁；9：钻杆；10、钻孔壁；11：注浆钻头；12：发泡混凝土；13：封孔剂；14：PVC管；15：半圆形旋片；16：注浆孔。
具体实施方式
本发明实施例中以煤层倾向顺层钻孔长度100m为例，钻孔直径φ94mm进行说明。
涉及的针对低渗透松软煤层瓦斯抽采钻孔的充填护孔装置如图1所示，包括发泡混凝土生成罐1、注浆泵2、高压注浆管4和注浆钻头11；
发泡混凝土生成罐1实现了充填介质浆体的制作，在发泡混凝土生成罐1内加入水泥、发泡剂、粉煤灰和速凝剂，充分搅拌后得到发泡混凝土料浆备用；
注浆泵2入口通过短管与发泡混凝土生成罐1出浆口连接，接口采用钢箍3进行压紧，在短管上设有阀门5，注浆泵2另一端通过高压软管连接，高压软管配有钻机水龙头6接头，注浆钻头11为含有注浆孔的中空钻头，注浆钻头11在钻杆9带动下钻进煤壁8，在钻杆9上设有卡盘7 ；
所述的专用注浆钻头内部中空，钻头外壁留有导通内部的注浆孔16，钻头内部设有防止浆体回流的半圆形旋片15。
采用上述装置进行充填护孔按照以下步骤进行：
（1）将钻机水龙头6与煤矿井下供水管路连接，钻机钻头选用专用注浆钻头11，在低渗透松软煤层上进行湿式钻进，当钻头达到预定位置时，进行扫孔排渣，得到瓦斯抽采钻孔；
（2）在发泡混凝土生成罐1中，将发泡混凝土组成材料粉煤灰、水泥、发泡剂和速凝剂搅拌发泡，形成料浆，将钻机水龙头6与注浆泵2通过高压注浆管4连接，打开发泡混凝土生成罐1与注浆泵2之间的阀门5和钻机水龙头阀门5；
（3）开启钻机进行退杆，退杆过程中进行注浆，根据钻杆9退杆速度调节注浆泵2流量，单根钻杆9退出注浆时间为30s；
（4）当一根钻杆撤出后，停止注浆，关闭注浆泵2和钻机水龙头6，拆掉钻杆，将钻杆内的泥浆采用气泵重新压回到发泡混凝土生成罐中，清洗钻杆，重新连接钻机水龙头6和钻孔内的钻杆9，进行第二次退杆，重复进行退杆-注浆-清洗，直至钻杆9退至剩余长度为10m处时，停止注浆，将钻杆9全部取出并清洗，将直径小于钻孔直径的预制PVC管14插入钻孔中，依次通过螺纹接口连接PVC管，PVC管14在煤壁8外一端留有丝扣，采用封孔剂聚氨酯和水泥对PVC管路13进行封孔，封孔长度为PVC管全长8m，如图2所示。