[發明專利]煤層頂板梳狀瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法

有效

• 申請號: 201010574583.0
• 申請日: 2010-12-06
• 公開（公告）號: CN102031950A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 姚寧平;李泉新;石智軍;孫榮軍;田東莊;王毅
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院西安研究院
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B7/06;E21F7/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

一、技術領域

本發明涉及一種煤層頂板瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法，利用孔底回轉動力鉆具和專用造斜器進行煤層頂板下向梳狀分支孔施工，可達到“一孔多用”的目的，實現“采前、采動、采后”綜合抽采瓦斯，大大提高鉆孔抽采瓦斯的效率。

二、背景技術?????

我國是一個以煤為主的能源消費大國，幾乎95%的煤炭資源來自井下開采，煤層賦存條件復雜多變，瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、頂板冒落等動力災害事故時有發生。在煤礦頂板、瓦斯、水害三大災害中，瓦斯事故在重特大事故中占有比例最高，瓦斯災害是制約煤礦生產的最大威脅。在我國可采煤層中，松軟低透煤層占有絕對比例，且隨著煤礦開采深度的不斷延伸，這一比例還將增大，煤礦井下作業的工況條件愈加復雜，施工人員受到的安全威脅也越來越嚴重。松軟煤層由于結構松散，在本煤層鉆進過程中容易出現噴孔、瓦斯突出、孔壁坍塌等孔內事故，鉆孔深度受到很大限制，嚴重制約煤礦安全生產，影響掘進或采煤效率。

三、發明內容

?????本發明的目的是研制一種煤層頂板梳狀瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法，主要針對松軟煤層鉆進過程中容易出現噴孔、瓦斯突出、孔壁坍塌等孔內事故等特點，專門提出一種沿煤層下布置多分支梳狀鉆孔進行瓦斯抽采的鉆進成孔工藝方法，針對性強、操作簡單、容易推廣，可極大地提高頂板高位定向鉆孔抽采瓦斯的效率，為松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔的布置方式提出了新的思路。

本發明提出沿煤層頂板布置近水平高位定向長鉆孔，并在近水平定向孔中由孔底向孔口布置向下多分支梳狀鉆孔進行瓦斯抽采，其鉆孔抽采瓦斯目的有兩方面，第一方面時保證井下作業安全；第二方面是將抽采的瓦斯輸送到地面作為潔凈能源加以利用，可避免松軟突出煤層直接鉆孔事故多、效率低、深度受限的一系列難題，為松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔的布置方式提出了新的思路。不僅能夠提高我國煤炭資源的開采能力，而且能夠避免或減少重大災害事故的發生，對于保障我國煤炭的安全高效開采具有重要意義。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是（為了理解方便，請同時參看附圖及附圖說明，圖中標號放在括號內）：

煤層頂板梳狀瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法，其特征在于：利用孔底回轉動力鉆具和專用封隔造斜器（3）進行煤層頂板（Ⅱ）下向梳狀分支孔施工，施工方法如下步驟：

a．在開采工作面停止線附近巷道頂板（Ⅱ）內布置鉆場，在煤層頂板（Ⅱ）內開孔,?開孔方位指向工作面走向；鉆孔鉆進15m提鉆、擴孔，并安裝封孔管(5)、防噴及氣水分離器(6)，封孔管(5)長度根據圍巖性質確定；

b.安裝完封孔管(5)后進行近水平定向鉆進，采用孔底馬達,配套隨鉆測量裝置進行軌跡控制，使鉆孔軌跡盡量按照設計方向在頂板（Ⅱ）裂隙帶范圍內水平延伸，直到主孔設計深度終孔；

c、主孔終提鉆后，從主孔下入專用封隔造斜器(3)直到孔底，然后再將封隔造斜器(3)提至第一個強制造斜點，調整封隔造斜器(3)斜面和鉆頭工具面方向，使其造斜面朝下方，采用小直徑大彎角的孔底馬達(4)進行造斜鉆進，使鉆孔軌跡保持最小半徑延伸直到煤層(Ⅰ)，為盡量避免煤層(Ⅰ)中卡埋鉆具，應嚴格控制穿煤深度，終孔后必要時可用高壓空氣沖洗鉆孔；采用“后退式”鉆進分支法，同上操作依次完成其它分支孔，最終形成一組多分枝梳狀鉆孔形狀。

d、最后起鉆，在封孔管(5)上安裝瓦斯抽采管路相互連通，完成一組從煤層頂板（Ⅱ）下向梳狀多分支孔的施工。

本發明的技術解決方案還包括：

所述的煤層頂板梳狀瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法，其特征在于：鉆場布置在煤層頂板（Ⅱ）中，主孔（1）直接從煤層頂板（Ⅱ）開孔點?(A)開孔，全孔采用孔底馬達（4）配合隨鉆測量裝置進行定向，嚴格控制鉆孔軌跡的上下偏差，確保軌跡在頂板（Ⅱ）穩定巖層里延伸；鉆孔各個分支孔（2）為向下分布，采用專用封隔造斜器（3）引導小直徑大彎角孔底馬達（4）和專用鉆頭進行造斜分支，分支孔（2）進入煤層（Ⅰ）（目標層）后終孔，煤層（Ⅰ）條件較好時可適當延長孔深；分支孔（2）以向下為主，數量不少于５個，曲率半徑R=50～100m之間。

所述的煤層頂板梳狀瓦斯抽采鉆孔的成孔工藝方法，其特征在于：鉆進沖洗液采用無固相可降解型鉆井液，其性能要求為：鉆井液切力5Pa～20Pa，塑性粘度控制在8～40mPaS可調；漿液塑性粘度在1天時間內保持40～25mPaS，之后的2～3日內自動地降至5mPaS以下，滲透速率達到200ml/h。?

下面換一個方式來描述：