[發(fā)明專利]一種針對(duì)奧陶系灰?guī)r礦區(qū)的尋找及防止礦井滲水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310707960.7
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN103643918A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉永彬;楊濤;杜兵建;董恒義;張才;王越
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大地高科煤層氣工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B33/13
• 分類號(hào): E21B33/13;E21B7/04
• 代理公司: 北京國林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 李桂玲;杜國慶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于礦井水害防治工程的水平定向鉆井技術(shù)，特別涉及一種針對(duì)奧陶系灰?guī)r礦區(qū)的尋找及防止礦井滲水的方法。

背景技術(shù)

隨著煤礦開采不斷向縱深發(fā)展，礦井采掘越來越受到地下水的嚴(yán)重威脅，特別是我國華北型煤礦企業(yè)把礦井防治水工作作為安全生產(chǎn)的首要任務(wù)來做，雖然在井下采取了鉆探和物探等手段，但仍然不能徹底消除隱患，突發(fā)性水害依然發(fā)生。主要原因是深部煤炭資源處于帶壓開采狀態(tài)，奧陶系灰?guī)r含水層儲(chǔ)水量大、水頭壓力高，含水層裂隙發(fā)育，存在隱伏導(dǎo)水構(gòu)造，使得煤礦采掘過程中突水事故頻繁發(fā)生。

隨著一些礦區(qū)或礦井開采時(shí)間的日益增加與開發(fā)強(qiáng)度的不斷擴(kuò)大，礦區(qū)或礦井后備儲(chǔ)量不足、優(yōu)質(zhì)資源逐漸枯竭的問題也愈加突出。

因此，安全、高效地解決下組煤的開采問題迫在眉睫。傳統(tǒng)的疏水降壓開采不僅增大了礦井的廢水排放量和煤炭的生產(chǎn)成本，而且破壞地下水資源和生態(tài)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)奧陶系灰?guī)r礦區(qū)的尋找及防止礦井滲水的方法，利用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)提高煤層底板隔水層的阻水性能實(shí)施帶壓開采。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種針對(duì)奧陶系灰?guī)r礦區(qū)的尋找及防止礦井滲水的方法，首先在煤礦區(qū)劃分出一個(gè)處理滲水的煤礦區(qū)域，其中，所述方法的步驟是：

第一步：在所述煤礦區(qū)域中心用第一鉆頭鉆一個(gè)垂直于地面的第一豎井，豎井的深度是進(jìn)入基巖后8至12米停鉆，下入套管固井，形成第一段固井；

第二步：用第二鉆頭從第一段固井的井底繼續(xù)下鉆直至穿透煤層后5至10米停鉆，下入套管固井，形成第二段固井；

第三步：用第三鉆頭在第二段固井的井底，環(huán)繞井底四周從多個(gè)方向分別斜向繼續(xù)往下鉆形成斜井、直至進(jìn)入奧陶系灰?guī)r后開始水平鉆進(jìn)；

第四步：鉆頭在所述水平鉆進(jìn)的過程中尋找奧陶系灰?guī)r縫隙、封堵縫隙直至到煤礦區(qū)域邊緣；

所述尋找奧陶系灰?guī)r縫隙、封堵縫隙直至到煤礦區(qū)域邊緣的步驟是：

第一步：根據(jù)鉆井液進(jìn)、出鉆頭的流量判斷奧陶系灰?guī)r中否存在縫隙，當(dāng)鉆井液流出的量小于流進(jìn)的量時(shí)，則認(rèn)為鉆頭碰到奧陶系灰?guī)r縫隙，抽出水平鉆進(jìn)鉆頭，放入灌漿管，通過灌漿管向奧陶系灰?guī)r縫隙灌入水泥漿，直至水泥漿從灌漿管源頭冒出；

第二步：取出灌漿管固定水泥漿至少48小時(shí)，放入鉆頭繼續(xù)水平鉆進(jìn)，尋找下一個(gè)縫隙進(jìn)行相同方法的處理直至所述煤礦區(qū)域邊緣。

方案進(jìn)一步是：所述第一鉆頭下鉆使用的鉆井液是密度為1.05～1.10g/cm3的膨潤土泥漿，泥漿泵壓為2-3MPa，所述第二鉆頭使用的鉆井液是密度為1.05～1.10g/cm3的低固相聚合物，泥漿泵壓為4-6MPa，第三鉆頭下鉆使用的鉆井液是密度為1.05～1.10g/cm3的低固相聚合物，泥漿泵壓為6-8MPa。

方案進(jìn)一步是：所述通過灌漿管向奧陶系灰?guī)r縫隙灌入水泥漿的灌漿壓力直至8MPa到水泥漿從灌漿管源頭冒出。

方案進(jìn)一步是：所述環(huán)繞井底四周從多個(gè)方向是環(huán)繞井底四周至少從4個(gè)方向分別斜向繼續(xù)往下鉆、直至進(jìn)入奧陶系灰?guī)r后開始水平鉆進(jìn)，每兩個(gè)相鄰方向的夾角相等。

方案進(jìn)一步是：所述基巖是原地質(zhì)表土層之下的巖石層。

方案進(jìn)一步是：所述斜井是曲率半徑為200m的弧形斜井。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明從地面施工鉆孔，該鉆孔以水平井方式穿越奧陶紀(jì)灰?guī)r地層，該水平井能有效尋找奧陶紀(jì)地層中的突水點(diǎn)，并能有效的探知所鉆井眼范圍內(nèi)地層構(gòu)造變化，為對(duì)突水點(diǎn)的封堵提供更加精確的數(shù)據(jù)，而相對(duì)于直井只能控制局部一點(diǎn)的地質(zhì)構(gòu)造變化情況，水平井的井眼控制精確性、控制范圍廣闊性等更具有優(yōu)勢；其優(yōu)點(diǎn)為：

1、與以往的直井注漿堵漏鉆井相比，水平井多分支堵漏施工確實(shí)減少了人員、設(shè)備、施工占地等費(fèi)用的投入。

2、水平多分支定向井可以使鉆孔連續(xù)在奧陶紀(jì)灰?guī)r地層中水平穿越，探查奧陶紀(jì)灰?guī)r地層中的裂隙、斷層、溶洞、陷落柱等導(dǎo)水構(gòu)造，可以應(yīng)用于礦井水害的防治工程中。

3、可安全高效解決煤礦下組煤的開采問題，提高每層地板隔水層的阻水性能，實(shí)施帶壓開采。

4、能為煤礦開采節(jié)約大量的防治水資金，進(jìn)一步解放煤炭資源量。?

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作一詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1本發(fā)明方法鉆井示意圖；

圖2為本發(fā)明鉆井三維立體投影示意圖。

具體實(shí)施方式