[發(fā)明專利]一種以煤巖屑為封孔材料封堵瓦斯抽采鉆孔的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510076302.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104790900A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高明忠;謝晶;張茹;徐曉煉;邱志強;李圣偉;譚強
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: E21B33/10
• 分類號: E21B33/10;E21F7/00
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責任公司 51202
• 代理人: 黃幼陵;郭萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于礦山安全技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以煤巖屑為封孔材料封堵瓦斯抽采孔的方法。

背景技術(shù)

瓦斯一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的主要因素，隨著煤礦開采深度的增加，瓦斯災害會越來越明顯，大量的淺部低瓦斯礦井在逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦咄咚沟V井，瓦斯事故的起數(shù)和致死率都呈逐年上升的態(tài)勢。瓦斯對大氣環(huán)境的破壞也十分嚴重，瓦斯對臭氧層的破壞能力是CO₂的7倍，其產(chǎn)生的溫室效應為CO₂的21倍。同時，瓦斯也是一種清潔、高效和安全的新型能源。對瓦斯進行有效的治理，不但對煤礦安全和環(huán)境保護具有重要意義，而且還能緩解能源需求日益緊張的局面。當前瓦斯治理的措施較多，這些措施都需要在煤層中鉆取鉆孔并抽采瓦斯，鉆孔的封孔質(zhì)量是影響瓦斯抽采效率、瓦斯抽采濃度和抽采量的關(guān)鍵因素。

CN102877882A公開了一種封堵瓦斯抽采孔的方法，其步驟如下：在煤體上鉆取鉆孔并在鉆孔內(nèi)安裝瓦斯抽采管，在瓦斯抽采管的兩端設(shè)置布質(zhì)聚氨酯封孔袋，封孔袋中預先填充有聚氨酯發(fā)泡材料，在靠近孔口的封孔袋內(nèi)預埋伸入封孔段空間內(nèi)的注漿管，將封孔料用水調(diào)制成封孔漿料，采用注漿設(shè)備將封孔漿料通過注漿管注入封堵段空間內(nèi)即完成瓦斯抽采孔的封堵。所述封孔材料由53～60wt％的硫鋁熟料、10～17wt％的鋁酸鈣粉，20～27wt％的硬石膏、5～12wt％的白灰和5～9wt％的外加混合劑混合后粉磨至粒度大于200目的粉料組成，外加混合劑由碳酸鋰、硼砂、鋁粉、聚丙烯酰胺、聚合氯化鋁、硫代硫酸鈉和氟化鈉混合而成。該方法存在以下不足：(1)使用的封孔材料的配方十分復雜，而且配方中的組分都是封孔現(xiàn)場沒有的，須事先按比例配料并運輸至現(xiàn)場，配料操作繁瑣，封孔材料本身的價格不便宜、再加上運輸?shù)暮馁M的費用，導致該方法的封孔成本過高。(2)采用注漿設(shè)備將封孔漿料泵入封堵段空間內(nèi)，封孔漿料的泵入量難以控制，并且不同的煤巖體能承受的注漿壓力是不同的，泵入量過少會造成封孔不完全，泵入量過多會造成封堵段空間壓力過高，導致煤巖體的裂隙擴張、裂隙數(shù)量增加，而煤巖體的裂隙擴張和增加在瓦斯治理中是應當盡量避免的，這些都會對封孔質(zhì)量造成不利的影響。(3)鉆孔的鉆取與封孔操作是分開進行的，不利于操作的簡化，鉆取鉆孔時產(chǎn)生的煤巖屑和冷卻鉆頭用水從鉆孔中排出后即被廢棄，造成了資源的浪費。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以煤巖屑為封孔材料封堵瓦斯抽采鉆孔的方法，以簡化封孔操作、降低封孔成本。

本發(fā)明所述以煤巖屑為封孔材料封堵瓦斯抽采鉆孔的方法，步驟如下：

(1)在需要進行瓦斯治理煤層的底抽巷巷幫的煤巖體上鉆取一級鉆孔，所述一級鉆孔的長度為8～12米，一級鉆孔與水平面的夾角為5～80度；

(2)在瓦斯抽采管上固定木楔，將固定了木楔的瓦斯抽采管安裝在一級鉆孔中，然后用密封材料將瓦斯抽采管靠近一級鉆孔孔口的部段進行封堵，封堵長度為0.5～2米；

(3)將鉆孔設(shè)備的鉆桿和鉆頭穿過瓦斯抽采管，沿著一級鉆孔的方向在煤巖體上鉆取二級鉆孔，鉆取二級鉆孔的過程中通過中空的鉆桿向鉆頭注水，與鉆頭換熱后的水將鉆取二級鉆孔時產(chǎn)生的煤巖屑沿孔壁沖下，回填至瓦斯抽采管的外壁與一級鉆孔的內(nèi)壁之間，部分水被回填的煤巖屑吸收，未被吸收的水經(jīng)過回填的煤巖屑后從一級鉆孔的孔口端流出，二級鉆孔的深度達到設(shè)計深度后停止鉆孔，待回填的煤巖屑固結(jié)后即完成瓦斯抽采孔的封堵。

上述方法的步驟(3)中，控制鉆取二級鉆孔的鉆進速度使產(chǎn)生的煤巖屑的粒徑不超過10mm，具體的鉆進速度根據(jù)實際地質(zhì)情況而定，鉆進速度越低，產(chǎn)生的煤巖屑越細。

上述方法中，二級鉆孔的設(shè)計長度應保證二級鉆孔將瓦斯抽采管與待治理瓦斯的煤層貫通，并保證瓦斯抽采管的外壁與一級鉆孔的內(nèi)壁之間環(huán)形體空間的回填長度至少為瓦斯抽采管長度的一半。若瓦斯抽采管外壁與一級鉆孔內(nèi)壁之間的環(huán)形空間體已被鉆取二級鉆孔時回填的煤巖屑填滿，那么在二級鉆孔的繼續(xù)鉆進過程中產(chǎn)生的煤巖屑在與鉆頭換熱后的水流作用下，會從鉆桿與二級鉆孔和瓦斯抽采管之間的空隙中流出。

上述方法的步驟(2)中，瓦斯抽采管上至少有兩處固定有木楔，每一處固定2～3個木楔；優(yōu)選方案為將木楔固定在各瓦斯抽采管的接頭處。

上述方法的步驟(2)中，用密封材料將瓦斯抽采管靠近一級鉆孔孔口的部段封堵1～4處。

上述方法的步驟(2)中，所述密封材料為麻袋片，封堵時用防水膠帶將麻袋片固定在瓦斯抽采管上。

上述方法中，所述一級鉆孔與水平面的夾角為仰角，一級鉆孔與水平面的夾角優(yōu)選為30～60度。