[發明專利]基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法

有效

• 申請號: 201910809164.1
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN110410053B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 曲海;劉營;胡譽雙;唐世茂;張碩
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B17/00
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

1.一種基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于按以下步驟進行：

步驟一，鉆孔眼，在煤層(b)上方的頂板(c)鉆孔施工，形成卸壓孔眼(1)；

步驟二，孔眼支護，向所述卸壓孔眼(1)內放入膨脹管柱(21)并擴張該膨脹管柱(21)以支護所述卸壓孔眼(1)的孔壁，防止孔壁坍塌；

步驟三，試壓，確定所述膨脹管柱(21)密封良好；

步驟四，射孔，放置射孔工具(c)到預射孔位置進行射孔；

步驟五，壓裂；

所述步驟一中，從煤礦巷道(a)內斜向上向所述頂板(c)鉆孔，鉆眼角度為30～60°，并在所述頂板(c)內沿水平方向繼續延伸鉆孔；

在豎直方向上，所述卸壓孔眼(1)的水平段位于所述頂板(c)的中間；

所述步驟二中，先設置好膨脹系統；

所述膨脹系統包括膨脹管柱(21)、膨脹錐(22)和膨脹堵頭(23)；

所述膨脹管柱(21)由至少兩段膨脹管沿著同一直線方向依次連接至設計長度而成；

所述膨脹錐(22)從所述膨脹管柱(21)的任一自由端進入并嵌套在所述膨脹管柱(21)內，該膨脹錐(22)所在的自由端為所述膨脹管柱(21)的頭部，所述膨脹管柱(21)的另一端為尾部；

所述膨脹堵頭(23)包括堵頭座(23a)和封堵球(23b)，所述堵頭座(23a)固定設置在所述膨脹管柱的頭部，所述堵頭座(23a)位于所述膨脹錐(22)前方，所述封堵球(23b)備用；

所述膨脹錐(22)還連接有連續油管(3)，該連續油管(3)的自由端與所述膨脹錐(22)相連，該連續油管(3)的固定端從所述膨脹管柱(21)的尾部伸出；

然后通過所述連續油管(3)將所述膨脹管柱(21)放置到所述卸壓孔眼(1)內，再擴張所述膨脹管柱(21)。

2.根據權利要求1所述的基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于：所述卸壓孔眼(1)的設計深度大于300m。

3.根據權利要求1所述的基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于：所述膨脹管柱(21)伸入所述卸壓孔眼(1)直至其頭部到達所述卸壓孔眼(1)的孔底，然后回拖所述膨脹管柱(21)到達預定支護位置。

4.根據權利要求1或3所述的基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于：所述膨脹管柱(21)放置到所述卸壓孔眼(1)內后，從所述連續油管(3)的井口端投入所述封堵球(23b)，并注入少量液體，使該封堵球(23b)穿過所述膨脹錐(22)的內孔后坐在所述堵頭座(23a)上，形成密封的所述膨脹堵頭(23)，該膨脹堵頭(23)與所述膨脹錐(22)之間的所述膨脹管柱(21)的內腔形成膨脹腔(4)；

再通過所述連續油管(3)向所述膨脹腔(4)內注入高壓液體，以使所述膨脹腔(4)對應的所述膨脹管柱(21)擴張，高壓液體推動所述膨脹錐(22)向所述膨脹管柱(21)的尾部移動，與此同時回退所述連續油管(3)，使得所述膨脹管柱(21)從頭部到尾部逐漸擴張以支撐所述卸壓孔眼(1)的內壁。

5.根據權利要求1所述的基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于：使用所述連續油管(3)放置射孔工具(5)至所述膨脹管柱(21)內的預射孔位置，從所述連續油管(3)泵入高壓磨料水進行射孔，然后回拖所述射孔工具(5)，沿著所述卸壓孔眼(1)的底部到出口方向在多個位置射孔。

6.根據權利要求1所述的基于孔眼支護的煤礦頂板卸壓方法，其特征在于：射孔完成后，起出所述射孔工具(5)，使用所述連續油管(3)安放壓裂管柱(6)到所述膨脹管柱(21)內，所述壓裂管柱(6)兩端分別設有液壓封隔器(7)，兩個所述液壓封隔器(7)連接有同一根供液導管(7a)，該供液導管(7a)沿著所述連續油管(3)設置；

首先放置所述壓裂管柱(6)至所述卸壓孔眼(1)底部的射孔位置，通過所述供液導管(7a)加壓至兩個所述液壓封隔器(7)膨脹并分別座封到所述射孔位置前方和后方的所述膨脹管柱(21)內壁，然后向所述壓裂管柱(6)中注入壓裂液，完成一個層段壓裂；

再卸壓使所述液壓封隔器(7)收縮，回拖所述壓裂管柱(6)至下一個射孔位置，重復壓裂過程，完成整個所述卸壓孔眼(1)的分段壓裂。