[發明專利]一種煤礦井下水文鉆孔施工系統及施工方法

有效

• 申請號: 202010532440.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111827871B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 關永強;劉存玉;趙章;靳子棟;張朋;關世盟;何繼剛;郭江;吳威;郭慶武
• 申請（專利權）人: 冀中能源峰峰集團有限公司
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B33/06
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務所(普通合伙) 34140
• 代理人: 鄭松林

本發明提供一種煤礦井下水文鉆孔施工系統，包括：鉆孔孔口管以及底板加固結構，其中鉆孔孔口管為三級套管，從上至下第二級和第三級均為無頭喇叭套管，底板加固結構為加固錨桿，三級套管中每級孔徑應比上一級套管孔徑大30mm以上，還包括反壓防噴裝置，防噴裝置包括高壓水閘閥及鉆孔反壓防噴導流泄壓裝置以及法蘭盤，還提供了一種相應的煤礦井下水文鉆孔施工方法。

技術領域

本發明涉及煤礦水害防治技術領域，特別是一種煤礦水害探查治理施工過程中，井下大采深高承壓(大于6.0MPa)大流量水文鉆孔施工系統及施工方法。

背景技術

煤礦水害是僅次于瓦斯事故的重大災害，為了防范水害的發生，煤礦常常在井上下進行系列水害治理工程，諸如地質鉆探工程、探防水工程、底板注漿加固與改造工程，斷層產狀和(含)水的探查過程、隱導(含)水構造的探查與治理、煤系薄層灰巖含水層和煤系基底奧灰含水層的探查和治理工程等等，這些工程都離不開鉆探，而井下探查與治理是煤礦水害治理最常用和首選的技術手段。過去煤礦在淺部生產，含水層水壓較低。近年來，隨著煤礦開采規模的擴大和開采深度的不斷增加，礦井地質及水文地質條件越來越復雜，煤層底板承受巖溶含水層水的水壓越來越高，大多數深部礦井含水層水壓已達6.0MPa以上，在面對高承壓和大流量水文地質鉆孔施工時，常常面對很大的施工安全風險，就是一旦揭露高承壓富水含水層時，常常遇到被煤礦稱為“射箭”的鉆探施工風險，即鉆孔一旦揭露高承壓和富水含水層時，在高承壓大流量含水層巨大水壓作用下，鉆桿就像射出的箭一樣快速噴射出來，給施工現場和施工人員造成極大的安全危害和安全風險。

因此，需要在煤礦在探查和治理高承壓富水含水層時設計一套安全可行的鉆探施工技術為基礎的系統和施工方法。

發明內容

為了克服現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種煤礦井下大采深高承壓大流量水文鉆孔施工系統及施工方法，以解決煤礦在進行水害治理諸如煤層底板注漿加固與改造、煤系薄層灰巖含水層和煤系基底奧灰含水層的探查和水文勘察治理工程時，揭露高承壓大流量水文鉆孔時能夠安全可行的施工技術方法。

本發明的目的在于提供一種煤礦井下大采深高承壓大流量水文鉆孔施工系統，包括：鉆孔孔口管以及底板加固結構，其中所述鉆孔孔口管為三級套管，從上至下第二級和第三級均為無頭喇叭套管，所述底板加固結構為加固錨桿。

優選的，所述三級套管中每級孔徑應比上一級套管孔徑大30mm以上，最后一級為無頭套管，終孔直徑不大于94mm，所述鉆孔孔口管豎直方向上的長度大于35m，所述鉆孔孔口管的三級套管厚度均不少于10mm。

優選的，還包括反壓防噴裝置，所述防噴裝置包括高壓水閘閥及鉆孔反壓防噴導流泄壓裝置以及法蘭盤，所述鉆孔反壓防噴導流泄壓裝置采用泄壓閥、所述高壓水閘閥采用水門，其中所述泄壓閥設于所述水門一側面上，所述水門跨接在所述法蘭盤兩側，通過所述法蘭盤將放噴裝置與所述鉆孔孔口管連接。

本發明的目的還在于提供一種煤礦井下大采深高承壓大流量水文鉆孔施工方法，包括如下步驟：

步驟1，選擇鉆場：將鉆場選擇在大巷附近且巖層穩定的完整地段，進行底板加固工作尤其是長期保留的鉆孔底板；

步驟2，設計三級套管的鉆孔孔口管并實施固結套管；

步驟3，進行鉆孔施工；

步驟4，進行揭露含水層的準備工作以及揭露含水層。

優選的，所述步驟1進行底板加固工作包括：加固范圍鉆孔周邊8～10m，深度10～35m，施工完畢應進行驗收。

優選的，所述步驟2的所述三級套管的鉆孔孔口管包括：每級孔徑應比套管孔徑大30mm以上，最后一級為無頭套管，終孔徑不大于ф94；豎直方向鉆孔孔口管大于35m；鉆孔孔口管及無頭喇叭口套管厚度不少于10mm，絲扣長度和絲距應符合規定；