[發明專利]一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔方法

有效

• 申請號: 202011539778.1
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112627766B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 張永將;國林東;趙旭生;陸占金;孫海濤;徐遵玉;劉延保;李成成;楊慧明;黃振飛;季飛;劉永三;李帥
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B33/13
• 分類號: E21B33/13;E21B33/12;E21B43/30;E21B43/00;E21F7/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明屬于煤層瓦斯抽采領域，涉及一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔結構及方法，即在割縫封孔的瓦斯抽采鉆孔四周施工輔助鉆孔，輔助鉆孔與瓦斯抽采鉆孔封孔段的圓形縫槽相貫通，構成外注補償式封孔結構。輔助鉆孔采用較高壓力注漿的方式，逼仄水泥砂漿向縫槽及抽采孔封孔段擴散，達到外注式注漿補償作用，促進漿液對于孔周裂隙的封堵。注漿時圓形縫槽起到連通作用，水泥砂漿凝固后形成阻隔的擋板，阻隔鉆孔的漏氣通道。此外，輔助鉆孔在一定程度上起到卸壓作用，避免封孔段煤體變形影響封孔質量。本發明能夠有效的促進封孔漿液對于鉆孔周圍裂隙的封堵，改善鉆孔周圍應力分布狀態，極大地提升瓦斯抽采鉆孔的密封性，強化瓦斯抽采效果。

技術領域

本發明屬于煤層瓦斯抽采領域，涉及一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔結構及方法。

背景技術

煤層瓦斯作為一種成煤伴生物是誘發煤礦災害的主要因素，特別是高瓦斯突出礦井占比較大，瓦斯動力災害事故頻發。瓦斯又是一種非常規清潔能源，應用于工業燃料、化工原料等領域。在煤層中施工抽采鉆孔是瓦斯治理與利用最主要的方式，可降低煤層發生瓦斯事故危險性，提升煤礦經濟效益。

由于鉆孔封孔段密封性較差或者封孔注漿不能有效封堵孔周裂隙產生漏氣通道，巷道內的空氣在鉆抽采負壓的作用下沿漏氣通道進入孔內，空氣隨瓦斯混入抽采系統導致瓦斯濃度下降。此外，瓦斯抽采鉆孔在地應力及瓦斯壓力的耦合作用條件下易發生塌孔、孔周煤體離層等現象，影響鉆孔封孔效果。由于封孔段存在漏氣通道，孔內抽采負壓不能得到有效保證，影響瓦斯抽采效率。相關研究表明，若鉆孔漏氣量較少1/2～1/3，則抽采瓦斯濃度提升1.5～2倍。

煤層瓦斯抽采鉆孔受巷道及自身開挖后應力重新分布影響，在鉆孔軸向及徑向方向上周圍產生裂隙漏氣圈，封孔的關鍵是對孔周裂隙的封堵。目前，煤礦普遍采用“兩堵一注”式封孔方法，在封孔段采用帶壓注漿的方式以促進水泥砂漿對孔周裂隙的封堵。但是，由于水泥砂漿顆粒滲透擴散范圍有限，不能完全封堵鉆孔裂隙漏氣圈。封孔深度過長時，影響注漿封孔效果且護孔、固孔作用不明顯。因此，需要探索一種高效封堵裂隙、固孔效果較好的封孔方法，以強化瓦斯效果。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔結構及方法，以解決瓦斯抽采鉆孔封孔注漿困難、鉆孔漏氣等問題，通過施工輔助鉆孔進行補償式注漿提升封孔注漿密封效果，并且在一定程度上減少抽采鉆孔周圍應力大小，避免因煤體變形產生漏氣通道，從而提高鉆孔的密封性。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔結構，包括在煤層內開設的主鉆孔，在所述主鉆孔的外側設有若干輔助鉆孔，所述輔助鉆孔沿所述主鉆孔的周向布置；還包括用于連通所述主鉆孔與所述輔助鉆孔的縫槽。

可選的，在主鉆孔內設置抽采管、注漿管、返漿管，在輔助鉆孔內設置注漿管。

可選的，在抽采管位于主鉆孔內的部分的兩端分設前封堵體和后封堵體。

可選的，輔助鉆孔內安裝注漿管并在孔口位置設置輔孔封堵體。

可選的，所述縫槽設有n條，所述輔助鉆孔設有4個，其中，1≤n≤3。

一種瓦斯抽采鉆孔外注補償式封孔方法，包括如下步驟：

S1施工主鉆孔；

S2主鉆孔成孔后沿主鉆孔周向開設圓形縫槽；

S3沿主鉆孔周向施工輔助鉆孔，輔助鉆孔與主鉆孔平行開設且輔助鉆孔與縫槽相連通；

S4在主鉆孔內布置前封堵體，而后插入注漿管和返漿管；在輔助鉆孔內插入注漿管；

S5在主鉆孔內布置后封堵體，在輔助鉆孔內布置輔孔封堵體。