[發明專利]基于地面定向鉆孔的立井井筒揭煤超前消突方法

有效

• 申請號: 202011643071.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112832766B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 楊宏偉;王俊紅;何俊忠;高宏;錢志良;韓兵;郭云峰;叢秀枝
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: E21C41/18
• 分類號: E21C41/18;E21F7/00
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 王建男

本發明涉及煤礦瓦斯突出防治領域，基于地面定向鉆孔的立井井筒揭煤超前消突方法，本方法為利用地面鉆孔向立井井筒待揭煤層施工定向鉆孔分支孔網提前預抽煤層瓦斯消突的方法，在立井井筒施工之前，通過地面定向鉆機向煤層施工定向鉆孔分支形成預抽井網，對井筒預揭煤區域進行長時間的預抽消突，與現有立井消突技術相比，避免了在立井井筒的有限空間內施工揭煤鉆孔，實現立井井筒煤層超前消突，大幅縮短井筒揭煤時間，實現安全快速消突，對于煤礦立井揭煤有著至關重要的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯突出防治領域，特別涉及基于地面定向鉆孔的立井井筒揭煤超前消突方法。

背景技術

隨著煤礦采深加大，我國高突礦井的數目逐漸增多，瓦斯事故為煤礦生產中最嚴重的自然災害之一。傳統的高突出礦井立井井筒揭煤的消突方法是在立井井筒掘至煤層10-20m時，向下對煤層施工大量密集的穿層抽采鉆孔進行預抽消突，此方法消突工作量大，消突時間長，封孔消突差，且井筒作業空間狹小，施工鉆孔效率低下，抽采效率低，安全性無法得到保障，嚴重影響揭煤進度。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供基于地面定向鉆孔的立井井筒揭煤超前消突方法，避免在立井井筒的有限空間內施工揭煤鉆孔，達到對井筒揭煤影響范圍內的煤層進行消突的目的，保障立井井筒揭煤的安全性，提高瓦斯抽采的有效抽采時間，大幅提高揭煤進度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

基于地面定向鉆孔的立井井筒揭煤超前消突方法，包括如下步驟：

步驟1、距離立井井口一定距離處施工至少兩口地面定向消突鉆井，首先施工煤層上井段，煤層上井段施工至煤層頂板，煤層上井段固井后施工煤層定向井段，煤層定向井段在煤層中行進一段距離后，煤層定向井段開始分支施工形成分支孔，部分分支孔施工至煤層底板為探底分支孔，部分分支孔施工至煤層頂板為探頂分支孔，部分分支孔位于煤層中部為水平分支孔，探底分支孔、探頂分支孔和水平分支孔間距相等；地面定向消突鉆井中包括傾向消突鉆井和走向消突鉆井，沿煤層傾向施工的地面定向消突鉆井為傾向消突鉆井，沿煤層走向施工的地面定向消突鉆井為走向消突鉆井；傾向消突鉆井的分支孔與走向消突鉆井的分支孔相互交叉，形成消突鉆孔網格，即消突鉆孔有效覆蓋區域；

步驟2、兩組地面定向消突鉆井施工完成后，在孔內安裝抽水設備，抽水設備的抽水進水端下至煤層頂板處，將地面定向消突鉆井內的水抽出，隨著水位的下降，煤層瓦斯所受圍壓不斷降低，瓦斯開始解吸并上升至地面定向消突鉆井進口，瓦斯集中回收；

步驟3、在立井掘進至距煤層10m時，向下施工穿層鉆孔，測定煤層瓦斯壓力，進行消突效果檢驗，消突效果檢驗合格即可采用局部防突措施，開始揭煤作業。

作為優選的，在步驟1中，地面定向消突鉆井的施工方法如下：自地面穿過軟土層及風化巖石層到達基巖為一開井段，一開井段為垂直井，一開井段鉆至設計深度后下入套管，一開井段采用水泥固井；一開井段固井完成后，施工基巖至煤層頂板的二開井段，二開井段開始采用定向技術，二開井段施工至煤層頂板處鉆孔接近煤層傾角后，下入套管，二開井段采用水泥固井；二開井段固井完成后，開始進入煤層施工煤層定向井段。

作為優選的，所述一開井段鉆使用泥漿鉆進；二開井段使用泥漿鉆進；煤層定向井段采用清水鉆進。

作為優選的，所述地面定向消突鉆井有2口，且傾向消突鉆井的分支孔與走向消突鉆井的分支孔相互垂直交叉。

作為優選的，所述地面定向消突鉆井數量大于2口，傾向消突鉆井的分支孔與走向消突鉆井的分支孔在消突鉆孔有效覆蓋區域內等夾角放射狀分布。

作為優選的，在步驟1中，對于較為軟弱的煤層及破碎區域，在煤層定向井段、探底分支孔、探頂分支孔和水平分支孔下入篩管，保證鉆孔的抽采效果。