[發(fā)明專利]山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的壓鉆式施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110003290.5
• 申請日: 2021-01-04
• 公開（公告）號: CN112855166B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程波;隆清明;秦玉兵;常宇;蘭祥云;邱飛;楊娟;李伯鈞;唐勇;孫炳興
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21D1/06
• 分類號: E21D1/06;E21D3/00;E21D5/04;E21B7/00;E21B7/28
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

本發(fā)明屬于煤礦安全領(lǐng)域，涉及一種山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的壓鉆式施工方法，通過在井筒的地表預(yù)定位置對表土進(jìn)行剝離，并加固形成表土層施工沉臺，接著在煤礦井下沿井筒預(yù)定位置垂直向地表施工導(dǎo)向鉆孔，待穿透煤巖層至表土層施工沉臺后，安裝井筒施工鉆頭；然后在煤礦井下啟動鉆進(jìn)設(shè)備使井筒施工鉆頭由地表向井下的方向施工井筒；解決山地地形條件下含瓦斯煤層井筒難以安全快速施工，施工人員人生安全難以保障的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦安全領(lǐng)域，涉及一種山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的壓鉆式施工方法。

背景技術(shù)

近年來煤炭占能源生產(chǎn)和消費(fèi)的比重持續(xù)下降，但仍處于主體能源地位。從生產(chǎn)側(cè)來看，改革開放以來我國一次能源生產(chǎn)總量整體呈持續(xù)上升態(tài)勢，其中原煤占一次能源的比重在2011年達(dá)到81.9％的歷史高位之后迅速降低，但目前占比仍處于75％左右(按電熱當(dāng)量法計(jì)算)；從消費(fèi)側(cè)來看，煤炭占能源消費(fèi)總量的比重也處于65％左右(按電熱當(dāng)量法計(jì)算)，煤炭的能源主體地位仍舊牢固。隨著目前我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)改革的深入，煤炭產(chǎn)能的集中度提升，煤礦安全生產(chǎn)形勢趨于好轉(zhuǎn)。但由于我國煤層地質(zhì)賦存條件普遍較為復(fù)雜，隨著當(dāng)前煤炭開采深度的增加，礦井瓦斯災(zāi)害已成為制約煤炭安全高效開采的主要因素。故多數(shù)礦井選擇采用增加瓦斯抽采系統(tǒng)或施工技改風(fēng)井的方法，提升礦井瓦斯抽采或強(qiáng)化通風(fēng)能力。而增加瓦斯抽采系統(tǒng)或施工技改風(fēng)井，均需要施工新的井筒。但由于我國西南、華北礦區(qū)多數(shù)屬于山地地形，故先進(jìn)的反井鉆進(jìn)工藝在該類地形條件的施工勢必受到制約。這是由于反井鉆井工藝需運(yùn)輸大量的重型設(shè)備，并在地表施工大型的作業(yè)平臺。而傳統(tǒng)的鉆爆法施工井筒工藝在實(shí)施的過程中，由于工作人員勞動強(qiáng)度大，且人員需在吊掛平臺施工，若鉆進(jìn)至高瓦斯或煤與瓦斯突出的煤層時，極易因瓦斯涌出或突出而造成人員傷亡。

因此，針對山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的施工難題，尋求某種適宜的工藝，既能適應(yīng)該種地形條件下的設(shè)備運(yùn)輸，又能降低作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，保障人身安全，提高井筒施工的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益，已成為我國煤礦安全科技工作者亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明為了解決山地地形條件下含瓦斯煤層井筒難以安全快速施工，施工人員人生安全難以保障的問題，提供一種山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的壓鉆式施工方法，該施工方法主要是在井筒的地表預(yù)定位置對表土進(jìn)行剝離，并加固形成表土層施工沉臺，而后在煤礦井下沿井筒預(yù)定位置垂直向地表施工導(dǎo)向鉆孔，待穿透煤巖層至表土層施工沉臺后，安裝井筒施工鉆頭；最后在煤礦井下啟動鉆進(jìn)設(shè)備使井筒施工鉆頭由地表向井下的方向施工井筒，完成山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的安全快速施工。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

山地地形條件下含瓦斯煤層井筒的壓鉆式施工方法，包括以下步驟：

S1：在井筒的地表預(yù)定位置對表土進(jìn)行剝離，并加固形成表土層施工沉臺，而后在煤礦井下沿井筒預(yù)定位置垂直向地表方向施工導(dǎo)向鉆孔，直至導(dǎo)向鉆頭穿透煤巖層至表土層施工沉臺；

S2：在地面安裝塔型支架，并將拉索與施工鉆頭連接，下放至施工沉臺，同時將鉆桿與施工鉆頭連接；在煤礦井下啟動大功率鉆機(jī)使井筒施工鉆頭由地表向井下的方向施工井筒；

S3：井筒的施工過程中，由施工鉆頭產(chǎn)生的鉆屑通過施工鉆頭上設(shè)置的排渣孔擠壓至施工鉆頭的上方，待鉆進(jìn)至一定深度后，隨即停止鉆進(jìn)設(shè)備，并拆開大功率鉆機(jī)與鉆桿的連接；

S4：通過塔型支架上的拉索將施工鉆頭提拉至地表，通過人工或機(jī)械的方法將施工鉆頭上方的鉆屑進(jìn)行清除；待鉆屑清除后，隨即用拉索將施工鉆頭下放至鉆進(jìn)停止的位置，并在煤礦井下將鉆桿與大功率鉆機(jī)再次連接；

S5：持續(xù)對煤層上覆的巖層進(jìn)行鉆進(jìn)，即重復(fù)S3～S4，直至施工鉆頭穿透煤層的底板巖層，且達(dá)到煤層的底板巖層內(nèi)布置的巖巷內(nèi)；