本發(fā)明涉及下向鉆孔疏水，具體涉及一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法。

背景技術(shù)：

1、煤與瓦斯突出礦井是井田范圍內(nèi)存在突出煤層且發(fā)生過(guò)突出事故或經(jīng)鑒定評(píng)估有突出危險(xiǎn)的礦井。其危害嚴(yán)重，威脅人員安全，可致傷亡、引發(fā)瓦斯爆炸，還會(huì)損壞生產(chǎn)設(shè)備和巷道，影響生產(chǎn)秩序。煤與瓦斯突出礦井防突措施分為區(qū)域和局部，區(qū)域防突措施有開(kāi)采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯，局部防突措施包括超前鉆孔和水力沖孔等，通過(guò)這些措施來(lái)降低突出風(fēng)險(xiǎn)，保障礦井安全生產(chǎn)。

2、預(yù)抽煤層瓦斯是在煤礦開(kāi)采前，通過(guò)下向鉆孔的方式將煤層中的瓦斯提前抽出，降低煤層瓦斯壓力和瓦斯含量，其原理是利用瓦斯的流動(dòng)性和鉆孔提供的通道，在負(fù)壓或自然壓力差的作用下，使煤層中的瓦斯向鉆孔流動(dòng)，再通過(guò)連接的抽采系統(tǒng)將瓦斯輸送到地面進(jìn)行處理。下向鉆孔分為穿層鉆孔和順層鉆孔，穿層鉆孔是從煤層頂?shù)装宓膸r石巷道向煤層進(jìn)行鉆進(jìn)的鉆孔，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，鉆孔的軌跡會(huì)穿過(guò)不同的巖層，最終到達(dá)煤層。而順層鉆孔是沿著煤層的層面(包括煤層的走向或傾向)進(jìn)行施工的鉆孔。

3、隨著煤礦下向鉆孔的開(kāi)采逐步延伸，地表巖溶裂隙演變，在地質(zhì)構(gòu)造和裂隙的共同引導(dǎo)下，多數(shù)下向鉆孔均會(huì)出現(xiàn)孔內(nèi)積水，鉆孔施工期間產(chǎn)生的積水可以通過(guò)風(fēng)排工藝一次排干，但對(duì)于持續(xù)有積水的下向鉆孔，會(huì)阻隔瓦斯外溢，抽采負(fù)壓不均衡，無(wú)法達(dá)到預(yù)期抽采效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，以解決預(yù)抽煤層瓦斯過(guò)程中，多數(shù)下向鉆孔內(nèi)出現(xiàn)積水，從而阻隔瓦斯外溢，導(dǎo)致煤層瓦斯抽取效果差的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基礎(chǔ)方案為：一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，包括以下步驟：

3、s1、通過(guò)鉆探、物探等手段探明下向鉆孔區(qū)域水量；

4、s2、根據(jù)探明的積水情況，通過(guò)周邊巷道，在低于下向鉆孔末端1～2m的水平位置，使用鉆機(jī)鉆疏水孔，同時(shí)將鉆孔過(guò)程中排出的煤量進(jìn)行稱重；

5、s3、鉆孔完成后，通過(guò)造穴裝置對(duì)疏水孔進(jìn)行鉆進(jìn)造穴，形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)始擴(kuò)孔鉆進(jìn)，造穴裝置清水泵泵出的清水壓力為3～4mpa，當(dāng)造穴裝置鉆進(jìn)煤層位置時(shí)，停止鉆進(jìn)，保持造穴裝置的動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)，將造穴裝置清水泵泵出的清水壓力提高至6～7mpa，打開(kāi)造穴裝置的刀臂對(duì)煤層進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切割，使疏水孔的造穴直徑擴(kuò)大為480～500mm，同時(shí)將造穴過(guò)程中排出的煤量進(jìn)行稱重，當(dāng)造穴裝置的刀臂和水力穿透煤層見(jiàn)巖層后，完成疏水孔造穴；

6、s4、造穴完成后，通過(guò)造穴深度計(jì)算出預(yù)期每米造穴煤量，再將鉆孔和造穴過(guò)程中排出的實(shí)際總煤量之和除以鉆桿伸展的長(zhǎng)度，得到實(shí)際每米造穴煤量，最后將預(yù)期每米造穴煤量與實(shí)際每米造穴煤量進(jìn)行對(duì)比，分析造穴效果，若實(shí)際每米造穴煤量小于預(yù)期每米造穴煤量，則造穴效果差，再次進(jìn)行造穴，反之則造穴效果合格；

7、s5、造穴效果合格后，在疏水孔內(nèi)埋設(shè)鋼管，并通過(guò)兩注一堵的方法將鋼管外壁與疏水孔內(nèi)壁之間的間隙進(jìn)行封堵；

8、s6、完成封堵后，下向鉆孔內(nèi)的積水通過(guò)裂隙網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入造穴后的疏水孔內(nèi)，最后通過(guò)鋼管流出，完成下向鉆孔的排水。

9、本發(fā)明的有益效果在于：通過(guò)施工疏水鉆孔，造穴壓裂后，形成疏水孔裂隙網(wǎng)絡(luò)，下向鉆孔的積水以及補(bǔ)償水源通過(guò)裂隙網(wǎng)直接流入疏水孔內(nèi)，大幅度減少下向鉆孔積水，從而消除了積水對(duì)瓦斯外溢的阻隔，使抽采負(fù)壓更加均衡，顯著提高了煤層瓦斯的抽取效果，使得礦井內(nèi)的瓦斯環(huán)境更加安全。

10、方案二，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，所述疏水孔數(shù)量與下向鉆孔區(qū)域水量之間的關(guān)系為1m3的下向鉆孔區(qū)域水量需要3～5個(gè)疏水孔；根據(jù)實(shí)際水量準(zhǔn)確規(guī)劃疏水孔數(shù)量，確保能夠有效排出積水，避免疏水孔數(shù)量過(guò)多造成資源浪費(fèi)或過(guò)少導(dǎo)致排水效果不佳的情況，實(shí)現(xiàn)排水效率與成本的平衡。

11、方案三，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，s2中，所述疏水孔分為水平疏水孔和傾斜疏水孔，所述傾斜疏水孔的傾斜角度為2～8°；將傾斜疏水孔的傾斜角度設(shè)置為2～8°，便于積水在重力作用下的自流出。

12、方案四，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，s2，每個(gè)所述疏水孔之間的間距小于2～3m。

13、方案五，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，s4中，所述預(yù)期每米造穴煤量通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

14、

15、式中：v—預(yù)期每米造穴出煤量，單位：kg/m；

16、r—造穴半徑，單位：m；

17、l—造穴長(zhǎng)度，單位：m；

18、h—造穴深度，單位：m；

19、ρ—煤的密度，單位：kg/m3；

20、π—圓周率，取值為3.14。

21、方案六，此為基礎(chǔ)方案的優(yōu)選，s5中，所述兩注一堵方法中使用的封堵材料為馬麗散和水泥漿；馬麗散的封堵增強(qiáng)密封性能，水泥漿則進(jìn)一步鞏固封堵效果。

22、方案七，此為方案六的優(yōu)選，所述兩注一堵的方法，包括以下步驟：

23、步驟一、首先將馬麗散通過(guò)注射的方式，填充到鋼管兩端外壁與疏水孔之間的環(huán)形空間內(nèi)；

24、步驟二、馬麗散膨脹凝固后，將注漿管和返漿管穿過(guò)凝固后的馬麗散，延伸至鋼管兩端馬麗散之間的環(huán)形空間內(nèi)，返漿管的一端位于環(huán)形空間的較高位置；

25、步驟三、注漿管連接注漿設(shè)備，將水泥漿輸送到鋼管外壁與疏水孔內(nèi)壁之間的環(huán)形空間內(nèi)，當(dāng)注漿開(kāi)始后，隨著環(huán)形空間逐漸被水泥漿填滿，當(dāng)水泥漿從返漿管流出時(shí)，表示注漿完成；

26、步驟四、最后將注漿管和返漿管漏出的多余部分切割。

27、方案八，此為方案六的優(yōu)選，所述鋼管的直徑為108mm，長(zhǎng)度為15～20m，所述疏水孔的孔深為6～12m。

28、方案九，此為方案六的優(yōu)選，所述鋼管外露在疏水孔外側(cè)的一端預(yù)設(shè)法蘭盤(pán)和閥門(mén)；在鋼管的開(kāi)口端設(shè)置法蘭盤(pán)和閥門(mén)，便于后續(xù)安裝水量監(jiān)控裝置。

29、方案十，此為方案六的優(yōu)選，所述水泥漿的水灰比為1:2；在注漿過(guò)程中，能夠較好地填充鋼管與疏水孔之間的間隙，確保密封效果。

技術(shù)特征：

1.一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，所述疏水孔數(shù)量與下向鉆孔區(qū)域水量之間的關(guān)系為1m3的下向鉆孔區(qū)域水量需要3～5個(gè)疏水孔。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，s2中，所述疏水孔分為水平疏水孔和傾斜疏水孔，所述傾斜疏水孔的傾斜角度為2～8°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，s2中，每個(gè)所述疏水孔之間的間距小于2～3m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，s4中，所述預(yù)期每米造穴煤量通過(guò)以下公式進(jìn)行計(jì)算：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，s5中，所述兩注一堵方法中使用的封堵材料為馬麗散和水泥漿。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，所述兩注一堵的方法，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，s5中，所述鋼管的直徑為108mm，長(zhǎng)度為15～20m，所述疏水孔的孔深為6～12m。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，所述鋼管外露在疏水孔外側(cè)的一端預(yù)設(shè)法蘭盤(pán)和閥門(mén)。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，其特征在于，所述水泥漿的水灰比為1:2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于下向鉆孔疏水技術(shù)領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種煤與瓦斯突出礦井防突下向鉆孔排水方法，包括以下步驟，在低于下向鉆孔末端的水平位置，使用鉆機(jī)鉆疏水孔，鉆孔完成后，通過(guò)造穴裝置對(duì)疏水孔進(jìn)行鉆進(jìn)造穴，造穴完成后，計(jì)算出預(yù)期每米造穴煤量，再將預(yù)期每米造穴煤量與鉆孔和造穴過(guò)程中排出的實(shí)際總煤量進(jìn)行對(duì)比，分析造穴效果，造穴效果合格后，將疏水孔進(jìn)行封堵。針對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯過(guò)程中，下向鉆孔內(nèi)出現(xiàn)積水，從而阻隔瓦斯外溢，導(dǎo)致煤層瓦斯抽取效果差的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)施工疏水鉆孔，造穴壓裂后，形成疏水孔裂隙網(wǎng)絡(luò)，下向鉆孔的積水以及補(bǔ)償水源通過(guò)裂隙網(wǎng)直接流入疏水孔內(nèi)，大幅度減少下向鉆孔積水，從而消除積水對(duì)瓦斯外溢的阻隔。

技術(shù)研發(fā)人員：景興海
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新疆八一鋼鐵股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17