一种区域加固钻孔布孔及成孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种三角式区域加固钻孔布孔及成孔方法，尤其适用于在松软煤层中打钻作业时的孔壁容易变形、垮落的钻孔成孔作业。
【背景技术】
[0002]我国煤矿煤层储藏特点是高瓦斯、高地应力、高突出危险性、低透气性的“三高一低”的复杂地质条件，所以在煤矿开采之前必须进行煤矿井下瓦斯治理，增加煤层透气性，降低或消除煤与瓦斯的突出危险性。目前主要是先进行煤与瓦斯的突出危险性鉴定，然后采取各种水力化措施或松动爆破等措施进行煤层的卸压增透，这些措施必须首先在煤层内进行打钻成孔，在钻孔内实施以上工作。但是，我国煤层绝大部分为煤质松软的煤层，在打钻过程中或打钻之后，非常容易发生钻孔孔壁变形、破坏、孔壁垮落等现象，导致钻孔成孔失败，对煤样瓦斯的突出危险鉴定及各种卸压增透和治理瓦斯措施造成非常大的困难。对于这种常见的、严重的钻孔变形、破坏现象，目前还没有具体有效的钻孔布孔及成孔技术方法。煤矿现场工程施工大多采用高压风吹或高压水冲等措施清洗钻孔，排出钻孔的煤渣。这些方法不仅费工费时，工作量大、成本高，而且容易出现更为严重的钻孔破坏现象，甚至导致钻孔废弃。为了解决打钻后孔壁容易变形、破坏的技术难题，需要研究区域加固钻孔布孔及成孔方法，以满足煤矿现场井下用于瓦斯抽采、水力压裂等措施的钻孔容易成孔，保证煤矿井下瓦斯基本参数测试、瓦斯治理技术的实施得以成功。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决松软煤层打钻时孔壁容易变形、垮落的技术难题，保证煤矿现场井下用于瓦斯抽采、水力压裂等措施的钻孔容易成孔，保证煤矿井下瓦斯基本参数测试、水力压裂等卸压增透技术的实施得以成功，提供一种操作简单、方便，成孔率高，省时省料，成本低的三角式区域加固钻孔布孔及成孔方法。
[0004]技术方案
[0005]本发明一种区域加固钻孔布孔及成孔方法，包括以下步骤:
[0006]a.在煤层巷帮依次施工三个加固孔，三个加固孔的开孔位置分别布置在一个等边三角形的三个顶点处；三个加固孔的终孔位置在等边三角形中心线处相聚，形成以等边三角形为底，以三个加固孔为棱边的正三棱锥形，使三个加固孔在煤层内贯通；
[0007]b.向处在下部位置的一个加固孔内插入注浆管，注浆管外端口伸出该加固孔孔口
0.5?lm。同时，向该加固孔内且距离该加固孔孔口 2?3m位置处放置膨胀材料；
[0008]c.向处在上部位置的加固孔内插入回气浆管，回气浆管外端口伸出该加固孔孔口
0.5?lm。同时，向该加固孔内且距离该加固孔孔口 2?3m位置处放置膨胀材料；
[0009]d.向剩下的一个加固孔内且距离该加固孔孔口 2?3m位置处放置膨胀材料；
[0010]e.待膨胀材料凝固后，通过注浆管向加固孔内注入加固ro浆液，由于重力作用，加固ro浆液会先注满处于下部位置的加固孔，待处于上部位置的加固孔内的回气浆管出浆时，停止注浆。
[0011]f.待三个加固孔内的加固ro浆液凝固后，在三个加固孔所处的等边三角形的中心处，施工直径为100?130_的目标钻孔，完成三角式区域加固钻孔布孔及成孔过程。
[0012]所述的三个加固孔所处的等边三角形边长为3?4m，三个加固孔均为直径50?60mm、长度150?180m的小直径长距离钻孔；注浆管和回气浆管均为直径10mm、长度5m的PVC 管。
[0013]有益效果
[0014]本发明一种区域加固钻孔布孔及成孔方法，将三个加固孔开孔位置分别布置在一个等边三角形的三个顶点处，三个加固孔的终孔位置在等边三角形的中心线处相聚，使三个加固孔在煤层内相互贯通。能够以最小的投入进行最大范围的增加松软煤层加固区域，节约了人力物力，减少了封孔时间及封孔步骤，保证煤矿现场井下用于瓦斯抽采、水力压裂等措施钻孔容易成孔，保证煤矿井下瓦斯基本参数测试、水力压裂等卸压增透技术的实施得以成功，是一种操作简单、方便，成孔率高，省时省料，成本低的区域加固钻孔布孔及成孔方法。
【附图说明】
[0015]图1是一种区域加固钻孔布孔及成孔方法的钻孔布置实例示意图；
[0016]图2是图1中A—A剖视图。
[0017]图3是图1中B—B剖视图。
[0018]图中:1一加固孔，2—加固孔，3—加固孔，4一目标钻孔，5—膨胀材料，6—注楽管，
7—回气浆管，8—加固H)浆液，9一煤层巷帮。
【具体实施方式】
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[0019]下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步的描述:
[0020]首先在煤层巷帮9依次施工加固孔1、加固孔2、加固孔3，加固孔1、加固孔2、加固孔3的开孔位置分别布置在一个边长为3?4m的等边三角形的三个顶点处；加固孔1、加固孔2、加固孔3的终孔位置在等边三角形中心线处相聚，形成以等边三角形为底，以加固孔1、加固孔2、加固孔3为棱边的正三棱锥形，使加固孔1、加固孔2、加固孔3在煤层内贯通，加固孔1、加固孔2、加固孔3均为直径50?60mm、长度150?180m的小直径长距离钻孔。然后，向加固孔2内插入注浆管6，注浆管6外端口伸出加固孔2孔口 0.5?lm。同时，向加固孔2内且距离加固孔2孔口 2?3m位置处放置膨胀材料5 ;向加固孔3内插入回气浆管7，回气浆管7外端口伸出加固孔3孔口 0.5?lm。同时，向加固孔3内且距离加固孔3孔口 2?3m位置处放置膨胀材料5 ;向加固孔I内且距离加固孔I孔口 2?3m位置处放置膨胀材料5。加固孔2内的注浆管6和加固孔3内的回气浆管7均为直径10_、长度5m的PVC管。待膨胀材料5凝固后，通过加固孔2内的注浆管6向加固孔2内注入加固PD浆液8，由于重力作用，加固H)浆液8会先注满加固孔2和加固孔I，待加固孔3内的回气浆管出浆时，停止注浆。待加固孔1、加固孔2、加固孔3内的加固ro浆液8凝固后，在加固孔1、加固孔2、加固孔3所处的等边三角形的中心处，施工直径为100?130mm的目标钻孔4，完成三角式区域加固钻孔布孔及成孔过程。重复上述过程，完成整个工作面三角式区域加固钻孔布孔及成孔过程。能够以最小的投入进行最大范围了增加松软煤层加固区域，解决了松软煤层打钻时孔壁容易变形、垮落的技术难题，节约了人力物力，减少了封孔时间及封孔步骤，能够保证煤矿现场井下用于瓦斯抽采、水力压裂等措施钻孔容易成孔，保证煤矿井下瓦斯基本参数测试、水力压裂等卸压增透技术的实施得以成功，是一种操作简单、方便，成孔率高，省时省料，成本低的三角式区域加固钻孔布孔及成孔方法。
【主权项】
1.一种区域加固钻孔布孔及成孔方法，其特征在于包括以下步骤: a.在煤层巷帮(9)依次施工加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)，加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)的开孔位置分别布置在一个等边三角形的三个顶点处；加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)的终孔位置在等边三角形中心线处相聚，使加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)在煤层内贯通； b.向加固孔(2)内插入注浆管(6)，注浆管(6)外端口伸出加固孔(2)孔口0.5?lm。同时，向加固孔⑵内且距离加固孔⑵孔口 2?3m位置处放置膨胀材料(5); c.向加固孔(3)内插入回气浆管(7)，回气浆管(7)外端口伸出加固孔(3)孔口0.5?lm。同时，向加固孔(3)内且距离加固孔(3)孔口 2?3m位置处放置膨胀材料(5); d.向加固孔(I)内且距离加固孔(I)孔口2?3m位置处放置膨胀材料(5); e.待膨胀材料(5)凝固后，通过加固孔(2)内的注浆管(6)向加固孔(2)内注入加固PD浆液(8)，由于重力作用，加固ro浆液(8)会先注满加固孔(2)和加固孔(I)，待加固孔(3)内的回气浆管出浆时，停止注浆； f.待加固孔(I)、加固孔(2)、加固孔(3)内的加固H)浆液⑶凝固后，在加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)所处的等边三角形的中心处，施工直径为100?130mm的目标钻孔(4)，完成三角式区域加固钻孔布孔及成孔过程。2.根据权利要求1所述的区域加固钻孔布孔及成孔方法，其特征在于:加固孔⑴、加固孔(2)、加固孔(3)所处的等边三角形边长为3?4m，加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)均为直径50?60mm、长度150?180m的小直径长距离钻孔。3.根据权利要求1所述的区域加固钻孔布孔及成孔方法，其特征在于:加固孔(2)内的注浆管(6)和加固孔(3)内的回气浆管(7)均为直径10mm、长度5m的PVC管。
【专利摘要】一种区域加固钻孔布孔及成孔方法，在煤层巷帮(9)依次施工加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)，加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)的开孔位置分别布置在一个边长为3～4m的等边三角形的三个顶点处；加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)的终孔位置在等边三角形中心线处相聚，使加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)在煤层内贯通。分别向加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)内且距离孔口2～3m处放置膨胀材料(5)。同时，向加固孔(2)内插入注浆管(6)，向加固孔(3)内插入回气浆管(7)。通过加固孔(2)内的注浆管(6)注入加固PD浆液(8)，当加固孔(3)内的回气浆管(7)出现回浆时，停止注浆。加固PD浆液(8)凝固后，在加固孔(1)、加固孔(2)、加固孔(3)所处的等边三角形的中心处，施工直径为100～130mm的目标钻孔(4)，完成三角式区域加固钻孔布孔及成孔过程。本发明解决了在松软煤层打钻容易失败的技术难题，操作简单、方便，成孔率高，省时省料，成本低。
【IPC分类】E21B33/13, E21B7/00
【公开号】CN105113979
【申请号】CN201510455460
【发明人】倪冠华, 程卫民, 王刚, 刘震, 于岩斌
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月30日