预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法与流程

本发明属于矿井水害防治方法，具体涉及预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法。

背景技术：

1、侏罗系煤层直接顶普遍为弱胶结泥岩层，岩石内部聚合力较小，层间结合力较弱，稳定性差，遇水易膨胀崩解。在井下巷道进行顶板疏放水，顶板砂岩含水层水沿着疏放水钻孔流入煤层直接顶弱胶结泥岩层，导致泥岩层遇水弱化，膨胀、崩解，形成泥砂水混合物溃入采掘空间，影响煤矿安全生产。由于不同区域煤层顶板弱胶结泥岩层厚度不一，部分区域煤层顶板弱胶结泥岩厚度大于50m，目前顶板疏放水时钻孔孔口止水套管若施工长度过大，导致施工难度高、成本大，还存在着一定的安全问题，因此有必要研究一种施工难度低、成本小的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化顶板疏放水方法，避免煤层直接顶弱胶结泥岩受顶板砂岩含水层水影响弱化从而影响煤矿安全生产。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，解决了煤层直接顶弱胶结泥岩受顶板砂岩含水层水影响弱化的问题。

2、本发明所采用的技术方案是：预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，包括以下步骤：

3、步骤1、确定疏放水钻孔的开孔位置及倾角、方位角，同时确定开孔位置以上煤层厚度及煤层直接顶弱胶结泥岩厚度；

4、步骤2、确定一级止水套管长度及相应一级钻孔孔深，根据钻孔倾角、煤层厚度及泥岩厚度确定二级实套管长度及相应二级钻孔孔深；

5、步骤3、根据钻孔方位角在煤层施工一级钻孔，在一级钻孔中下入一级止水套管并在一级止水套管与一级钻孔的环空中注浆固管；

6、步骤4、在一级止水套管内向泥岩施工二级钻孔并钻进至砂岩，在二级实套管上端连接二级花套管并经一级止水套管下入二级钻孔，使二级实套管延伸至泥岩顶板，之后在二级实套管与二级钻孔和一级止水套管的环空中注浆固管。

7、本发明的特点还在于，

8、施工一级钻孔采用ф133mm钻头，施工二级钻孔采用ф89mm钻头。

9、一级止水套管外径108mm、壁厚6.5mm，二级实套管与二级花套管均为外径63mm、壁厚5.5mm。

10、二级花套管为侧壁布满孔眼的套管。

11、步骤4中在施工二级钻孔前先在一级止水套管底端连接闸阀，施工二级钻孔完成后拆除闸阀，下入二级花套管和二级实套管后再在一级止水套管底端连接闸阀，之后在二级实套管与二级钻孔和一级止水套管的环空中注浆固管。

12、步骤4中的注浆固管采用双液注浆或水泥浆进行封堵，注浆至浆液从二级实套管内反出后停止注浆，等待浆液凝固。

13、本发明的有益效果是：本发明的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，在疏放水钻孔工序的二级钻孔钻进完后，从煤层开孔位置安置二级实套管，二级实套管长度不小于煤层开孔位置至煤层直接顶弱胶结泥岩顶板的距离，并对二级实套管与二级钻孔孔壁之间的环状空间进行注浆，解决了井下顶板疏放水钻孔在煤层直接顶弱胶结泥岩条件下施工，导致顶板含水层砂岩水沿着钻孔流入煤层直接顶弱胶结泥岩，致使煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化，膨胀、崩解，形成泥砂水混合物溃入采掘空间影响煤矿安全生产的问题。

技术特征：

1.预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，所述施工一级钻孔采用ф133mm钻头，施工二级钻孔采用ф89mm钻头。

3.如权利要求1所述的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，所述一级止水套管外径108mm、壁厚6.5mm，二级实套管与二级花套管均为外径63mm、壁厚5.5mm。

4.如权利要求1所述的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，所述二级花套管为侧壁布满孔眼的套管。

5.如权利要求1所述的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，所述步骤4中在施工二级钻孔前先在一级止水套管底端连接闸阀，施工二级钻孔完成后拆除闸阀，下入二级花套管和二级实套管后再在一级止水套管底端连接闸阀，之后在二级实套管与二级钻孔和一级止水套管的环空中注浆固管。

6.如权利要求1所述的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，其特征在于，所述步骤4中的注浆固管采用双液注浆或水泥浆进行封堵，注浆至浆液从二级实套管内反出后停止注浆，等待浆液凝固。

技术总结
本发明公开的预防煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化的顶板疏放水方法，施工一级钻孔并下入一级止水套管再注浆固管，在疏放水钻孔工序的二级钻孔钻进完后，从一级钻孔开孔位置安置二级实套管和花管，二级实套管长度不小于一级钻孔开孔位置至煤层直接顶弱胶结泥岩顶板的距离，并对二级实套管与二级钻孔孔壁之间的环状空间进行注浆，解决了井下顶板疏放水钻孔在煤层直接顶弱胶结泥岩条件下施工，导致顶板含水层砂岩水沿着钻孔流入煤层直接顶弱胶结泥岩，致使煤层直接顶弱胶结泥岩遇水弱化，膨胀、崩解，形成泥砂水混合物溃入采掘空间影响煤矿安全生产的问题。

技术研发人员：樊江伟,丁湘,黄海鱼,蒲治国,张坤,纪卓辰,李兆扬,刘溪,李哲,贺晓浪,段东伟,谢朋,闫鑫,刘凯祥,庞龙,秦伟,张齐,师豪
受保护的技术使用者：中煤能源研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17