[发明专利]一种针对奥陶系灰岩矿区的寻找及防止矿井渗水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于矿井水害防治工程的水平定向钻井技术，特别涉及一种针对奥陶系灰岩矿区的寻找及防止矿井渗水的方法。

背景技术

随着煤矿开采不断向纵深发展，矿井采掘越来越受到地下水的严重威胁，特别是我国华北型煤矿企业把矿井防治水工作作为安全生产的首要任务来做，虽然在井下采取了钻探和物探等手段，但仍然不能彻底消除隐患，突发性水害依然发生。主要原因是深部煤炭资源处于带压开采状态，奥陶系灰岩含水层储水量大、水头压力高，含水层裂隙发育，存在隐伏导水构造，使得煤矿采掘过程中突水事故频繁发生。

随着一些矿区或矿井开采时间的日益增加与开发强度的不断扩大，矿区或矿井后备储量不足、优质资源逐渐枯竭的问题也愈加突出。

因此，安全、高效地解决下组煤的开采问题迫在眉睫。传统的疏水降压开采不仅增大了矿井的废水排放量和煤炭的生产成本，而且破坏地下水资源和生态环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对奥陶系灰岩矿区的寻找及防止矿井渗水的方法，利用水平定向钻进技术提高煤层底板隔水层的阻水性能实施带压开采。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种针对奥陶系灰岩矿区的寻找及防止矿井渗水的方法，首先在煤矿区划分出一个处理渗水的煤矿区域，其中，所述方法的步骤是：

第一步：在所述煤矿区域中心用第一钻头钻一个垂直于地面的第一竖井，竖井的深度是进入基岩后8至12米停钻，下入套管固井，形成第一段固井；

第二步：用第二钻头从第一段固井的井底继续下钻直至穿透煤层后5至10米停钻，下入套管固井，形成第二段固井；

第三步：用第三钻头在第二段固井的井底，环绕井底四周从多个方向分别斜向继续往下钻形成斜井、直至进入奥陶系灰岩后开始水平钻进；

第四步：钻头在所述水平钻进的过程中寻找奥陶系灰岩缝隙、封堵缝隙直至到煤矿区域边缘；

所述寻找奥陶系灰岩缝隙、封堵缝隙直至到煤矿区域边缘的步骤是：

第一步：根据钻井液进、出钻头的流量判断奥陶系灰岩中否存在缝隙，当钻井液流出的量小于流进的量时，则认为钻头碰到奥陶系灰岩缝隙，抽出水平钻进钻头，放入灌浆管，通过灌浆管向奥陶系灰岩缝隙灌入水泥浆，直至水泥浆从灌浆管源头冒出；

第二步：取出灌浆管固定水泥浆至少48小时，放入钻头继续水平钻进，寻找下一个缝隙进行相同方法的处理直至所述煤矿区域边缘。

方案进一步是：所述第一钻头下钻使用的钻井液是密度为1.05～1.10g/cm3的膨润土泥浆，泥浆泵压为2-3MPa，所述第二钻头使用的钻井液是密度为1.05～1.10g/cm3的低固相聚合物，泥浆泵压为4-6MPa，第三钻头下钻使用的钻井液是密度为1.05～1.10g/cm3的低固相聚合物，泥浆泵压为6-8MPa。

方案进一步是：所述通过灌浆管向奥陶系灰岩缝隙灌入水泥浆的灌浆压力直至8MPa到水泥浆从灌浆管源头冒出。

方案进一步是：所述环绕井底四周从多个方向是环绕井底四周至少从4个方向分别斜向继续往下钻、直至进入奥陶系灰岩后开始水平钻进，每两个相邻方向的夹角相等。

方案进一步是：所述基岩是原地质表土层之下的岩石层。

方案进一步是：所述斜井是曲率半径为200m的弧形斜井。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明从地面施工钻孔，该钻孔以水平井方式穿越奥陶纪灰岩地层，该水平井能有效寻找奥陶纪地层中的突水点，并能有效的探知所钻井眼范围内地层构造变化，为对突水点的封堵提供更加精确的数据，而相对于直井只能控制局部一点的地质构造变化情况，水平井的井眼控制精确性、控制范围广阔性等更具有优势；其优点为：

1、与以往的直井注浆堵漏钻井相比，水平井多分支堵漏施工确实减少了人员、设备、施工占地等费用的投入。

2、水平多分支定向井可以使钻孔连续在奥陶纪灰岩地层中水平穿越，探查奥陶纪灰岩地层中的裂隙、断层、溶洞、陷落柱等导水构造，可以应用于矿井水害的防治工程中。

3、可安全高效解决煤矿下组煤的开采问题，提高每层地板隔水层的阻水性能，实施带压开采。

4、能为煤矿开采节约大量的防治水资金，进一步解放煤炭资源量。 

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1本发明方法钻井示意图；

图2为本发明钻井三维立体投影示意图。

具体实施方式