[发明专利]一种煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻孔密封的方法，尤其是一种适用于煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法。

背景技术

高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯高效抽采是瓦斯治理的关键性难题，水力压裂技术具有增大煤层透气性、降低地应力及增大卸压范围等优点，对防治煤矿瓦斯灾害及煤层气开采起到了很好的作用。煤层注水作为防尘、防治煤与瓦斯突出、软化煤体以及提高顶煤冒放性等重要的工业性措施，在煤矿生产中得到了广泛的应用。这两项技术是煤矿治理灾害的主要手段，而高质量的封孔是这两项技术成功的前提和保障。若封孔长度不足，封孔质量较差，孔内的高压水会通过钻孔及钻孔周边的裂隙渗漏出来；若封孔长度较长，则会增加封孔成本。现有技术只是对注浆材料和封孔装置进行改进来提高密封效果，而在现场时注浆材料很难精确配比，封孔装置又难以封住钻孔周围的裂隙，因此还需提出更具有广泛适用性的封孔方法。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种方法简单、省时、省力、节约成本、封孔效果好的煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法。

为实现上述目的，本发明的煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法，包括如下步骤：

a.利用钻割一体化设备在煤岩体上施工煤层注水或水力压裂的钻孔，钻孔钻至预定深度后缓慢退钻；

b.当钻头退至离孔口的距离为L₁+L₂时，开始对煤/岩体进行第一次割缝，形成一个圆形缝槽，而后在退钻过程中每隔一段距离进行一次割缝，形成一个又一个的圆形缝槽，直至退钻离孔口距离为L₁的位置时停止割缝并完全退钻；

c.将高压管固定在封孔装置上并形成一个整体，一并塞入至钻孔内，所述高压管前后两端露出封孔装置的长度均为300～500mm，所述封孔装置采用分体组合式，由注浆管、回浆管、前堵头和后堵头组成，注浆管和回浆管伸入到后堵头内，注浆管上设有注浆管阀门，回浆管上设有回浆管阀门；

d.通过注浆管向前堵头和后堵头之间的钻孔及圆形缝槽内进行注浆，当回浆管回浆时停止注浆，关闭注浆管阀门和回浆管阀门；

e.侍浆液凝固后，将高压管连接到高压泵上进行煤层注水或水力压裂的作业。

每一次割缝的时间为2～6min，割缝的压力为15～25MPa，相邻圆形缝槽之间的距离为300～500mm。

所述距离L₁和L₂的长度根据现场实际情况预先的设定，但距离L₁+L₂的长度必须大于钻孔应力降低区的长度。

所述前堵头和后堵头的数量分别不能少于三个，且堵头与堵头之间的距离不得大于200mm。

有益效果：煤层注水和水力压裂是煤矿治理灾害的主要手段，高质量的封孔是这两项技术成功的前提和保障。若封孔长度不足，封孔质量较差，孔内的高压水会通过钻孔及钻孔周边的裂隙渗漏出来；若封孔长度较长，则会增加封孔成本。为了降低成本，缩短封孔的长度且提高封孔的质量，为了降低成本缩短封孔的长度且提高封孔的质量，本发明提出了在钻孔封孔段内割缝形成圆形缝槽并注浆的封孔方法，所形成的圆形缝槽可以扩大浆液的渗透范围，提高封孔段固结体与钻孔的粘结力，水力割缝能够增加钻孔周围煤岩透气性，因此可以扩大浆液的渗透范围，注浆后所形成的多个圆形缝槽固结体可以提高整个固结体与钻孔的粘结力，本方法简单、省时、省力、节约成本，在提高封孔质量的前提下可将封孔长度缩短15～30％，最大水压提高10～20％。

附图说明

图1是本发明的煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法示意图。

图2是发明的多个圆形缝槽结构示意图。

图中：1－钻孔，2－高压管，3－注浆管，4－回浆管，5－圆形缝槽，6－后堵头，7－前堵头，8－注浆管阀门，9－回浆管阀门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的两个实施例作进一步的描述

本发明的煤矿井下煤层注水和水力压裂钻孔密封的方法，具体步骤如下：

a.利用钻割一体化设备在煤岩体上施工煤层注水或水力压裂的钻孔1，钻孔钻至预定深度后缓慢退钻；