[发明专利]一种采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法

说明书

一种采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法，适用于煤矿井下使用。从巷道向受采动影响的煤层施工上行大直径钻孔；沿大直径钻孔轴线向煤层方向施工小直径钻孔；然后，在大直径钻孔内放入钢质套管，并采用堵头封堵大直径钻孔；最后，通过注浆抽采管向钻孔内注入封孔浆液，对钻孔进行封孔及加固钻孔，实现采动区钻孔的三重防护及密封。联网抽采一段时间后，当钻孔瓦斯浓度降低到指定值时，再次通过注浆抽采管向孔内注浆，封堵次生裂隙。如此循环注浆，直到抽采结束。该方法操作简单、成本低、安全性高、效果好、适用范围较广。

技术领域

本发明涉及采动区瓦斯抽采钻孔的封孔方法，尤其适用于一种煤矿井下使用的采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法。

背景技术

随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭，未来深部煤炭资源开采将成为常态。进入深部以后，煤层含气量高、压力大，严重威胁矿井的安全生产。此外，煤层气还是一种清洁高效能源和强温室气体。据统计，我国埋深在2000m以浅的煤层气资源量约为36.81万亿m³，居世界第三位。其中，埋深在1000～2000m之间的煤层气资源量占全国煤层气资源总量的 61.2％，具有极高的开采价值。因此，实现煤层气的高效开发对于保障采矿安全，实现资源利用以及环境保护具有重要意义。

煤层巷道采掘后，受采掘影响煤体的应力平衡状态被打破，进一步导致巷道周围的煤体在应力的作用下发生破碎，形成裂隙带。传统的钻孔施工完成后，由于采动应力的影响导致钻孔变形，进一步导致瓦斯抽采管变形、抽采浓度和效率降低，且传统注浆封孔方式多采用一次性注浆，封孔效果较差。因此，为了提高采动区煤层钻孔瓦斯抽采的效果和抽采浓度，急需寻求全新的针对于采动区瓦斯抽采钻孔封孔方法，以满足煤矿井下钻孔封孔的要求。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种钻孔不易变形，封孔效果好，操作简单、成本低、安全性高的采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法。

为实现上述技术目的，本发明的采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法，采动区抗变形瓦斯抽采钻孔循环注浆封孔方法，其特征在于步骤如下：

S1：首先从巷道向受采动影响的煤层施工上行的大直径钻孔，上行角度范围是10°～90°，施工深度与岩层相等或者略深；

S2：然后沿大直径钻孔轴线向煤层方向施工小直径钻孔；

S3：在大直径钻孔内设置钢质套管，钢质套管的直径为大直径钻孔的三分之二到四分之三之间，长度略小于大直径钻孔长度；

S4：在大直径钻孔孔口设置有堵头，然后在堵头的中心处分别穿过注浆抽采管和溢流管，其中注浆抽采管前端为花管、伸入小直径钻孔接近孔底，溢流管长度超过大直径钻孔即可；

S5：通过注浆抽采管向钻孔内注入封孔浆液，浆液在重力的作用下逐渐流入到钢质套管内部，待钢质套管注满以后通过缝隙流入到大直径钻孔与钢质套管间隙中，钻孔中的空气在注浆的过程中被挤压入煤层起到驱替置换瓦斯的作用，进一步加固钻孔以及封堵钻孔周围采动裂隙；

S6：待溢流管连续流出浆液后，说明浆液已到达溢流管孔口位置，此时停止注浆，待浆液凝固以后，将注浆抽采管连入瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采作业；

S7：待抽采一定时间后，由于受采掘扰动的影响，钻孔周围的煤层内产生大量的次生裂隙，抽采瓦斯浓度降低，当钻孔瓦斯浓度降低到指定值时，再次通过注浆抽采管向孔内注浆，封堵次生裂隙；重复步骤S5～S6，对工作面所有钻孔进行循环注浆封孔。

进一步的，所述大直径钻孔直径为150～200mm，长度为10～15m，小直径钻孔的钻孔长度为30～50m。

进一步的，所述钢质套管直径为100～150mm，用以防止瓦斯抽采钻孔变形，封堵采动裂隙。