[发明专利]一种采动区煤层顶板多分支水平井施工方法

说明书

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种采动区煤层顶板多分支水平井施工方法；为实现对井下采煤工作面上隅角瓦斯治理，确保工作面安全回采；该工艺为在进水巷与回风巷之间布置水平主孔，主孔的稳斜段位于煤层顶板上方25‑70m的范围内且与回风巷平行，在主孔的稳斜段向水平向两侧开钻分支井眼形成分支钻孔，左侧、右侧分支钻孔的分支井眼逐个间隔设置，主孔和分支钻孔成型后主孔连接瓦斯抽采管路抽采。该工艺覆盖范围广、抽采瓦斯效率高，能有效解决上隅角瓦斯超限问题，将取得更好的安全效益和经济效益。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种采动区煤层顶板多分支水平井施工方法。

背景技术

井下常规瓦斯治理主要采取地面垂直井、L型井、高位孔和拦截钻孔抽采等，取得了一定成果，基本上能够解决煤层煤与瓦斯突出危险。以上常规瓦斯区域治理取得了一定成果，但其钻场、钻孔工程量大，钻孔利用率低，层位选择性差，例如垂直地面钻井呈点状布置，抽采有效段长较少，覆盖范围的可靠性较差。采用L型钻井和井下定向水平长钻孔，替代现有地面瓦斯井和井下高位钻孔，瓦斯抽采覆盖范围广，抽采形成线状分布，采用井下、地面联合瓦斯抽放方式进行区域瓦斯治理，从而降低井下上隅角瓦斯浓度，实现安全生产和资源利用的双重目的。为进一步实现井下瓦斯安全、高效治理利用，需要进一步优化采动井施工方法，基于上述目的，提出采动区煤层顶板多分支水平井施工方法，能够实现井下瓦斯抽采的区域的面状分布，达到集成、高效的瓦斯治理和利用的工作目标。

发明内容

本发明为实现对井下采煤工作面上隅角瓦斯治理，确保工作面安全回采。提出采动区煤层顶板多分支水平井施工方法。

本发明采用如下技术方案；一种采动区煤层顶板多分支水平井施工方法，在进水巷与回风巷之间布置水平主孔，主孔的稳斜段位于煤层顶板上方25-70m的范围内且与回风巷平行，在主孔的稳斜段向水平向两侧开钻分支井眼形成分支钻孔，左侧、右侧分支井眼逐个间隔设置，主孔和分支钻孔成型后主孔连接瓦斯抽采管路抽采。

进一步地，所述分支钻孔稳斜上仰。

进一步地，所述主孔的稳斜段至回风巷水平距离为50m，稳斜段水平投影的起始端距停采线20m、完钻轨迹末端距切眼20m。

进一步地，首个所述分支井眼距主孔稳斜段起始端50m，分支井眼的分支间距为50m，分支钻孔与主孔稳斜段的水平投影角度为45°，分支钻孔长度为50-60m。

进一步地，所述分支钻孔与水平面的夹角≥2°且≤5度。

具体地，所述主孔钻进包括以下步骤：

S1：一开表土层直井段：钻头直径Φ444.5mm，过风氧化带至完整基岩层段以下20m，下入钢级J55型Φ339.72×9.65mm表层套管，水泥固井候凝24小时，试压，隔离第四系表土层；

S2：二开定向造斜段：钻头直径Φ311.15mm，造斜钻进至煤层顶板以上70m，下入J55型Φ244.5×8.05mm套管，水泥固井候凝48小时，试压；

S3：三开稳斜段：钻头直径Φ215.9mm，钻孔轨迹位于煤顶板以上25-70m，稳斜段呈下降趋势，稳斜段的钻入角度为5°-10°之间。

进一步地，所述分支钻孔的孔径为Φ215.9mm。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明提供的一种采动区煤层顶板多分支水平井施工方法，相比原有采动井瓦斯抽采治理方案，本方法具有钻探工程量少、降低费用、工期短、安全系数高等优势，该方案替代现有地面瓦斯井和井下高位钻孔，能够达到集成、高效的工作目标。

附图说明

图1为布井平面位置图。

图2为钻井井身结构图。