[发明专利]煤层底板水害区治理注浆孔兼做瓦斯抽采孔施工工艺

说明书

本发明涉及地质及水文地质勘探钻探领域，特别涉及一种煤层底板水害区治理注浆孔兼做瓦斯抽采孔施工工艺。包括以下步骤：步骤一、地面超前对煤层底板承压含水层实施多分支水平井治理水害工程施工注浆孔，具体如下：一开直孔段；二开直孔、造斜段；三开水平段；对斜段技术套管进行割拔管作业；对钻孔进行水泥浆封闭；步骤二、地面超前对煤层或煤层顶部实施“L”型水平井抽放瓦斯工程施工瓦斯抽采孔：二开适配孔径的抽采用套管；三开适配孔径抽采用斜段及“L”型水平井水平孔段；三开适配孔径瓦斯抽采段，下入抽采段套管。优点：达到了降本增效，保护环境的绿色勘查施工效果。

技术领域

本发明涉及地质及水文地质勘探钻探领域，特别涉及一种煤层底板水害区治理注浆孔兼做瓦斯抽采孔施工工艺。

背景技术

矿井水害属煤矿五大灾害之一，针对煤层底板水害，对含水层实施注浆改造是最直接最有效的技术手段。

注浆改造是改变岩体(层)水文地质条件的方法与手段，基本原理是浆液在一定压力作用下，在一定时间内将受注层原来被水占据的空隙或通道被浆液材料置换、充填，直至脱水、固结或胶凝，使结石体或胶凝体与围岩体形成阻水整体，最终被改造成为不含水或弱含水层的过程，从而改变不利于采矿的水文地质条件。

底板水害探查治理发展历程：在2010年以前，我国主要采用地面直孔或井下斜孔进行底板水害探查与治理；2012年，定向技术用于井下奥灰导水通道探查与治理，该技术在韩城桑树坪煤矿成功应用；2013年，地面定向技术用于底板奥灰水害探查与治理，该技术在冀中能源峰峰矿区成功应用；2014年，定向顺层钻孔薄层灰岩探查与加固技术试验成功，该技术在淮南朱庄煤矿成功应用；2014年至今，该技术先后推广至安徽淮北、淮南、山东邱集、河南焦作、河北邯郸、邢台等大型煤矿区，取得了良好的治理效果。

区域治理关键技术：地面水平顺层定向钻进是利用特殊的井底动力工具和随钻测量技术，钻成井斜大于一定角度，并保持该角度钻进一定岩层段的定向钻井技术，包括随钻测量、井眼轨迹控制、井壁稳定技术等。目前在煤矿防治水领域应用水平定向钻进技术目的是探查复杂的地质构造并加以超前治理，应用水平定向钻进技术对煤层底板承压含水层进行注浆改造。一般先在地面施工垂直井，然后造斜进入目标含水层一定深度变成水平井，对目标含水层进行充分暴露。在钻进中以寻找导水构造、溶隙、溶孔(洞)为主，如遇导水裂隙等造成钻井液大量漏失，立即注浆治理；如进入目标含水层未发现导水裂隙等构造，则施工多水平分支孔继续查找导水裂隙构造。在找到导水裂隙等构造或钻进过程中有钻井液漏失时，要做压水试验，根据吸水量的大小决定注浆量和浓度，从而达到地面超前区域治理的目的。

另外，瓦斯治理一直是我国高瓦斯与突出矿井面临的棘手难题，我国大多数煤矿局部区域煤瓦斯含量较高，矿井仍采用局部通风进行稀释，降低采掘工作面瓦斯浓度，保证生产安全。特别对地质构造复杂、煤层浅埋藏及煤层群开采的条件，矿井多采用了地面对煤层或煤层顶板(构造煤)实施直孔及L型水平井压裂超前抽采卸压瓦斯技术，有效降低瓦斯对矿井安全生产的威胁、有力保障矿工的生命安全。

目前，通过对国内煤矿建成的不同类型水平井瓦斯抽采结果分析，认为受储层压力、煤岩力学性质等因素影响，L型水平井在构造煤层中施工易出现塌孔、卡钻等现象，成井率不理想。针对传统煤层压裂方法的缺点，结合国内外构造煤压裂方法的认识与实践，采用构造煤顶板选择坚硬砂岩内实施L型水平井分段压裂技术是解决构造煤瓦斯预抽的有效手段，完钻后对其顶板进行射孔、分段压裂，使井孔与煤层沟通，后下入排采泵通过地面排水降压预抽煤层中的瓦斯，从而有效降低煤层瓦斯含量。

地面超前对煤层底板水害区域治理注浆孔和对煤层或煤顶板(构造煤)瓦斯抽放孔均是地面超前灾害治理；一个在煤层底板施工多分支水平井注浆区域治理水害，一个在煤层或煤顶板(构造煤)施工L型水平井抽放瓦斯卸压，这两项工程目前在全国许多煤矿施工，施工工艺已经相当成熟，但都是分开实施，没有很好的结合在一起施工；两项工程分开施工，均投入资金大，设备设施重复采购建设，占地复耕面积多，设备拆卸安装搬运次数多，生产材料物资浪费大，环境污染及破坏等特点。

发明内容