[发明专利]顶部定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采封孔方法

说明书

顶部定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采封孔方法，具体包括以下步骤：（一）、设计单孔抽采瓦斯混合量和主钻孔直径、主钻孔长度，计算定向长钻孔裂隙带抽采瓦斯需要的正常抽采负压和困难情况下抽采负压；（二）、分析确定封孔段长度与高度、封孔材料；（三）、进行定向长钻孔施工，并对封孔段进行扩孔；（四）、选择封孔管和封孔材料；（五）、采用二级防溢严密封孔装置进行封孔；（六）、完成封孔后，分析封孔质量与抽采效果。本发明利用聚氨酯封孔材料及一级环形防溢挡板结合的二级防溢严密封孔装置解决了叠加动压影响下钻孔围岩裂隙发育，封堵围岩裂隙困难，抽采负压高问题，既封堵钻孔围岩裂隙、又保证封孔材料自身的致密性，封孔效果好。

技术领域

本发明涉及裂隙带钻孔抽采瓦斯的封孔技术领域，具体的说，涉及一种顶部定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采封孔方法。

背景技术

目前，煤矿回采工作面回风流瓦斯涌出量大，上隅角瓦斯浓度高是困扰采面安全生产的主要因素。为研究回采安全高效的采面瓦斯抽采技术，煤矿科研人员研发了煤层顶部裂隙带高位抽采瓦斯技术，一定程度缓解了采面瓦斯问题。煤层顶部裂隙带高位抽采技术依据回采工作面煤层顶板存在“竖三带、横三区”，认为弯曲下沉带和裂隙带内尺度各异的孔裂隙结构为工作面采空区，为瓦斯运移、流动、储藏提供了途径和空间，瓦斯的高扩散性、低粘滞性使采空区瓦斯在弯曲下沉带和裂隙带位得到提纯，裂隙带内瓦斯浓度明显高于下部冒落带内瓦斯浓度。如果在裂隙带内布置钻孔抽采，将抽采到浓度高、纯量大的瓦斯，有效降低工作面回风流瓦斯涌出量、上隅角瓦斯浓度。但是，受传统打钻技术工艺影响，钻孔有效长度短，轨迹无法控制，煤层顶部裂隙带高位抽采瓦斯技术存在单孔高效抽采距离短、抽采瓦斯浓度偏低的问题、抽采效果不稳定、成本高、钻孔施工工程量大，严重影响瓦斯抽采效果。

近年来我国定向长钻孔施工技术、装备得到长足发展，定向钻孔优势如下：①采用随钻测量系统，钻孔轨迹可以起伏，一直处于顶板裂隙带合适中，确保钻孔抽采有效稳定；②大幅提高单孔施工深度，减少钻孔搭接长度，以及钻孔起始与结束的不合理层位，提高了单孔瓦斯抽采范围；③钻机挪移次数少，钻进效率高，单次循环控制距离长，有效缩短施工工期，缓解采掘接替矛盾。因此，顶部定向长钻孔抽采瓦斯技术受到重视，即利用煤矿井下定向钻进技术与装备，在煤层顶板裂隙带施工长距离大直径定向钻孔，以顶板裂隙作为瓦斯流动通道来抽采工作面上覆岩层、煤层及工作面上隅角的瓦斯，改变采空区瓦斯流向分布，有效减少采空区和邻近层瓦斯向工作面上顺槽流动，从根本上解决采空区或邻近层瓦斯大量涌出造成的工作面上隅角及回风巷瓦斯超限的问题，从而保证采煤工作面安全作业，提高采面生产能力。

分析顶部定向长钻孔抽采瓦斯技术关键技术，除顶板定向长钻孔在设计层位、坡度、平面位置完成施工外，封孔质量是关系到抽采效果的另一关键技术。如果封孔方法与工艺不足以支撑抽采钻孔受动压影响下长期保持高负压抽采需要的密封效果，顶部定向长钻孔难以实现高浓度、高纯量、长距离长期抽采的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种顶部定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采封孔方法，本发明利用聚氨酯封孔材料及环形防溢挡板结合的二级防溢严密封孔装置解决了叠加动压影响下钻孔围岩裂隙发育，封堵围岩裂隙困难，抽采负压高问题，既封堵钻孔围岩裂隙、又保证封孔材料自身的致密性，封孔效果好。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

顶部定向长钻孔裂隙带瓦斯抽采封孔方法，具体包括以下步骤：

（一）、设计单孔抽采瓦斯混合量和主钻孔直径、主钻孔长度，计算定向长钻孔裂隙带抽采瓦斯需要的正常抽采负压和困难情况下抽采负压；

（二）、分析确定封孔段长度与高度、封孔材料；

（三）、进行定向长钻孔施工，并对封孔段进行扩孔；

（四）、选择封孔管和封孔材料；

（五）、采用二级防溢严密封孔装置进行封孔；

（六）、完成封孔后，分析封孔质量与抽采效果。