高應力煤體水力衝鑽成孔的方法
2023-05-14 10:14:31
專利名稱：高應力煤體水力衝鑽成孔的方法
技術領域：
本發明涉及一種在煤體中水力衝鑽成孔的方法，屬煤礦災害防治及煤礦安全技術 領域，尤其適用於在高應力煤體中的水力衝鑽成孔。
背景技術：
在煤礦進行採掘工作時，或者防治煤與瓦斯突出、衝擊地壓、水害及抽放瓦斯、注 水等工作中，需要在煤體中打鑽孔，有探測鑽孔、卸壓鑽孔、爆破鑽孔、注水鑽孔和排放或抽 放瓦斯鑽孔等，打鑽通常用鑽機來完成，屬於機械鑽孔。但在採動影響區、煤柱區、構造影響 區等高應力區及衝擊地壓、煤與瓦斯突出等動力災害高危險區，打鑽時經常出現嚴重的鑽 孔衝擊、炸孔或夾鑽等情況，鑽孔壁煤巖瞬間突然破壞或大量緩慢變形(流變或蠕變)會將 鑽杆報死，無法完成打鑽作業。在衝擊地壓、煤與瓦斯突出嚴重或地應力較高的煤礦，煤層 鑽孔只能打2 4米深，無法滿足需要。
發明內容
技術問題本發明的目的是針對已有技術中存在問題，提供一種方法簡單、成孔速 度快、排屑容易、成孔方向及孔內卸壓範圍可調節的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法。技術方案本發明的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法(1)在選定的採掘空間區域內布置水力衝鑽設備；(2)選定打孔的位置，將水力衝鑽設備的噴頭朝向成孔方向，開啟水力衝鑽設備；(3)用高壓水向煤體衝鑽，在水力衝鑽過程中噴頭及高壓水管隨孔深不斷深入而 深入，利用高壓水將孔內的煤巖碎屑帶出孔外；(4)當衝鑽孔深達到設計要求時，關閉水力衝鑽設備，退出噴頭和高壓水管，完成 一個成孔衝鑽；(5)將噴頭和高壓水管移動至下一孔位置，繼續進行下一孔的衝鑽，直至完成所有 衝鑽成孔。所述的高壓水為高壓水射流、磨料水射流或旋轉水射流；所述高壓水的壓力為 25 lOOMPa、流量為5 80L/min ；當衝鑽過程中出現鑽孔變形嚴重、且影響水管移動時， 退回噴頭和高壓水管，對變形嚴重區段再次進行衝刷；當衝鑽過程中遇到構造作用區、應力 集中帶且不能充分卸壓時，延長對該區域衝刷的時間。有益效果本發明能有效防止鑽孔衝擊、炸孔或夾鑽的情況，解決了在高應力區煤 體中打鑽困難的問題，孔可用作卸壓孔、煤層注水、深孔或鬆動爆破、排放或抽放瓦斯等，可 應用於防治煤與瓦斯突出、衝擊地壓和瓦斯抽放。用高壓水射流法在煤體內衝孔或用旋轉 水射流方法在煤體內鑽孔，因為水壓遠大於煤體抗拉強度，所以煤體破碎速度快，且能夠連 續進行衝鑽，避免了機械鑽進時換鑽杆佔用較長時間的問題，成孔速度快；利用高壓水將孔 內碎屑排出，排屑容易；水射流或旋轉水射流具有衝刷距離遠、範圍較大的優點，因此水力 衝孔或鑽孔時不會出現卡鑽、夾鑽等致使機械鑽孔鑽杆被卡死或報死的情況，容易成孔，即
3使出現塌孔、炸孔或蠕變等情況時，退回噴頭和水管再次重新衝鑽或衝刷即可解決問題；7jC 力衝鑽可對某一固定區域進行大範圍、長時間的衝鑽，形成較大的卸壓範圍；水力衝鑽的噴 頭很小，噴頭和水管佔用空間小，對空間適應性強，不受空間尺寸的限制，可向任意方向成 孔。因此，利用該方法可有效防止鑽孔衝擊、炸孔或夾鑽的情況，解決在高應力區煤體中打 鑽困難的問題，特別適合於在採動影響區、煤柱區、構造影響區等高應力區及衝擊地壓、煤 與瓦斯突出等動力災害高危險區成孔，孔可用作卸壓孔、煤層注水、深孔或鬆動爆破、排放 或抽放瓦斯等，可應用於防治煤與瓦斯突出、衝擊地壓和瓦斯抽放，其方法簡單，易操作，成 孔速度快。
附圖是本發明高應力煤體水力衝鑽成孔方法的流程示意圖。
具體實施例方式附圖所示，本發明的高應力煤體水力衝鑽成孔方法首先在巷道或工作面等採掘 空間選定要打孔的區域，布置好水力衝鑽設備，水力衝鑽設備包括壓力泵、與泵站相連的高 壓水管和水力噴頭；選定好打鑽的位置，將水力衝鑽設備的噴頭朝向成孔方向，即需鑽孔的 位置及方向，開啟水力衝鑽設備，向設計方向用壓力為25 lOOMPa、流量為5 80L/min的 高壓水向煤體衝鑽，高壓水為高壓水射流、磨料水射流或旋轉水射流。在水力衝鑽過程中噴 頭及高壓水管隨孔深不斷深入而深入，孔內的煤巖碎屑隨高壓水流流出孔外；衝鑽過程中 對重點區域進行重點衝鑽，當鑽孔變形嚴重且影響水管移動時，退回噴頭和高壓水管，對變 形嚴重區段再次進行衝刷；當衝鑽過程中遇到構造作用區、應力集中帶且需要充分卸壓時， 延長對該區域衝刷的時間，直到煤巖碎屑不再從孔內流出時，表面該區域的煤體達到了卸 壓效果。當孔深達到設計深度時，關閉水力衝鑽設備，退出噴頭和高壓水管，完成一個成孔 衝鑽；需要進行下一個孔的衝鑽時，將噴頭和高壓水管移至下一個選定打鑽的位置，繼續進 行下一個孔的水力衝鑽作業，直至完成所有衝鑽成孔，結束衝鑽作業。
權利要求
一種高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，其特徵在於，步驟如下(1)在選定的採掘空間區域內布置水力衝鑽設備；(2)選定打孔的位置，將水力衝鑽設備的噴頭朝向成孔方向，開啟水力衝鑽設備；(3)用高壓水向煤體衝鑽，在水力衝鑽過程中噴頭及高壓水管隨孔深不斷深入而深入，利用高壓水將孔內的煤巖碎屑帶出孔外；(4)當衝鑽孔深達到設計要求時，關閉水力衝鑽設備，退出噴頭和高壓水管，完成一個成孔衝鑽；(5)將噴頭和高壓水管移動至下一孔位置，繼續進行下一孔的衝鑽，直至完成所有衝鑽成孔。
2.根據權利要求1所述的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，其特徵在於所述的高壓 水為高壓水射流、磨料水射流或旋轉水射流。
3.根據權利要求1或2所述的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，其特徵在於所述高 壓水的壓力為25 lOOMPa、流量為5 80L/min。
4.根據權利要求1所述的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，其特徵在於當衝鑽過程 中出現鑽孔變形嚴重、且影響水管移動時，退回噴頭和高壓水管，對變形嚴重區段再次進行 衝刷。
5.根據權利要求1所述的高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，其特徵在於當衝鑽過程 中遇到構造作用區、應力集中帶且不能充分卸壓時，延長對該區域衝刷的時間。
全文摘要
一種高應力煤體水力衝鑽成孔的方法，在選定的採掘空間區域內布置水力衝鑽設備；選定打孔的位置，將水力衝鑽設備的噴頭朝向成孔方向，開啟水力衝鑽設備；用高壓水向煤體衝鑽，在水力衝鑽過程中噴頭及高壓水管隨孔深不斷深入而深入，當衝鑽孔深達到設計要求時，關閉水力衝鑽設備，退出噴頭和高壓水管，衝鑽成孔完成；將噴頭和高壓水管移動至下一孔位置，繼續進行下一孔的衝鑽，直至完成所有衝鑽成孔。該方法可有效防止鑽孔衝擊、炸孔或夾鑽的情況，解決在高應力區煤體中打鑽困難的問題。適用於防治煤與瓦斯突出、衝擊地壓和瓦斯抽放。其方法簡單，易操作，成孔速度快。
文檔編號E21B7/18GK101899950SQ20101023122
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月14日 優先權日2010年7月14日
發明者劉曉斐, 宋大釗, 李忠輝, 沈榮喜, 王恩元, 趙恩來 申請人:中國礦業大學