一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法与流程

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采，具体涉及一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法。

背景技术：

1、在近距离煤层群开采条件下，常采用下向穿层钻孔（即从上部巷道向下部目标煤层施工的钻孔）抽采邻近层卸压瓦斯。下向穿层钻孔具有“一巷两用”的优势，既是条带瓦斯治理的重要手段，也是工作面回采期间采空区瓦斯治理的有效措施。然而，下向穿层钻孔在施工及抽采过程中面临突出的排水排渣难题。下向穿层钻孔因排渣困难、钻孔积水无法有效排出等造成抽采效果差。钻孔内积水、煤渣和岩渣等在重力作用下沉积于孔底，堵塞瓦斯运移通道，严重制约抽采效果。尤其是在近距离煤层群开采条件下，层间距小、煤层松软、采动裂隙发育，排水排渣问题更为突出。

2、现有技术多采用单一压风管伸入孔底吹排的方式，压风气流难以在孔底形成持续有效的扰动，对沉积于孔底的板结煤渣难以彻底清除。当钻孔内积渣板结后，单一风压无法有效松动，导致排水排渣不彻底，钻孔抽采效果难以根本改善。另外，近距离煤层群层间距小、煤体松软，下向钻孔施工过程中孔壁易失稳坍塌。坍塌的煤渣进一步加剧孔底积渣问题，形成“积水-塌孔-积渣”的恶性循环。而且，现有技术中气渣分离环节薄弱，排出的气水渣混合物未经有效分离即直接排放，既造成瓦斯浪费，又污染作业环境。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提出一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法。

2、本发明所采用的技术解决方案是：

3、一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，包括以下步骤：

4、步骤一、钻孔施工与护孔；

5、在近距离煤层的底板巷道内，向下邻近煤层方向施工下向穿层钻孔；下向穿层钻孔施工钻进过程中下入护孔筛管，护孔筛管下端延伸至下向穿层钻孔底部；

6、步骤二、封孔与管路安装；

7、下向穿层钻孔施工完成后，在孔口段进行注浆封孔；封孔完成后，向下向穿层钻孔内穿设排水管和压风管；所述排水管与压风管并排设置于护孔筛管内；

8、所述排水管下端伸入钻孔底部，上端伸出孔口并连接至排水总管；所述压风管下端伸入钻孔底部，上端伸出孔口并连接至压风总管；

9、步骤三、多级压风排水排渣；

10、采用分级增压的方式，通过压风管向下向穿层钻孔内通入压风，并将孔底的积水和煤渣携带出钻孔，经排水管排出孔外；

11、步骤四、气渣分离与排放；

12、由向下穿层钻孔内排出的气水渣混合物进入气渣分离器，经分离后分别排出。

13、优选的，所述护孔筛管的管壁布置有筛孔，筛孔直径不大于3mm。

14、优选的，所述压风管和排水管之间保持不小于50mm的间距。

15、优选的，步骤三中包括以下步骤：

16、（1）低压扰动阶段：以0.3~0.5mpa的低压风持续通入5~10min，通过压风管出口处的气流扰动，将孔底积水及悬浮煤渣搅动起来，使板结的煤渣层松散化；

17、（2）高压吹排阶段：将风压提升至0.8~1.2mpa，高压风流将孔底的积水和松散煤渣携带出钻孔，经排水管排出孔外；

18、（3）脉冲冲击阶段：以0.5~1.0mpa的风压进行脉冲式供风，脉冲周期为开启30~60s、关闭10~20s，反复3~5次，利用脉冲气流的冲击力将孔底残留的积渣进一步清除。

19、优选的，所述压风总管上设置有时间控制开关和电磁阀；

20、所述排水总管连接气渣分离器，气渣分离器内设置有过滤网，气渣分离器的顶部设置有气体排出口，气体排出口通过气体排出管连接瓦斯抽采管路；气渣分离器的下部设置有排渣口和排水口，排水口连接排水管路；

21、气水渣混合物进入气渣分离器，煤渣被截留于气渣分离器底部，水和气体分别进入排水管路和瓦斯抽采管路。

22、在排水排渣完成后，对下向穿层钻孔进行全段封孔，并在下向穿层钻孔中设置瓦斯抽采管，进行瓦斯抽采。

23、与现有技术相比，本发明的有益技术效果如下：

24、（1）排水排渣彻底；本发明采用“低压扰动-高压吹排-脉冲冲击”三级增压的压风排水排渣方式，首先通过低压扰动松动孔底板结煤渣，再以高压风流将积水和煤渣携带排出，最后以脉冲冲击清除残留积渣，三级协同作用实现了积水和积渣的彻底排除，克服了单一压风排水不彻底的缺陷。

25、（2）适应近距离煤层特殊工况；通过全程下入护孔筛管，有效防止松软煤层下向钻孔的塌孔问题；筛管壁布置筛孔的设计既保证了护孔效果，又兼顾了瓦斯抽采和排水排渣的流通需求。

26、（3）气渣分离彻底、环保性好；通过气渣分离器实现气、水、渣的有效分离，煤渣集中清理，瓦斯气体回收利用，避免了直接排放造成的环境污染和瓦斯浪费，并可有效避免瓦斯直接排入底板巷道所带来的风险。

27、（4）操作简便、自动化程度高；通过电磁阀和时间控制开关实现自动控制，减少了人工干预，降低了劳动强度，适用于煤矿井下规模化推广应用。

1.一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于：所述护孔筛管的管壁布置有筛孔，筛孔直径不大于3mm。

3.根据权利要求1所述的一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于：所述压风管和排水管之间保持不小于50mm的间距。

4.根据权利要求1所述的一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于，步骤三中包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于：所述压风总管上设置有时间控制开关和电磁阀；

6.根据权利要求5所述的一种近距离煤层下向钻孔排水排渣方法，其特征在于：排水排渣完成后，对下向穿层钻孔进行全段封孔，并在下向穿层钻孔中设置瓦斯抽采管，进行瓦斯抽采。