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申请/专利权人：中煤科工生态环境科技有限公司;中煤科工鑫融科技创新发展有限公司;中煤科工循环产业研究院(山东)有限公司

摘要：本发明涉及孤岛工作面安全回采技术领域，尤其是基于多级发散式定向井的孤岛工作面注浆防冲回采方法，具体步骤包括：S1：钻孔定位，钻机安装：S2：竖直一开井段钻孔成孔；S3：采用正循环回转钻进的定向钻探工艺；S4：开钻导水裂隙带三开井区间段；S5：钻进至注浆目标层段，并完成导水裂隙带三开井区间段的各级分支井成孔：S6：注浆钻孔成孔后，清洗已钻好的钻孔孔壁；S7：注浆充填：S8：形成安全稳定段；S9：工后检测，并综合评价充填注浆质量。本发明解决了孤岛工作面回采过程中受冲击地压灾害威胁的问题，设计的基于多级发散式分支定向钻注浆的防冲技术，可以有效地改善工作面应力环境，降压防冲，实现孤岛工作面安全高效开采。

主权项：1.基于多级发散式定向井的孤岛工作面注浆防冲回采方法，其特征在于：上述基于多级发散式定向井的孤岛工作面注浆防冲回采方法中的发散式定向孔采用多级发散式定向孔结构，所述多级发散式定向孔结构包括竖直井区间段，在竖直井区间段的末端开设基岩段二开井区间段、在各基岩段二开井区间段的末端开设导水裂隙带三开井区间段；基于多级发散式定向井的孤岛工作面注浆防冲回采方法的具体步骤包括：S1：钻孔定位，钻机安装：钻孔定位的具体步骤如下：在孤岛工作面采空区选择合适的位置作为注浆施工钻孔竖直一开井段的开孔位置；根据场地地质条件，确定基岩段二开井区间段内的二开井段轨迹，设定基岩段二开井区间段的二开井段分支点坐标及钻孔倾斜角；确定目标注浆层，以注浆目标层段顶部，即：断裂带上部边界为导水裂隙带三开井区间段的起点，以注浆目标层段底部，即：采空区煤层底板为导水裂隙带三开井区间段的终点；S2：竖直一开井段钻孔成孔；开钻前安装调试好钻探设备及循环系统，同时准备足量预水化好的膨润土基浆；竖直钻孔，竖直一开井段成孔；S3：采用正循环回转钻进的定向钻探工艺，随钻测量倾斜角和方位角，基岩段二开井区间段的二开井段成孔；S4：开钻导水裂隙带三开井区间段的三开井段；开钻导水裂隙带三开井区间段时，需要在基岩段二开井区间段的各级分支孔上侧钻施工三开井段，形成逐级发散式扩展分支孔，由于竖直的一开井段、各级分支孔以及当前分支孔的前一级分支孔孔壁已经过注浆加固，保持孔壁较完整，下一级分支孔侧钻成功率高、速度快，保证钻探施工越来越安全高效；S5：钻进至注浆目标层段，并完成导水裂隙带三开井区间段的各级分支井成孔：S6：注浆钻孔成孔后，清洗已钻好的钻孔孔壁，采用钻孔成像技术，对基岩段全段连续钻孔成像，观测钻孔孔壁裂隙情况，为选择浆液类型、注浆压力、注浆流量提供依据；S7：注浆充填：由竖直一开井段上部井口向内部注浆，注浆过程中时刻控制注浆参数；S8：注浆完成，注浆后在孤岛工作面采空区形成安全稳定段，用于降低在孤岛工作面回采过程中发生冲击地压的概率；S9：工后检测，并综合评价充填注浆质量；各所述导水裂隙带三开井区间段内的三开井段均为有效注浆段定向钻孔；对于开采宽度＜50m的条带采空区，设置至少一排有效注浆段定向钻孔；对于开采宽度＞60m的条带采空区，设置至少两排有效注浆段定向钻孔；相邻有效注浆段定向钻孔的靶点间距在30-60m之间；在竖直一开井段、基岩段二开井区间段、导水裂隙带三开井区间段的各分支孔钻进的过程中均需要保持钻井循环液处于监测状态：监测过程中，当钻井循环液消耗不大时，定向钻机顶漏钻进，无需特殊处理；当钻井循环液消耗严重或全漏失时，钻井液携渣能力较弱，钻孔内岩屑较多，判断为易出现卡钻事故，为保障钻孔顺利成孔，避免钻探事故，此时，需在顶漏钻进5-10m时，上提钻具2-5m后，通过钻杆向钻孔内压力灌注水泥基复合浆液用以提高封堵效果，封堵漏浆地层，加固破碎井壁，灌注完成36-72h后，继续钻进成孔；若全漏破碎层段较长，采取分段钻进、分段注浆堵漏的分段前进式钻探方式；所述导水裂隙带三开井区间段的各级分支孔的数量在10个-20个之间；竖直一开井段采用Φ311.15mm钻头开孔，穿透松散层进入基岩20m后下入J55钢级Φ244.5mm×8.94mm表层套管，固井水泥返至地面；基岩段二开井区间段的二开井段采用Φ215.9mm钻头扫塞后钻至分支点，而后下入N80钢级Φ177.8mm技术套管，固井水泥返至地面；导水裂隙带三开井区间段的三开井段采用Φ152.4mm钻头向目标采空区靶点定向钻进，进行注浆。

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