[發明專利]一種松軟煤層分步式鉆護一體化系統及工藝

有效

• 申請號: 201210056441.4
• 申請日: 2012-03-06
• 公開（公告）號: CN102747953A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 周福寶;高峰;劉春;王圣程;劉應科;龐葉青
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B10/00;E21F7/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種煤層鉆護系統及工藝，特別是一種松軟煤層分步式鉆護一體化系統及工藝。

背景技術

我國煤層中松軟煤層比例較大，松軟煤層煤質松軟、滲透性較差，瓦斯含量和瓦斯壓力往往比較高，該類型煤層單純依靠礦井通風解決不了煤礦采掘期間瓦斯涌出大的難題，往往需要進行瓦斯抽采。目前我國順層瓦斯抽采鉆孔深度已普遍達到百米以上，但堅固性系數f值在0.3~0.8之間的松軟煤層煤體穩定性差，瓦斯抽采鉆孔鉆后易變形和局部垮塌，導致瓦斯抽采效率降低。

專利號為CN101446178A公開了一種井下松軟突出煤層中風壓空氣鉆進工藝，但是護孔管必須通過鉆桿內孔才能送入，而為了滿足鉆桿鉆進的力學要求，鉆桿內孔有著極嚴格的孔徑上限要求，致使護孔管管徑較小，故護孔管和鉆孔孔壁間會留有很大的空間，不能有效抵抗鉆孔坍塌，護孔效果不理想；論文《瓦斯抽放鉆孔護孔技術探討》提出了導向滑輪送護孔管工藝，但護孔管最大送入長度最大僅為七十多米，不能滿足抽采孔護孔長度的要求。且在極軟煤層中，瓦斯抽采孔起鉆后很短時間內就有局部塌孔，這種情況下該工藝無法將護孔管送入鉆孔。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種護孔管容易送入鉆孔、護孔長度長、護孔半徑大的松軟煤層分步式鉆護一體化系統及工藝。

本發明的目的是這樣實現的：松軟煤層分步式鉆護一體化系統包括：空氣壓縮機、高壓膠管、護孔鉆機、機架、護孔鉆桿、導向器和簡易鉆頭，護孔鉆機位于機架上，護孔鉆桿穿過護孔鉆機，護孔鉆桿尾部通過高壓膠管與空氣壓縮機相連，第一節護孔鉆桿的頂端安裝簡易鉆頭，護孔鉆桿的中部安裝導向器，導向器位于松軟煤層瓦斯抽采鉆孔內。???

所述的護孔鉆桿外徑比簡易鉆頭的直徑小5?mm?~20mm，護孔鉆桿為中空桿，護孔鉆桿桿壁設有孔眼，在孔眼上有環氧樹脂膠。

所述的導向器外部輪廓為橢球狀；橢球狀有兩個橢球曲面，兩個圓形平面和兩個橢圓面；導向器安裝在護孔鉆桿的中部，其極半徑比鉆孔孔徑小4?mm?~8mm，赤道半徑大小在100mm~200mm之間；，相鄰橢球導向器間距為20m?~30m。

所述的簡易鉆頭為空心鉆頭，質量不大于2kg，選用高強度聚乙烯材質。

一種松軟煤層分步式鉆護一體化工藝，具體步驟如下：

a.采用普通鉆機和鉆桿實施瓦斯抽采鉆孔，成孔后起鉆，連接系統各裝置；

b.采用環氧樹脂膠充填護孔鉆桿孔眼。

c.在第一節護孔鉆桿頂端安裝簡易鉆頭，在第一節護孔鉆桿中部安裝導向器，護孔鉆機將第一節護孔鉆桿送入鉆孔中，之后連續送入無導向器的護孔鉆桿同時保持風力排渣，鉆桿間采用螺紋連接；每鉆進20m~30m在新連接的護孔鉆桿上加裝導向器，直到鉆進至終孔位置；

d..通過注液泵向護孔鉆桿內注入環氧樹脂膠溶解劑，直到護孔鉆桿孔眼變通透。

e.封孔抽采瓦斯。

f.利用護孔鉆機將護孔鉆桿拉出。

由于采用了上述方案，本發明具有以下有益效果：

（1）護孔鉆桿既為旋轉動力桿又是護孔管，直徑大，更能有效支護孔壁。

（2）護孔鉆桿每鉆進20m~30m就加裝導向器，導向器的兩個橢球曲面設計能夠讓護孔鉆桿在鉆孔內平滑前進避免卡住，導向器的兩個橢圓面設計留出了排煤屑的空間，從而保障護孔鉆桿能夠沿著原鉆孔軌跡旋轉前進，護孔鉆桿很容易鉆進到終孔位置，護孔深度長。

（3）簡易鉆頭采用中空設計，無芯，提供高壓空氣的流出通道，遇到局部塌孔時簡易鉆頭頂端刀片可輕易將垮塌煤體粉碎。

（4）護孔鉆桿孔眼被環氧樹脂膠充填，高壓空氣可以通過中空護孔鉆桿和空心簡易鉆頭進入鉆孔內，將煤屑沿護孔鉆桿與孔壁間隙排出。

（5）煤層回采前利用護孔鉆機將護孔鉆桿回收，循環利用。

優點：工藝獨特，護孔管既能輸送高壓空氣又能抽采瓦斯，排煤屑能力強，護孔管容易沿著鉆孔前進，具有護孔管徑大、護孔深度長的優點，能解決松軟煤層護孔管直徑小、送入距離短的問題。尤其適用于堅固性系數f值在0.3~0.8之間的松軟高瓦斯煤層。

附圖說明

圖1是本發明的系統圖。

圖2是本發明的簡易鉆頭結構圖。

圖3是本發明的導向器左視結構圖。

圖4是本發明的導向器剖面圖。

圖中：1、空氣壓縮機；2、高壓膠管；3、護孔鉆機；4、機架；5、護孔鉆桿；6、導向器；7、簡易鉆頭；8、鉆孔；9、煤層。

具體實施方式