[發明專利]一種煤層鉆孔防塌裝置及防塌方法

有效

• 申請號: 201811510679.3
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109736875B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 胡勝勇;郝國才;王蒙;馮國瑞;胡斐;韓丹丹;李振;張純旺;郭力萌
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21D11/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

一種煤層鉆孔防塌裝置及方法，適用于松軟煤層中帶有一定仰角（小于8度）的鉆孔塌孔防護，該方法是將一種多孔混凝土注入鉆孔易塌區段主動支護鉆孔，該多孔混凝土具有強度高、孔隙率大的特點，其既能有效支護鉆孔易塌區段，也具有良好的空間孔隙特性，能保證瓦斯氣體自由通過。為防止注漿過程中多孔混凝土向鉆孔孔口倒流，本發明提供一種類傘裝置，在注漿過程中該裝置和注漿管配套使用，類傘裝置緊套在注漿管外，隨注漿管伸入鉆孔易塌區段前端，推動類傘裝置上的開關滑管，待類傘裝置傘面撐開后對鉆孔易塌區段注入多孔混凝土。本發明方法能有效支護鉆孔防止塌孔，該裝置可重復利用且能有效避免多孔混凝土倒流。

技術領域

本發明為一種防止煤層鉆孔塌孔影響本煤層瓦斯抽采的方法，尤其適用于松軟煤層中具有一定仰角（小于8度）的鉆孔塌孔防護。

背景技術

井下鉆孔抽采瓦斯由于具有施工簡便、成本低等優點，在我國煤礦的瓦斯治理中得到了廣泛應用。據統計，每年我國煤礦用于井下瓦斯抽采的鉆孔工程量已超過1億5000萬m。然而由于受到地應力和瓦斯壓力等因素影響，在松軟煤層瓦斯抽采過程中鉆孔塌孔問題嚴重，由于鉆孔塌孔阻斷了瓦斯氣體向外流動的通道，這將顯著影響瓦斯的高效抽采以及井下瓦斯治理，影響礦井的安全生產。

松軟煤層在我國可采煤層中占有很大的比例，松軟煤層鉆孔塌孔是制約井下瓦斯高效抽采的主要難題，目前主要通過向鉆孔內送入篩管防止塌孔，但是由于鉆孔成孔后會存在不同程度的殘留煤屑，且松軟煤層鉆孔在短時間內就可能出現局部坍塌，導致在實際應用中經常出現篩管無法穿過鉆孔塌孔區段而影響鉆孔瓦斯的高效抽采。

發明內容

本發明的目的是提供一種煤層鉆孔防塌裝置及方法，能夠有效防護鉆孔塌孔，提高鉆孔瓦斯抽采效率。

為實現上述目的，本發明提供一種鉆孔防塌裝置及方法，通過注漿泵將多孔混凝土注入鉆孔易塌區段主動支護鉆孔，該材料具有強度高、孔隙率大的特點，既能有效支撐鉆孔易塌區段，也能保證瓦斯氣體自由通過。

為防止注漿過程中多孔混凝土向鉆孔孔口倒流，本發明提供一種類傘裝置，該類傘裝置和注漿管配套使用，類傘裝置緊套在注漿管外，隨注漿管伸入鉆孔易塌區段，首先向前推動類傘裝置上的開關滑管，待類傘裝置傘面撐開后對鉆孔易塌區段注漿。

所述類傘裝置由不銹鋼傘骨（6）、防水傘面（7）、彈簧（8）、定位傘帽（9）組成。定位傘帽（9）固定在開關滑管（5）內管上固定堵孔傘。傘骨（6）支撐傘面（7）防止多孔混凝土倒流。

開關滑管（5），其長度有不同規格且能緊套在注漿管（1）外，能傳遞推力控制傘面的打開與閉合。

推力桿（3）和固位螺釘（2）組成，推力桿（3）固定在開關滑管（5）上，便于操作人員操作控制傘面的打開與閉合（7）。固位螺釘（2）用于鎖定開關滑管并保持傘面狀態（5）。

本發明鉆孔防塌裝置的工作原理：先將類傘裝置緊套在注漿管外并伸入到鉆孔易塌區段前端，工作人員手持推力桿（3）推動開關滑管（5）滑過撐開線（4），將傘骨（6）及傘面（7）完全撐開，旋緊固位螺釘（2）保持開關滑管（5）和傘面（7）固定，此時向鉆孔易塌區段內注入多孔混凝土防護鉆孔，多孔混凝土的注入量，單位是m³；L為易塌區段長度，單位是m；D為鉆孔直徑，單位是m。

注漿結束待多孔混凝土凝固后松開固位螺釘（2），操作推力桿（3）將開關滑管（5）復位，傘骨（6）及傘面（7）在彈簧（8）作用下收縮，撤出類傘裝置并準備進行下一個鉆孔的塌孔防護。

一種煤層鉆孔防塌方法，包括以下步驟：

（1）根據已確定的鉆孔易塌區段深度選擇開關滑管，開關滑管長度較鉆孔孔口到易塌區段距離長0.5-0.8m，以便于工人操作類傘裝置。

（2）將類傘裝置緊套在注漿管外，并伸入鉆孔易塌區段前端。