[發明專利]一種下向鉆孔自動排水防塌孔裝置及防塌孔方法

在審

• 申請號: 202010034260.6
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111119985A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 許幸福;李艷增;張利軍;王耀鋒;張天明;蘇偉偉;張超;薛偉超;王春光;黃鶴;石永生;史苗壯
• 申請（專利權）人: 煤科集團沈陽研究院有限公司;山西潞安環保能源開發股份有限公司漳村煤礦
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21F16/00;F16K31/02
• 代理公司: 沈陽易通專利事務所 21116
• 代理人: 王建男;于麗麗

1.一種下向鉆孔自動排水防塌孔裝置，設置在斜下開孔的抽采鉆孔中，其特征在于：所述下向鉆孔自動排水防塌孔裝置包括封孔段、抽采管、排水管、瓦斯抽采系統、排水系統和PLC控制箱，所述封孔段封堵在抽采鉆孔孔口位置，所述抽采管和排水管穿過封孔段，且所述排水管的孔內端置于抽采鉆孔孔底位置，所述瓦斯抽采系統與所述抽采管連接，所述瓦斯抽采系統通過抽采管抽采孔內瓦斯，所述排水系統與排水管連接，排水系統通過排水管排出孔內積水，所述抽采管孔外段設有抽采管路壓力傳感器和抽采管電動閥門，所述排水管孔外段設有排水管路壓力傳感器、排水管電動閥門和排水管流量傳感器，所述抽采管路壓力傳感器和抽采管電動閥門、以及排水管路壓力傳感器、排水管電動閥門和排水管流量傳感器均與PLC控制箱電性連接，以采集工作信號并控制抽采管電動閥門和排水管電動閥門的開閉時機。

2.根據權利要求1所述的一種下向鉆孔自動排水防塌孔裝置，其特征在于：所述排水管位于鉆孔底部的末段沿排水管軸向開設若干個側孔，側孔分別覆蓋壓力控制片。

3.一種下向鉆孔自動排水防塌孔方法，使用如權利要求2所述的下向鉆孔自動排水防塌孔裝置，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、利用鉆機施工權利要求1所述的下向鉆孔，安裝自動排水防塌孔裝置，其特征在于：所述抽采鉆孔斜下開設，成孔后利用壓風系統將孔內遺留積水壓風排出；

步驟2、將排水管及抽采管分別連接后放入抽采鉆孔，直至預定深度，對抽采鉆孔用封孔裝置進行封孔；

步驟3、安裝抽采管及排水管，抽采管壓力傳感器、排水管壓力傳感器、排水管流量傳感器、抽采管電動閥、排水管電動閥；

步驟4、由抽采管1連接瓦斯抽采系統，由排水管2連接排水系統后，對抽采鉆孔瓦斯進行抽采；

步驟5、初始狀態下，抽采管電動閥門開啟，排水管電動閥門關閉，抽采管和排水管在抽采鉆孔空間內相互聯通，因此壓力基本相等，抽采管路壓力傳感器讀數記為P₁，排水管路壓力傳感器讀數記為P₂，即ΔP＝P₂-P₁，此時△P＜P’；

步驟6、隨抽采鉆孔內積水增多，液面高度超過排水管底部孔口，排水管內氣壓逐漸增大，直至ΔP＞P’，抽采管電動閥門關閉，排水管電動閥門開啟，通過排水管電動閥門開啟角度控制排水管路壓力為P₂₀，P₂₀為滿足排水條件的最小壓力；

步驟7、排水管開始排水，流量傳感器監測流量正常，即Q≥Q’，此時排水管未堵塞，正常排水，直至抽采鉆孔內積水排至最下側開口，排水管與抽放管重新聯通后壓力差開始減小直至ΔP＜P’，排水管電動閥門關閉排水管，抽采管電動閥門打開，開啟抽放管。

4.根據權利要求3所述的下向鉆孔自動排水防塌孔方法，其特征在于：在步驟7中，開始排水時，流量計未監測到流量或流量過小，即Q＜Q’，則說明最下方排水口堵塞，則繼續增加排水負壓至P₂₁，利用壓力打開下方的壓力控制片；若流量計未監測到流量或流量過小，則重復上述步驟打開高一級的壓力控制片，直至增加排水負壓至Pn。

5.根據權利要求4所述的下向鉆孔自動排水防塌孔方法，其特征在于：若最上方的壓力控制片打開后仍無流量，即排水管內壓力P已達到P_n，說明鉆孔塌孔已堵塞所有排水口，此時直接關閉排水管電動閥門，停止抽采鉆孔排水，采取二次透孔措施或重新打孔。