[發(fā)明專利]一種防瓦斯抽采鉆孔塌孔的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010035329.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN110953017B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳冬冬;謝生榮;陳平;吳曉宇;何文瑞;紀(jì)春偉;王恩;孫耀輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): E21F7/00
• 分類號(hào): E21F7/00;E21B33/13;E21B17/00
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標(biāo)事務(wù)所 32110
• 代理人: 韓曉斌

本發(fā)明涉及一種防瓦斯抽采鉆孔塌孔的裝置及方法，裝置包括噴漿鉆桿和特制鉆桿，噴漿鉆桿與特制鉆桿采用螺紋連接，噴漿鉆桿的底部與鉆頭連接；特制鉆桿內(nèi)部有速凝劑通道、漿液通道和水通道三條通道；噴漿鉆桿為空心鉆桿，內(nèi)部具有噴漿管路系統(tǒng)；噴漿管路系統(tǒng)上端有速凝劑管路、漿液管路，這兩條管路在噴漿鉆桿和特制鉆桿的螺紋連接下分別與速凝劑通道、漿液通道連接；速凝劑管路和漿液管路通過“Y”型管路匯合，再由螺旋管路混合漿液；混合漿液最后由倒“T”型管路經(jīng)環(huán)形噴漿環(huán)噴出。本發(fā)明的可噴漿鉆桿通過鉆桿向鉆孔孔壁噴漿，形成圓形薄柱殼或扇形薄柱殼，能及時(shí)有效防瓦斯抽采鉆孔大面積塌孔，對(duì)于順利抽采瓦斯意義重大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦抽采瓦斯鉆孔施工領(lǐng)域，具體為一種防瓦斯抽采鉆孔塌孔的裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，我國(guó)抽采瓦斯最普遍的方法是施工長(zhǎng)距離抽采鉆孔對(duì)煤層瓦斯提前預(yù)抽，地應(yīng)力作用下鉆孔周圍必定出現(xiàn)應(yīng)力集中，在鉆孔無支護(hù)條件下且當(dāng)煤層強(qiáng)度較低或鉆孔使用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)鉆孔持續(xù)發(fā)生大變形甚至大范圍的完全閉合而極大的降低瓦斯抽采量；當(dāng)在極軟和較為破碎的煤層中布置抽采鉆孔時(shí)容易出現(xiàn)鉆桿退出鉆孔的過程中發(fā)生大面積塌孔而顯著降低瓦斯抽采效果嚴(yán)重影響煤炭安全回采。應(yīng)對(duì)鉆孔塌孔的傳統(tǒng)方法主要有：一是向長(zhǎng)距離抽采鉆孔中放置粒徑大小不等的充填物支護(hù)鉆孔，即使塌孔，瓦斯也可以通過充填物的間隙排出，但是該方法效率較低且有如下缺陷，在放置充填物的過程中易擾動(dòng)鉆孔孔壁而發(fā)生塌孔導(dǎo)致充填物無法順利放置在整個(gè)抽采鉆孔中，充填物未放之前甚至是拔鉆過程中出現(xiàn)塌孔也無法采用該傳統(tǒng)方法；二是在抽采鉆孔中放置防塌孔管，該方法效率較低，且必須在鉆孔完全拔出后方可實(shí)施，且在強(qiáng)度較軟極易塌孔煤層中該方法受到極大限制甚至無法使用。可見，提出一種使用方便快捷，應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜煤層條件的防瓦斯抽采鉆孔塌孔的方法對(duì)于顯著提高瓦斯抽采效率保障礦井安全回采意義重大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了解決當(dāng)前防瓦斯抽采鉆孔塌孔而顯著影響瓦斯抽采效率的所面臨的技術(shù)和方法問題，提供一種防瓦斯抽采鉆孔塌孔的裝置及方法，該裝置結(jié)構(gòu)合理，易于安裝，且方法簡(jiǎn)單有效，在鉆桿拔出過程中隨即實(shí)現(xiàn)噴漿支護(hù)鉆孔，能顯著解決各類瓦斯抽采鉆孔易塌孔問題，尤其是松軟煤層易塌孔鉆孔。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，提供的技術(shù)方案如下：一種防瓦斯抽采鉆孔塌孔的裝置，包括噴漿鉆桿和特制鉆桿；噴漿鉆桿與特制鉆桿采用螺紋連接，噴漿鉆桿的底部與鉆頭連接；特制鉆桿內(nèi)部有速凝劑通道、漿液通道和水通道三條通道；噴漿鉆桿為空心鉆桿，內(nèi)部設(shè)有噴漿管路系統(tǒng)；所述噴漿管路系統(tǒng)包括速凝劑管路、漿液管路以及環(huán)形噴漿環(huán)；當(dāng)噴漿鉆桿和特制鉆桿連接，特制鉆桿的速凝劑通道、漿液通道分別與噴漿鉆桿的速凝劑管路、漿液管路接通；速凝劑管路、漿液管路的一端匯合成一根混合管路后與環(huán)形噴漿環(huán)連接，環(huán)形噴漿環(huán)上設(shè)有噴漿口；水通道為鉆頭供水。

所述的速凝劑通道、漿液通道和水通道的管徑不同，水通道管徑最大，其次為漿液通道，速凝劑通道管徑最小。

所述的速凝劑管路、漿液管路匯合形成“Y”型管路，“Y”型管路的總管連接有螺旋管，螺旋管的另一端連接有倒“T”型管路，倒“T”型管路的橫管兩端與環(huán)形噴漿環(huán)連接。

所述的螺旋管的螺旋內(nèi)部有三角形實(shí)心倒齒，使?jié){液與速凝劑充分混合，經(jīng)噴漿口噴出的混合漿液能迅速凝固。

所述的速凝劑使用的是高強(qiáng)速凝劑，在與漿液充分混合噴到鉆孔孔壁后，加快漿液凝固；且漿液中加入聚酯纖維材料增強(qiáng)噴漿層的抗變形能力。

所述環(huán)形噴漿環(huán)位于噴漿鉆桿底部的100-300mm處，噴漿環(huán)上布置多個(gè)噴漿口；或者噴漿環(huán)在鉆頭上布置。

所述的環(huán)形噴漿環(huán)的噴漿口的布置方式包括在噴漿環(huán)周圍設(shè)置一整圈噴漿口的圓環(huán)形噴漿結(jié)構(gòu)，或者在噴漿環(huán)周圍設(shè)置一部分噴漿口的扇形噴漿結(jié)構(gòu)，噴漿環(huán)上未有噴漿口的范圍為未噴漿的范圍，未噴漿的范圍角度θ為0°~270°；依據(jù)未噴漿θ的范圍可形成圓形薄柱殼或扇形薄柱殼，當(dāng)θ=0°時(shí)即為圓形薄柱殼，θ≠0°時(shí)即為扇形薄柱殼。