[發明專利]一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置及方法

有效

• 申請號: 202010953942.7
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN111911225B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 武文賓;李良偉;林府進;劉延保;孫朋;李日富;江萬剛;潘雪松;劉洋;唐建平;姚壯壯
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明屬于煤層注水領域，涉及一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置及方法，包括鉆頭、鉆桿以及鉆機，還包括設置在鉆桿之間的依次連接的高低壓轉換裝置以及膨脹式封隔器，高低壓轉換裝置與膨脹式封隔器內設置有中心管，高低壓轉換裝置在與遠離鉆機端的鉆桿連通的一端設置有同中心管導通的出口；中心管靠近高低壓轉換裝置的一端通過彈性閥門組件將高低壓轉換裝置分隔為內管路與外管路，中心管的另一端與鉆機端的鉆桿連通。本發明結構簡單，操作簡便，降低了裝置的復雜程度，減少了額外下放封孔器的勞動力，提升順煤層鉆孔注水效率。

技術領域

本發明屬于煤層注水領域，涉及一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置及方法。

背景技術

煤礦井下防治煤與瓦斯突出的關鍵在于高效的瓦斯抽采降低煤層瓦斯含量和壓力，但因我國煤層賦存條件如煤質松軟和地質條件不穩定等問題，導致煤層透氣性差、應力集中等因素進而導致煤層瓦斯難抽采。

煤層注水是松軟煤層常用的煤層增透的方法之一，其主要作用是增加煤體含水率、形成微裂隙和分散煤體所受應力。煤層中水對煤的吸附作用強于瓦斯，因此注水還能將煤層中的吸附瓦斯置換為游離瓦斯，增加透氣性的同時增加抽采率，為煤礦安全高效開采提供了安全保障。

可重復使用封孔器的出現，很好的替代了采用鋼管和水泥漿封孔的煤層注水工藝，無需專門施工注水孔就可以在任意順煤層鉆孔實施煤層注水。目前采用封孔器的煤層注水方法在順煤層鉆孔施工完畢后，需要采用人力的方式依次安裝篩管、封孔器、鋼管、孔口拉索等，注水后再次拆卸，整個流程操作繁瑣且勞動強度大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置及方法，在簡化現有結構的基礎上節約工作量，減少勞動強度，并提升煤層注水效率。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置，包括鉆頭、鉆桿以及鉆機，還包括設置在鉆桿之間的依次連接的高低壓轉換裝置以及膨脹式封隔器，高低壓轉換裝置與膨脹式封隔器內設置有中心管，高低壓轉換裝置在與遠離鉆機端的鉆桿連通的一端設置有同中心管導通的出口；

中心管靠近高低壓轉換裝置的一端通過彈性閥門組件將高低壓轉換裝置分隔為內管路與外管路，中心管的另一端與鉆機端的鉆桿連通。

可選的，出口的直徑小于中心管直徑。

可選的，鉆桿為耐高壓密封鉆桿。

可選的，中心管通過高低壓轉換裝置與鉆機端的鉆桿導通，該鉆機端的鉆桿末端設置有轉換接頭，該轉換接頭通過高壓膠管連接有注水泵。

可選的，彈性閥門組件包括彈簧以及滑套環。

一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化方法，應用如上述的一種順煤層鉆孔鉆進注水一體化裝置，包括以下步驟：

步驟1，設計順煤層鉆孔施工參數、膨脹式封隔器距孔口距離、注水量、注水壓力；

步驟2，先將高低壓轉換裝置連接鉆桿，再將膨脹式封隔器連接高低壓轉換裝置，根據施工參數使用煤礦井下小于3MPa的低壓水進行順煤層鉆孔施工，施工到深度為X時停止鉆進，此時水僅從中心管流出，膨脹式封隔器不發生膨脹；

X的計算公式如下：

X＝L-m-n-p

上式中，L為順煤層鉆孔設計長度，m為膨脹式封隔器距孔口距離，n為膨脹式封隔器長度，p為高低壓轉換裝置長度；

步驟3，繼續連接鉆桿施工至順煤層鉆孔設計長度后停止鉆進，使鉆機動力頭處于抱死鉆桿狀態并停機；

步驟4，從鉆桿上拆下順煤層鉆孔施工排渣所用的旋轉水尾，將鉆桿與注水泵連通；