CN106869989A - 一种煤矿井下连续筛管护孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体是一种煤矿井下连续筛管护孔方法。包括以下步骤：将钻机和筛管输管器等试验装置及材料移至钻孔施工地点，将连续筛管盘卷在圆筒状卷盘上，在连续筛管端部安装卡孔器；在软煤施工顺层或穿层钻孔；钻进至设计深度后停止钻进，将筛管输管器安装在钻机上；将连续筛管和卡孔器插入筛管输管器，利用输管器将连续筛管送入钻杆内；利用连续筛管端部卡孔器顶开下筛管钻头，将筛管固定在钻孔壁；在孔口位置截断连续筛管，回撤钻杆；采用大直径套管进行封孔联抽。本发明在软煤钻孔中下筛管时间短，效率高，筛管抗压强度大，钻孔瓦斯抽采效率高，充分提高钻孔抽放效率、缩短瓦斯预抽时间、最大限度消除瓦斯灾害。
Description
技术领域
本发明属于煤矿安全生产技术领域，具体是一种煤矿井下连续筛管护孔方法。
背景技术
国内外研究表明，在对松软煤层进行钻孔时，煤的暴露面积大量增加，大量吸附瓦斯从微孔隙中解析出来进入大孔隙和裂缝中，与游离瓦斯汇集在一起从孔壁周围暴露表面释放出来； 同时由于孔壁周围各类孔隙空间连通，煤层中瓦斯贮存的大量能量将迅速发散，在压力梯度的作用下流向钻孔，且松软煤层弹性模量较低、泊松比较高、脆性大、易破碎，使成孔孔径变小、塌孔，瓦斯通道变小、堵塞等。采用湿式钻孔时，水在排渣的同时，对煤层物理性质和力学性质影响较大。煤块浸水后，水沿裂隙、孔隙进入煤中，润湿煤块全部自由面上的每个颗粒；由于水分子的侵入，削弱了颗粒间的联系，使得煤的力学性质变差。当水进入到煤体孔隙、裂隙时会产生压力，使煤体弹性屈服极限降低，易于产生塑性变形同；同时还会降低煤体的抗剪强度，使其易于发生剪切破坏，导致其强度降低，在地应力的作用下，发生坍塌、掉块等现象，阻碍煤渣的排出，导致塌孔、垮孔；大量煤炭包裹在钻杆的周围，造成卡钻，从而成孔困难。
由于我国软煤较为发育，众多的学者和煤矿工程技术人员对软煤钻进技术进行了研究，主要包括钻头、钻杆、钻机等软煤打钻设施及打钻工艺的改进和研究，如采用筒式钻头、锥形钻头、自动变径钻头等软煤钻进钻头减小钻屑粒径和对煤壁扰动，减少排渣阻力，采用菱形钻杆和螺旋钻杆进一步粉碎钻屑和加强排渣机械动力，采用流体和机械双动力排渣，采用中压空气动力进行排渣，采用大功率大扭矩钻机。这些方法在一定程度上提高了软煤钻进长度和效率，但是目前为止，软煤钻进长度和效率依然受到较大的局限，尤其是在局部构造区域和应力集中区域，还不能完全解决软煤塌孔严重，钻进效率和成孔率偏低，有效抽放时间短等问题。
目前发展前景较好的软煤钻进护孔技术主要有跟管钻进技术、钻杆内下筛管技术等技术。跟管钻进为地面井和复杂地层工程钻进技术，将其引入软煤钻进技术领域有望进一步解决软煤塌孔问题，但是现有工艺过程过于复杂，难于在井下推广应用，需要进一步研究和改进；钻杆内下筛管技术相对较简单，目前在井下有一定的应用，但是由于现有筛管1-2m/根，筛管通过接头连接，下筛管时需要人工连接后往钻杆内输送，存在下筛管效率低、工人劳动强度较大、筛管抗压强度较低及筛管内径偏小等问题。
发明内容
本发明为了解决现有钻杆内下筛管护孔技术中的不足之处，提供一种煤矿井下连续筛管护孔方法。
本发明采取以下技术方案：一种煤矿井下连续筛管护孔方法，包括以下步骤：
1）、将将钻机、下筛管钻杆、下筛管钻头、卡孔器、输管器、连续筛管、卷盘及材料移至钻孔施工地点，将连续筛管盘卷在圆筒状卷盘上，在连续筛管端部安装卡孔器；
2）、在软煤施工顺层或穿层钻孔；
3）、钻进至设计深度后停止钻进，将筛管输管器安装在钻机上；
4）、将连续筛管和卡孔器插入筛管输管器，利用输管器将连续筛管送入钻杆内；
5）、利用连续筛管端部卡孔器顶开下筛管钻头，将筛管固定在钻孔壁；
6）、在孔口位置截断连续筛管，回撤钻杆；
7）、采用大直径套管进行封孔联抽。
所述步骤1）筛管输管器采用钻机液压系统或风动马达提供动力，实现连续筛管在钻杆内的机械输送。
所述步骤1）-6）中的筛管采用直径30-50mm、长度100-1000m阻燃抗静电塑料管，并在塑料管上均匀打孔，塑料管具有较好的抗压强度、抗弯强度和柔韧度，在外力作用下可盘卷在卷盘。
所述步骤1）中的圆筒状卷盘两端直径较大，中间直径较小，卷盘固定在支架上，可绕轴转动。
所述步骤1）中的连续筛管端部与卡孔器采用直接式连接，并采用固定栓插入筛管和卡孔器中圆孔进行固定。
所述步骤2）中的施工钻孔采用钻杆内下筛管专用的钻杆和钻头，钻杆内径30-50mm，钻头中部可打开。
本发明与其它相接近的现有技术的区别为：
与现有钻杆内下筛管技术区别：现有钻杆内下的筛管为1-4m的短筛管，采用接头连接；通过人力将筛管从钻杆内插入钻孔。存在问题为：筛管连接效率低；筛管接头减少了筛管有效内径；工人劳动强度较大。
本发明采用连续筛管和输管器，通过机械力将连续筛管出入钻杆内。与现有下筛管技术相比，本发明的优点为：筛管不需要连接，下筛管效率高；筛管无接头，增加了筛管有效内径；采用机械力输送，节省人力。
本发明可以大大提高钻孔内下筛管的效率和软煤层钻孔瓦斯抽采效率。井下经试验表明，软煤层钻孔瓦斯抽采采用下连续筛管后，瓦斯抽采率提高30%以上，且所耗费的时间、人力不到现有钻杆内下筛管技术所需的50%。实施井下软煤层下连续筛管护孔后，煤层百米钻孔瓦斯平均流量较大增长，大大缩短了瓦斯抽放时间；提高了下筛管效率，减少下下筛管工作量；使掘进及回采期间的瓦斯超限几率大为减少，为煤矿安全高效回采、掘进提供了宝贵时间及安全保障。
附图说明
图1为本发明的装置图；
图中1-下筛管钻杆；2-连续筛管；3-下筛管钻头；4-卡孔器；5- 钻机；6-卷盘；7-输管器；8-钻机夹持器；9-钻孔。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种煤矿井下连续筛管护孔方法，包括以下步骤：
1）、将将钻机、下筛管钻杆、下筛管钻头、卡孔器、输管器、连续筛管、卷盘及材料移至钻孔施工地点，将连续筛管盘卷在圆筒状卷盘上，在连续筛管端部安装卡孔器；卷盘通过中心轴和支架连接，卷盘可绕轴旋转。选用的连续筛管具有较好的柔韧性，同时具有一定的硬度和抗曲能力；
2）、在软煤施工顺层或穿层钻孔，打钻采用专用的钻杆和钻头，钻杆内径30-50mm，钻头中部可打开或脱落；
3）、钻进至设计深度后停止钻进，卸下水辫或风辫，将筛管输管器安装在钻机顶部，在连续筛管端部安装卡孔器，连续筛管端部与卡孔器采用插接式，并采用固定栓插入筛管和卡孔器中圆孔进行固定；
4）、将连续筛管和卡孔器插入输管器，启动输管器将连续筛管送入钻杆内；
5）、利用连续筛管端部卡孔器顶开下筛管钻头后，将连续筛管固定在钻孔壁；
6）、在孔口位置截断连续筛管，回撤钻杆；
7）、采用大直径套管进行封孔联抽。
下面对本发明对各个步骤进行详细说明：
一、将钻机和筛管输管器等试验装置及材料移至钻孔施工地点，并将30-50mm安装在钻机左上角。
将钻机5、下筛管钻杆1、下筛管钻头3、卡孔器4、输管器7、连续筛管2和卷盘6运输至试验地点。如图1所示。连续筛管2外径30-50mm，壁厚2-4mm，材质为抗静电、阻燃、柔性PVC管，花管小孔直径3-5mm，间距10-20mm。钻头3外径94-133mm、内径30-50mm，钻杆1外径73-89mm、内径30-50mm，卷盘6外径1-2m、内径0.5-1m，卷盘6通过中心轴和支架连接，卷盘可绕轴旋转。输管器7液压管路与钻机5液压管路连接，通过钻机液压系统提供输管器7所需的传输动力。
二、施工顺层或穿层钻孔。
采用普通矿用液压钻机5在软煤施工顺层或穿层钻孔9，打钻采用下筛管专用的钻杆1和钻头3，钻头1、钻杆3的内径30-50mm，钻头3中部可打开或脱落。钻孔9长度100-200m，直径94-133mm，根据具体尺寸实际需要确定。
三、安装连续筛管及卡孔器。
钻孔9施工至设计深度后停止钻进，卸下水辫或风辫，，并将筛管输管器7安装在钻机5的左上角，采用螺栓固定，与钻机夹持器7成一条直线，使得连续筛管2能够沿直线穿过输管器7、下筛管钻杆1和下筛管钻头3。将卡孔器4安装在连续筛管2的顶端，卡孔器4与连续筛管2采用直插式接头连接，并采用固定栓插入筛管2和卡孔器4内的圆孔进行固定。
四、将连续筛管输入钻杆内。
将连续筛管2和卡孔器4插入输管器，启动输管器7将连续筛管2送入钻杆1内。
五、将连续筛管固定在钻孔内。
输管器7将连续筛管2送至钻头3位置时，利用连续筛管端部卡孔器4顶开并穿过下筛管钻头3，卡孔器4穿过钻头3后自动张开，将连续筛管2固定在钻孔9内。
六、结束下筛管。
在孔口位置截断连续筛管2，然后退出钻杆1和钻头3。
七、封孔抽采瓦斯。
采用大直径套管进行封孔联抽。
Claims (6)
1.一种煤矿井下连续筛管护孔方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）、将将钻机、下筛管钻杆、下筛管钻头、卡孔器、输管器、连续筛管、卷盘及材料移至钻孔施工地点，将连续筛管盘卷在圆筒状卷盘上，在连续筛管端部安装卡孔器；
2）、在软煤施工顺层或穿层钻孔；
3）、钻进至设计深度后停止钻进，将筛管输管器安装在钻机上；
4）、将连续筛管和卡孔器插入筛管输管器，利用输管器将连续筛管送入钻杆内；
5）、利用连续筛管端部卡孔器顶开下筛管钻头，将筛管固定在钻孔壁；
6）、在孔口位置截断连续筛管，回撤钻杆；
7）、采用大直径套管进行封孔联抽。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井连续下筛管护孔方法，其特征在于：所述步骤1）筛管输管器采用钻机液压系统或风动马达提供动力，实现连续筛管在钻杆内的机械输送。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续筛管护孔方法，其特征在于：所述步骤1）-6）中的筛管采用直径30-50mm、长度100-1000m阻燃抗静电塑料管，并在塑料管上均匀打孔，在外力作用下可盘卷在卷盘。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续筛管护孔方法，其特征在于：所述步骤1）中的圆筒状卷盘两端的直径大于中间的直径，卷盘固定在支架上，可绕轴转动。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续筛管护孔方法，其特征在于：所述步骤1）中的连续筛管端部与卡孔器采用直接式连接，并采用固定栓插入筛管和卡孔器中圆孔进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿井下连续筛管护孔方法，其特征在于：所述步骤2）中的施工钻孔采用钻杆内下筛管专用的钻杆和钻头，钻杆内径30-50mm，钻头中部可打开。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170620 |