CN113107438A - 一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置和方法，井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置设置导向头；与所述的导向头轴向连接设置推送杆和筛管，筛管套设在推送杆外；贯穿导向头与推送杆设置通风管道。在碎软煤层钻孔下筛管时，由于推送杆与筛管之间间隙小，二者共同作用发挥更好刚性效果，对于井下常用的筛管，采用该装置通过人工推送深度更深，导向性能好，中心空心结构，十分轻便，可通风和缓慢回转，可起到消除下入过程煤渣堵塞和减小阻力作用；相对于通过钻杆内下筛管，减少二次起下钻工序，降低劳动强度，提高效率。筛管堵塞后，通过推送管二次下入可清理筛管内煤粉，提高钻孔利用率和抽采效果。
Description
技术领域
本发明涉及属于煤矿钻探技术领域，具体涉及一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置和方法，用于碎软煤层钻孔快速下筛管护孔。
背景技术
煤矿井下钻孔瓦斯抽采是瓦斯防治的有效措施，为保证钻孔抽采效果，钻进成孔后往往通过孔内下筛管护孔的方式，避免因孔壁坍塌堵塞从而影响抽采效果。对于部分相对稳定煤层，一般采用裸眼下筛管方式，当钻孔完成后，提出钻具，然后人工从孔口逐段连接好筛管后再推入孔内，该方法相对于浅孔或深度150m以内钻孔比较适用，但对于200m以上钻孔，裸孔下筛管时，会出现随深度增加下入阻力增大或筛管由于柔性变形造成无法继续推送的情况；而对于碎软煤层钻孔，为保证下入深度，钻孔完成并提钻后，需要先下一次大通孔钻具至孔底，然后通过孔内下入筛管，之后再提出钻杆，而采用该方法需要二次起下钻操作，对于深一些钻孔，大大增加劳动强度，增加工序同时，还需要钻机在原孔位起下钻杆，占用设备保证工序有效衔接，造成效率低下。
针对上述问题，发明一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置和方法，用以实现井下碎软煤层钻孔快速下筛管护孔，以克服上述缺陷和问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置和方法，解决碎软煤层钻孔成孔后直接下筛管护孔问题，无需二次重复下钻杆，减少工序，降低劳动强度，提高施工效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，设置导向头；与所述的导向头轴向连接设置推送杆和筛管，筛管套设在推送杆外；贯穿导向头与推送杆设置通风管道。
可选的，所述的导向头一端设置由端部向中部直径渐大的类圆锥体，另一端设置由中部向尾部直径渐小的类圆锥台体。
可选的，所述的导向头由引导端、中部及尾部轴向对接组成；引导端为弧形的圆锥体，中部为圆柱体，尾部为弧形的圆锥台体。
可选的，所述的推送杆外径比筛管内径小1～2mm；所述的推送杆长度比筛管长度长0.2～0.5m。
可选的，轴向贯穿导向头设置通风主孔，轴向贯穿推送杆设置推送杆通孔，通风主孔与推送杆通孔轴向对接连通形成通风管道。
可选的，与所述的通风主孔连通，在所述的导向头上设置多个通风分支孔；通风分支孔与通风主孔斜相交。
可选的，通风分支孔与通风主孔前进方向轴线夹角为30～180°，不包括180°的端点值。
可选的，所述的推送杆有多个，多个推送杆通过轴向连接实现长度方向的组合；与导向头连接的推送杆端部设置接头，导向头上设置与接头相同形状的推送杆安装槽；推送杆安装槽后的导向头上还设置丝扣。
一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法，采用本发明所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤：
步骤1：钻孔钻进至设计深度后冲孔排渣退出钻杆，然后连接导向头和筛管，插入推送杆；
步骤2：根据钻孔长度，在原有的推送杆和筛管上依次增加多个推送杆和筛管，由导向头端推入钻孔内；
步骤3：当推送有阻力出现时，在孔口将风管与推送杆连接，通过风管供风吹出导向头附近堆积的煤粉，通过筛管和推送杆的自转和轴向运动进行煤粉的清理，当孔内顺畅或阻力降低后，继续向孔内推送；
步骤4：待推送至预定深度时，停止推送，固定筛管，抽出推送杆并逐根卸下，将筛管留在孔内，最后封孔并连接抽放管路。
一种抽放筛管堵孔后清理方法，采用本发明所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤：
通过本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法进行筛管下放后；
将推送杆逐根连接插入筛管内，在孔口将风管与推送杆连接，通过风管供风吹出筛管内积聚的煤粉，再逐根退出推送杆，重新连接抽放管继续瓦斯抽采。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)一般常规钻孔直接推送筛管下入深度较浅，而钢制中心杆和外部筛管之间间隙小，推送时整体具有更好的刚性，整体强度更好，更加有利于筛管推送，筛管推送深度更深。
(2)中心推送杆通孔能够通风吹渣，推送过程中整个装置能够慢慢回转和活动，减少下入过程中煤粉堵孔无法下入的问题；此外，前端导向头具有很好的引导作用，对于碎软煤层气动钻进定向孔，筛管推送过程中适应性更强。
(3)相对于钻杆内下筛管方式，需要二次起下钻杆，劳动强度高，占用钻机设备，效率低，本发明结构简单、轻便，操作便捷，降低劳动强度，提高作业效率。
(4)通过推送杆可以清理抽采筛管内积聚的煤粉，使得抽采通道顺畅，实现更好的抽采，提高钻孔利用率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置结构示意图；
图2是图1A-A的剖视图；
图3是本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置下放示意图；
图4是本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置通风吹渣减阻施工示意图；
图5是本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置退出推送杆的示意图；
图中各标号表示为：
1-导向头、11-通风主孔、111-通风分支孔、12-丝扣、13-推送杆安装槽、2-筛管、3-推送杆、31-推送杆通孔、32-接头、4-煤层、5-风管接头、6-风管。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，以下所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，并非全部实施例，也并未对本发明做任何形式上的限制，凡是利用本实施例的技术方案，包括对本实施例做了简单的变化，均属于本发明保护的范围。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：
结合图1-2，本发明的碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，用于碎软煤层钻孔快速下筛管护孔。井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，设置导向头1；与导向头1轴向连接设置推送杆3和筛管2，筛管2套设在推送杆3外；贯穿导向头1与推送杆3设置通风管道。比如，导向头1采用轻质阻燃抗静电塑料材料，其中一侧为“子弹头”式结构，另一侧外端设计与筛管2连接的丝扣12，中心靠里开“一”字形平口槽即推送杆连接槽13，推送杆3采用金属材料制备成的管体，比如钢制管体，具有支撑和转动特性，在导向头1的引导下可以快速的进入钻孔内，同时通过贯穿导向头1与推送杆3设置的通风管道可以将钻孔内的煤粉进行吹扫清理，进一步辅助其快速下放的操作。
在本公开的实施例中，结合图1，导向头1一端设置由端部向中部直径渐大的类圆锥体，这里所说的类圆锥体指的是其外形基本符合圆锥体的形状，但是其端部到侧面均为圆滑的弧形结构，且由端部到中部直径渐大的结构具有引导作用；另一端设置由中部向尾部直径渐小的类圆锥台体，这里所说的类圆锥台体的结构指的是其侧面的结构为圆滑的弧形，端部为平台形，可以方便进行推送杆3和筛管2的连接安装，同时，当装置整体向后端移动时，也具有一定的引导性。
结合图1，具体的，本发明的导向头1由引导端、中部及尾部轴向对接组成；引导端为弧形的圆锥体，中部为圆柱体，尾部为弧形的圆锥台体。类似于“子弹头”的形状。
在本公开的实施例中，推送杆3由连接杆和加长杆组成，连接杆与导向头1连接，连接杆的连接端设置接头32，接头32为“一”字形平口插头，另一端为螺纹丝扣连接加长杆；加长杆两头设计为公、母接头，采用丝扣连接。推送杆3的连接杆和加长杆为中空结构，中心设置推送杆通孔31。推送杆3外径比筛管2内径小1～2mm；推送杆3长度比筛管2长度长0.2～0.5m。推送杆3的外径比筛管2的内径要小，目的是能较轻松将推送杆3放入筛管2内，同时确保在推送过程中对筛管2的支撑；推送杆3要长于筛管2，是考虑井下空间受限，同时连接一两根推送杆3和筛管2后就要推送进孔内，推送杆3比筛管2长的端部即为受力推送处。筛管2为煤矿瓦斯抽采用护孔筛管，为阻燃抗静电材料，两端丝扣连接，管体上设计筛眼。推送杆3的加长杆和筛管2每根长度基本一致，推送杆3与筛管2之间接头位置错开。
在本公开的实施例中，轴向贯穿导向头1设置通风主孔11，轴向贯穿推送杆3设置推送杆通孔31，通风主孔11与推送杆通孔31轴向对接连通形成通风管道，当推送杆3与导向头1连接时，通过通风管道可以进行导向头1周围煤粉的吹扫清理；当推送杆3未与导向头1连接，而是位于筛管2内时，可以进行筛管2周围的煤粉的吹扫清理。
在本公开的实施例中，与通风主孔11连通，在导向头1上设置多个通风分支孔111；通风分支孔111与通风主孔11斜相交，通风分支孔111的设置，增大了导向头1附件的吹扫面积，提高清理效率。
在本公开的实施例中，通风分支孔111与通风主孔11斜相交的角度可为30～60°，也可进一步设置几组与通风主孔11前进方向轴线夹角为60～180°的通风分支孔111，通风分支孔111孔径小于通风主孔11孔径，其目的是辅助将通风主孔11孔内的岩屑进一步排出。
在本公开的实施例中，推送杆3有多个，多个推送杆3通过轴向连接实现长度方向的组合；与导向头1连接的推送杆3端部设置接头32，导向头1上设置与接头32相同形状的推送杆安装槽13；推送杆安装槽13后的导向头1上还设置丝扣12。导向头1采用轻质阻燃抗静电塑料材料，其中一侧为“子弹头”式结构，另一侧外端设计与筛管2连接的丝扣12，中心靠里开“一”字形平口槽即推送杆连接槽13，推送杆3采用金属材料制备成的管体，比如钢制管体，具有支撑和转动特性，在导向头1的引导下可以快速的进入钻孔内，同时通过贯穿导向头1与推送杆3设置的通风管道可以将钻孔内的煤粉进行吹扫清理，进一步辅助其快速下放的操作。
结合图1-5，本发明的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法，采用本公开的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤，主要作业面为煤层4下：
步骤1：钻孔钻进至设计深度后冲孔排渣退出钻杆，然后连接导向头1和筛管2，插入推送杆3；
步骤2：根据钻孔长度，在原有的推送杆3和筛管2上依次增加多个推送杆3和筛管2，由导向头1端推入钻孔内；
步骤3：当推送有阻力出现时，在孔口将风管6与推送杆3通过风管接头5连接，通过风管6供风吹出导向头1附近堆积的煤粉，通过筛管2和推送杆3的自转和轴向运动进行煤粉的清理，当孔内顺畅或阻力降低后，继续向孔内推送；
步骤4：待推送至预定深度时，停止推送，固定筛管2，抽出推送杆3并逐根卸下，将筛管2留在孔内，最后封孔并连接抽放管路。
结合图1-5，本发明的抽放筛管堵孔后清理方法，采用本公开的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤：
通过本公开的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法进行筛管下放后，当瓦斯抽采通道出现堵塞的时候；
将推送杆3逐根连接插入筛管2内，在孔口将风管6与推送杆3连接，通过风管6供风吹出筛管2内积聚的煤粉，再逐根退出推送杆3，重新连接抽放管继续瓦斯抽采。
在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。
在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，设置导向头(1)；
与所述的导向头(1)轴向连接设置推送杆(3)和筛管(2)，筛管(2)套设在推送杆(3)外；
贯穿导向头(1)与推送杆(3)设置通风管道。
2.根据权利要求1所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，所述的导向头(1)一端设置由端部向中部直径渐大的类圆锥体，另一端设置由中部向尾部直径渐小的类圆锥台体。
3.根据权利要求1所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，所述的导向头(1)由引导端、中部及尾部轴向对接组成；
引导端为弧形的圆锥体，中部为圆柱体，尾部为弧形的圆锥台体。
4.根据权利要求1、2或3所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，所述的推送杆(3)外径比筛管(2)内径小1～2mm；
所述的推送杆(3)长度比筛管(2)长度长0.2～0.5m。
5.根据权利要求1、2或3所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，轴向贯穿导向头(1)设置通风主孔(11)，轴向贯穿推送杆(3)设置推送杆通孔(31)，通风主孔(11)与推送杆通孔(31)轴向对接连通形成通风管道。
6.根据权利要求5所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，与所述的通风主孔(11)连通，在所述的导向头(1)上设置多个通风分支孔(111)；
通风分支孔(111)与通风主孔(11)斜相交。
7.根据权利要求6所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，通风分支孔(111)与通风主孔(11)前进方向轴线夹角为30～180°，不包括180°的端点值。
8.根据权利要求1、2或3所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置，其特征在于，所述的推送杆(3)有多个，多个推送杆(3)通过轴向连接实现长度方向的组合；
与导向头(1)连接的推送杆(3)端部设置接头(32)，导向头(1)上设置与接头(32)相同形状的推送杆安装槽(13)；
推送杆安装槽(13)后的导向头(1)上还设置丝扣(12)。
9.一种井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤：
步骤1：钻孔钻进至设计深度后冲孔排渣退出钻杆，然后连接导向头(1)和筛管(2)，插入推送杆(3)；
步骤2：根据钻孔长度，在原有的推送杆(3)和筛管(2)上依次增加多个推送杆(3)和筛管(2)，由导向头(1)端推入钻孔内；
步骤3：当推送有阻力出现时，在孔口将风管(6)与推送杆(3)连接，通过风管(6)供风吹出导向头(1)附近堆积的煤粉，通过筛管(2)和推送杆(3)的自转和轴向运动进行煤粉的清理，当孔内顺畅或阻力降低后，继续向孔内推送；
步骤4：待推送至预定深度时，停止推送，固定筛管(2)，抽出推送杆(3)并逐根卸下，将筛管(2)留在孔内，最后封孔并连接抽放管路。
10.一种抽放筛管堵孔后清理方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管装置进行，具体包括以下步骤：
通过权利要求9的井下碎软煤层长钻孔快速下筛管方法进行筛管下放后；
将推送杆(3)逐根连接插入筛管(2)内，在孔口将风管(6)与推送杆(3)连接，通过风管(6)供风吹出筛管(2)内积聚的煤粉，再逐根退出推送杆(3)，重新连接抽放管继续瓦斯抽采。
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