CN114856513A - 灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置急方法,涉及瓦斯防喷装置领域,该装置包括孔口管、高压闸阀、反压装置、抽采系统;所述孔口管、高压闸阀、反压装置和抽采系统依次固定连接,所述反压装置的内部设有钻杆卡瓦。本发明的优点在于:当发生突水或喷孔时,将高压闸阀和反压装置关闭,水、渣携带瓦斯依次通过高压闸阀与钻杆之间的空隙及钻杆卡瓦内侧面与钻杆外表面之间的小缝隙,反压装置弥补了高压闸阀与钻杆之间空隙较大的缺陷,起到控制突水量及保证瓦斯缓慢释放的作用,既能防止钻孔突水又能避免瓦斯瞬间涌出。
Description
技术领域
本发明涉及瓦斯防喷装置领域,尤其涉及一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置及方法。
背景技术
当前,灰岩定向探放水长钻孔成为煤底板灰岩水害区域治理效果验证重要且普遍应用的一种方式。灰岩定向探放水长钻孔多为下向钻孔,施工过程中突水及瓦斯喷孔的风险较大,且突水往往伴随瓦斯喷孔同时发生,常规的瓦斯防喷装置难以适应如此复杂的情况。
公告号为CN215804507U的专利文献公开了一种瓦斯治理钻孔施工孔口防喷装置,包括防喷箱体、导流管、负压分离装置,导流管一端与防喷箱体连接,另一端与负压分离装置连接。现有的瓦斯防喷装置无法适应伴随瓦斯喷孔同时发生的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何在灰岩定向探放水长钻孔施工过程中中既能防止钻孔突水又能避免瓦斯瞬间涌出。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的:灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,包括孔口管、高压闸阀、反压装置、抽采系统;所述孔口管、高压闸阀、反压装置和抽采系统依次固定连接,所述反压装置的内部设有钻杆卡瓦。当发生突水或喷孔时,将高压闸阀和反压装置关闭,水、渣携带瓦斯依次通过高压闸阀与钻杆之间的空隙及钻杆卡瓦内侧面与钻杆外表面之间的小缝隙,反压装置弥补了高压闸阀与钻杆之间空隙较大的缺陷,起到控制突水量及保证瓦斯缓慢释放的作用,既能防止钻孔突水又能避免瓦斯瞬间涌出。
优选地,所述抽采系统包括孔口多通装置、排气管、排渣管、气水分离装置、连接管、负压抽采管路,所述孔口多通装置与所述反压装置固定连接,所述孔口多通装置通过所述排气管和所述排渣管连通所述气水分离装置,所述气水分离装置通过所述连接管连通所述负压抽采管路。实现了瓦斯与水、渣的二次分离,分离效果好。
优选地,所述孔口多通装置的顶部设有出气口,底部设有出渣口;所述气水分离装置包括箱体、溢水槽、进气口、抽采口、进渣口,所述箱体与所述溢水槽的底部通过连通口连通,所述箱体的顶部设有进气口和抽采口,所述箱体的一侧设有进渣口;所述出气口通过所述排气管连接所述进气口,所述出渣口通过所述排渣管连接所述进渣口,所述抽采口通过所述连接管连接所述负压抽采管路。气水分离装置的箱体缓冲了瓦斯喷出压力,与反压装置一起起到先堵后抽的功能,溢水槽保证了水顺利排出。
优选地,所述出气口、进气口和抽采口各设有两个,两个出气口分别通过两个排气管连接两个进气口,两个抽采口分别通过两个连接管连接所述负压抽采管路。
优选地,所述孔口管、高压闸阀、反压装置和孔口多通装置两两之间均通过法兰盘固定连接,各连接处设有石棉垫,所述石棉垫通过螺丝锁紧在相邻法兰盘之间。保证了连接严密。
优选地,所述排气管、排渣管和连接管的两端接头处均通过管卡锁紧。保证了连接严密。
优选地,所述排气管、排渣管和连接管均采用钢丝软管。
优选地,所述高压闸阀的耐压值大于最大预计突水水压。
优选地,所述钻杆卡瓦包括两个相对设置的卡瓦片及卡瓦片调节机构。
灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷方法,采用所述灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,包括以下步骤:
步骤一,将孔口管固定连接在灰岩定向探放水钻孔的孔口处,对高压闸阀进行耐压试验,耐压试验合格后,依次安装高压闸阀、反压装置和抽采系统;
步骤二,检查高压闸阀和反压装置能否灵活开关,若不能则及时查找原因并处理;
步骤三,钻杆施工过程中开启抽采负压,保持连续抽采;当发生突水或喷孔时,将高压闸阀和反压装置关闭,并将负压开启至最大持续抽采;待恢复正常后,继续施工或起钻。
本发明的优点在于:
1、当发生突水或喷孔时,将高压闸阀和反压装置关闭,水、渣携带瓦斯依次通过高压闸阀与钻杆之间的空隙及钻杆卡瓦内侧面与钻杆外表面之间的小缝隙,反压装置弥补了高压闸阀与钻杆之间空隙较大的缺陷,起到控制突水量及保证瓦斯缓慢释放的作用,既能防止钻孔突水又能避免瓦斯瞬间涌出。
2、实现了瓦斯与水、渣的二次分离,分离效果好。
3、气水分离装置的箱体缓冲了瓦斯喷出压力,与反压装置一起起到先堵后抽的功能,溢水槽保证了水顺利排出。
附图说明
图1是本发明实施例灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置的结构示意图。
图2是本发明实施例孔口多通装置的结构示意图。
图3是本发明实施例气水分离装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例公开一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,包括孔口管1、高压闸阀2、反压装置3、抽采系统。
所述抽采系统包括孔口多通装置4、排气管5、排渣管6、气水分离装置7、连接管8、负压抽采管路9。
孔口管1、高压闸阀2、反压装置3和孔口多通装置4依次固定连接,钻杆10依次穿过孔口多通装置4、反压装置3、高压闸阀2和孔口管1进入钻孔中;孔口多通装置4通过两个排气管5和一个排渣管6连通所述气水分离装置7,气水分离装置7通过两个连接管8连通负压抽采管路9。
孔口管1为两路套管,其中一路套管与高压闸阀2固定连接,该路套管的管径为Φ146mm,外露约500mm。
高压闸阀2的耐压值大于最大预计突水水压,发生突水时,关闭高压闸阀2,水、渣携带瓦斯从高压闸阀2与钻杆10之间的空隙通过,可以控制突水量。
反压装置3内部设有钻杆卡瓦,所述钻杆卡瓦包括两个相对设置的半圆形卡瓦片及卡瓦片调节机构,发生突水或喷孔时,关闭反压装置3,钻杆卡瓦将钻杆10抱死,钻杆卡瓦内侧面与钻杆10外表面的凹凸结构之间形成小缝隙,水、渣携带瓦斯依次通过高压闸阀2与钻杆10之间的空隙及钻杆卡瓦内侧面与钻杆10外表面之间的小缝隙,反压装置3弥补了高压闸阀2与钻杆10之间空隙较大的缺陷,起到控制突水量及保证瓦斯缓慢释放的作用,既能防止钻孔10突水又能避免瓦斯瞬间涌出。
孔口管1、高压闸阀2、反压装置3和孔口多通装置4两两之间均通过法兰盘固定连接,各连接处均设有石棉垫,所述石棉垫通过螺丝锁紧在相邻法兰盘之间,保证了连接严密。
排气管5和连接管8均采用3吋钢丝软管,作为瓦斯通道;排渣管6,采用4吋钢丝软管,作为水、渣通道;排气管5、排渣管6和连接管8的两端接头处均通过管卡锁紧,保证了连接严密。
负压抽采管路9为独立的管路,以保证最佳抽采效果,负压抽采管路9的管径及负压满足防喷需要。
如图2所示,孔口多通装置4的顶部设有两个3吋的出气口41,底部设有一个4吋的出渣口42,孔口多通装置4用于实现瓦斯与水、渣的首次分离。
如图3所示,气水分离装置7包括箱体71、溢水槽72、进气口73、抽采口74、进渣口75;箱体71的尺寸为长*宽*高=800*800*1100mm,溢水槽72的尺寸为长*宽*高=800*700*300mm,箱体71与溢水槽72的底部通过连通口连通,形成连通器结构,气水分离装置7的箱体71缓冲了瓦斯喷出压力,与反压装置3一起起到先堵后抽的功能,溢水槽72保证了水顺利排出;箱体71中装有高于箱体71与溢水槽72之间的连通口的水,起到封闭作用,保证了气水分离装置7的气密性;箱体71的顶部设有两个3吋的进气口73和两个3吋的抽采口74,箱体72的一侧设有一个4吋的进渣口75;两个出气口41分别通过两个排气管5连接两个进气口73,出渣口42通过排渣管6连接进渣口75,两个抽采口74分别通过两个连接管8连接负压抽采管路9;气水分离装置7用于实现瓦斯与水、渣的二次分离。
工作原理:水、渣携带瓦斯进入孔口多通装置4后,瓦斯在负压作用下依次经过出气口41、排气管5、进气口73、箱体71、抽采口74和连接管8进入负压抽采管路9,图3中虚线箭头方向为瓦斯运动方向;水、渣携带少量瓦斯依次经过出渣口42、排渣管6和进渣口75进入箱体71中并沉淀到箱体71的底部,水、渣通过箱体71与溢水槽72之间的连通口进入溢水槽72,最终水从溢水槽72溢出,钻屑留在箱体71和溢水槽72的底部,图3中实线箭头方向为水、渣运动方向;箱体71、和溢水槽72中的水、渣共同起到封闭作用,保证了气水分离装置7的气密性;当发生突水或喷孔时(一般为瓦斯携带水一并从孔内涌出),将高压闸阀2和反压装置3关闭,并将负压开启至最大持续抽采,水、渣携带瓦斯依次通过高压闸阀2与钻杆10之间的空隙及钻杆卡瓦内侧面与钻杆10外表面之间的小缝隙,反压装置3弥补了高压闸阀2与钻杆10之间空隙较大的缺陷,起到控制突水量及保证瓦斯缓慢释放的作用,既能防止钻孔10突水又能避免瓦斯瞬间涌出;气水分离装置7的箱体71缓冲了瓦斯喷出压力,与反压装置3一起起到先堵后抽的功能,溢水槽72保证了水顺利排出。
本发明实施例还公开一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷方法,采用所述灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,包括以下步骤:
步骤一,将孔口管1固定连接在灰岩定向探放水钻孔的孔口处,对高压闸阀2进行耐压试验,耐压试验合格后,依次安装高压闸阀2、反压装置3和抽采系统,将孔口多通装置4与反压装置3固定连接,将排气管5、排渣管6分别连接在孔口多通装置4与气水分离装置7之间,将连接管8连接在气水分离装置7与负压抽采管路9之间。
步骤二,检查高压闸阀2和反压装置3能否灵活开关,若不能则及时查找原因并处理,否则不得使用。
步骤三,钻杆10施工过程中开启抽采负压,保持连续抽采;当发生突水或喷孔时,将高压闸阀2和反压装置3关闭,并将负压开启至最大持续抽采;待恢复正常后,继续施工或起钻。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:包括孔口管、高压闸阀、反压装置、抽采系统;所述孔口管、高压闸阀、反压装置和抽采系统依次固定连接,所述反压装置的内部设有钻杆卡瓦。
2.如权利要求1所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述抽采系统包括孔口多通装置、排气管、排渣管、气水分离装置、连接管、负压抽采管路,所述孔口多通装置与所述反压装置固定连接,所述孔口多通装置通过所述排气管和所述排渣管连通所述气水分离装置,所述气水分离装置通过所述连接管连通所述负压抽采管路。
3.如权利要求2所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述孔口多通装置的顶部设有出气口,底部设有出渣口;所述气水分离装置包括箱体、溢水槽、进气口、抽采口、进渣口,所述箱体与所述溢水槽的底部通过连通口连通,所述箱体的顶部设有进气口和抽采口,所述箱体的一侧设有进渣口;所述出气口通过所述排气管连接所述进气口,所述出渣口通过所述排渣管连接所述进渣口,所述抽采口通过所述连接管连接所述负压抽采管路。
4.如权利要求3所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述出气口、进气口和抽采口各设有两个,两个出气口分别通过两个排气管连接两个进气口,两个抽采口分别通过两个连接管连接所述负压抽采管路。
5.如权利要求2所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述孔口管、高压闸阀、反压装置和孔口多通装置两两之间均通过法兰盘固定连接,各连接处设有石棉垫,所述石棉垫通过螺丝锁紧在相邻法兰盘之间。
6.如权利要求2所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述排气管、排渣管和连接管的两端接头处均通过管卡锁紧。
7.如权利要求2所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述排气管、排渣管和连接管均采用钢丝软管。
8.如权利要求1所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述高压闸阀的耐压值大于最大预计突水水压。
9.如权利要求1所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,其特征在于:所述钻杆卡瓦包括两个相对设置的卡瓦片及卡瓦片调节机构。
10.一种灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷方法,其特征在于:采用如权利要求1-9任一项所述的灰岩定向探放水长钻孔防突水防喷装置,包括以下步骤:
步骤一,将孔口管固定连接在灰岩定向探放水钻孔的孔口处,对高压闸阀进行耐压试验,耐压试验合格后,依次安装高压闸阀、反压装置和抽采系统;
步骤二,检查高压闸阀和反压装置能否灵活开关,若不能则及时查找原因并处理;
步骤三,钻杆施工过程中开启抽采负压,保持连续抽采;当发生突水或喷孔时,将高压闸阀和反压装置关闭,并将负压开启至最大持续抽采;待恢复正常后,继续施工或起钻。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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