CN210217833U - 一种下向穿层孔排水装置 - Google Patents
一种下向穿层孔排水装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210217833U CN210217833U CN201920270495.8U CN201920270495U CN210217833U CN 210217833 U CN210217833 U CN 210217833U CN 201920270495 U CN201920270495 U CN 201920270495U CN 210217833 U CN210217833 U CN 210217833U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- vertical shaft
- water
- sleeve
- drainage device
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本实用新型提供一种下向穿层孔排水装置，属于瓦斯抽采辅助设备领域，包括竖直设置在下向钻孔内的立井、伸入所述立井内的用于将立井内的积水导入并存储的套管、以及伸入所述套管内的用于导压风以使存储在套管内的积水在压力下沿着套管轴向排出的吹水管。本实用新型通过压风管路将压风从吹水管导入套管内，使立井内压力升高，在压风和水流的共同作用下，砂岩裂隙水及穿层钻孔积水进入立井内，继续加压使渗入立井内的水和渣沿套管轴向向上移动并从套管顶部排出孔外，从而使得下向钻孔内的积水不经过钻孔，而直接通过立井一次性集中高效地排出。
Description
技术领域
本实用新型属于瓦斯抽采辅助设备领域，具体涉及一种下向穿层孔排水装置。
背景技术
瓦斯预抽是降低煤层瓦斯含量的重要手段，但在煤层深部开采过程中，由于地应力高使煤破碎、煤体对瓦斯的吸附能力强、煤层渗透率低等原因使得预抽瓦斯困难，现有技术可以通过水力化措施增加煤层渗透率，以提高抽采效果。
目前下向穿层抽采钻孔采用水力排渣施工，在打钻过程中受到倾角、排渣、泥岩吸水性及打钻残留的水和裂隙渗水影响，造成孔内积水不容易排出，孔底遗留大量积渣，从而堵塞瓦斯抽采流动通道，严重影响钻孔的瓦斯抽采，延长抽采评价时间。现有的排水排渣均是通过孔内套管将积水排出，但是受钻孔套管抽采范围内的排水能力限制及打钻用水通过裂隙的二次补充影响，抽采持续时间较短，难以达到预期效果，因此不能集中高效地解决大量积水的排水问题。
实用新型内容
针对上述技术背景，本实用新型提供一种以大孔径立井集中排水为主的下向穿层孔排水装置，能够集中高效地解决钻孔大量积水的问题，从而提高穿层钻孔的抽采效果。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种下向穿层孔排水装置，包括竖直设置在下向钻孔内的立井、伸入所述立井内的用于将立井内的积水导入并存储的套管、以及伸入所述套管内的用于导压风以使存储在套管内的积水在压力下沿着套管轴向排出的吹水管。
其中，所述压风的压力为0.5-0.8MPa。
其中，所述套管上部与立井之间填充有用于固孔的无机封孔材料，所述套管下部的管壁上开设有多个用于供裂缝水和补充水进入套管的通孔。
优选地，所述无机封孔材料的填充高度为10-15m。
优选地，所述套管向上延伸出立井且套管顶部侧壁上还设有用于将立井内瓦斯接入抽采管路以及将套管内积水引入排水池的三通阀。
其中，所述吹水管的顶部通过法兰盘与套管连接，且所述吹水管的顶端与用于输送高压风流的压风管连通。
优选地，所述吹水管的直径为20-30mm。
其中，所述立井向下延伸到煤层底板下4-6m。
优选地，所述立井的深度为24-26m，直径为280-320mm。
优选地，所述套管的直径为160-220mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型通过压风管路将高压气流从吹水管导入套管内，使立井内压力升高，在压风和水流的共同作用下，砂岩裂隙水及穿层钻孔积水进入立井内，继续加压使渗入立井内的水和渣沿套管轴向向上移动并从套管顶部排出孔外，从而使得下向钻孔内的积水不经过钻孔，而直接通过立井一次性集中高效地排出；2、当立井内的积水排出孔外一段时间后，下向钻孔内的积水再次逐渐进入到立井内，此时，立井相当于储水井，当达到一定水位后通过立井再次集中排水，从而实现循环集中快速排水。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例中下向穿层孔排水装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中下向穿层孔排水装置应用时瓦斯抽采浓度和抽采纯量随时间的变化图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了解决现有技术在瓦斯抽采过程中不能集中高效地排出大量积水的问题，本实施例提供一种下向穿层孔排水装置，如图1所示，包括竖直设置在下向钻孔内的立井1、伸入所述立井1内的用于将立井1内的积水导入并存储的套管2、以及伸入所述套管2内的用于导入压风以使存储在套管2内的积水在压力下沿着套管2轴向排出的吹水管3。
具体的，在本实施例中，所述立井1的直径选择为300mm，为保证钻孔施工期间岩粉得到有效沉淀，立井1底端延伸到煤层底板4下5m处，具体施工时可以先采用Φ103mm 钻头开孔施工至穿过煤层底板4下5m处，再依次使用Φ133mm、Φ153mm、Φ197mm、Φ246mm、Φ300mm钻头进行扩孔。另外所述立井1顶端距离煤层底板4的距离选择为 25m，此时立井1的垂直距离为30m。
为防止高压风流对孔壁的破坏从而降低排水阻力，在立井1施工结束后，在立井1内伸入套管2，套管2的长度与立井1的深度相匹配，套管2的直径选择为200mm，具体的，所述套管2向上延伸出立井1且套管2顶部侧壁上还设有三通阀201，所述三通阀201一端接入抽采管路，保证立井1内的瓦斯不外溢；另一端引入排水池。另外，在所述立井1顶端向下10-15m处填充无机封孔材料以形成封孔段，所述无机封孔材料填充在套管2外壁与立井1的内壁之间，通过无机封孔材料封堵立井1上部，这样可以使裂缝水和补充水进入到立井1的下部，为了使进入到立井1下部的水进入到套管2内并排出，所述套管2下部的管壁上开设有多个用于供裂缝水和补充水进入套管2的通孔202。
在本实施例中，具体的，所述吹水管3的直径选择为25mm，长度与套管2的长度相匹配，所述吹水管3的顶部通过法兰盘301与套管2连接，使得立井1内形成密闭空间，所述吹水管3的顶端通过接头与用于输送高压风流的压风管连通，压风管的直径选择为 108mm。
在实际应用时，因套管2的直径较压风管的大得多，故流速很小，动能和阻力损失可忽略。简化后，对于单位重量流体，只要使压风的压力能足以克服套管2内水渣的位能，就可以将套管2内的积水排出，压风的压力可以通过下式可以估算。
Pmin＝0.01Hmax
式中P为压风在密封立井1内所形成的压力；Hmax为立井1的最大垂直深度。
由于所述立井1顶端距离煤层底板4的最大距离选择为26m，此时立井1的最大垂直距离为31m，因此压风所产生的压力不得小于0.31MPa，一般压力在0.5～0.8MPa，即可满足压风排水的要求。
本实用新型的工作原理是：封孔段以下的积水及打钻补充水在瓦斯压力的作用下，通过裂隙进入到立井1内，并通过通孔202进入到套管2内，使得水位不断上升，水位一般在15～22m。根据压风排水机理，压风产生的动力要克服套管2内水渣的重力和能量损失，即可将套管2内的积水积渣排出。通过压风管路将压风从吹水管3压入套管2底部，关闭三通阀201，使立井1内压力升高，通过多次加压，在高压风流和水流的共同作用下，进一步导通穿层孔周围裂隙，使砂岩裂隙水及穿层钻孔积水通过导通裂隙进入到立井1内，并通过通孔202进入到套管2内，当立井1内压力能大于水和渣的位能时，则将套管2内的水和渣排出，套管2与压风管路联合工作，在套管2的缓变截面上，流体通过压风获得的能量。
当立井1内的积水排出孔外一段时间后，下向钻孔内的积水再次逐渐进入到立井1内，此时，立井1相当于储水井，当达到一定水位后通过立井1再次集中排水，从而实现循环集中快速排水。为防止钻孔孔底发生堵塞情况，在立井1集中排水后，再分组对钻孔进行排水，确保孔内瓦斯抽采通道畅通。
本实施例的排水装置在具体应用时，按积水深度约为20m计算，集中排水装置一次性可排出水量约1.41m3，一次性排出水量相当于35个下向穿层孔的有效体积。接着对应用本实施例的排水装置的瓦斯抽采浓度和抽采纯量随时间的变化进行测试，结果如图2所示，在抽水15天后，孔内水位基本上下降到煤层底板4以下，大量的瓦斯得到有效的抽采，抽采浓度和抽采纯量迅速增加，单元抽采浓度迅速增加到12.5～32.1％，平均浓度17.6％，百孔抽采纯量0.11～0.27m3/min，平均抽采纯量0.16m3/min。连续抽采100天，高效抽采时间在76d以上，占抽采时间的76％，与现有的多孔并联分组排水钻孔相比，百孔抽采纯量提高了3.2倍，平均瓦斯抽采浓度提高了4.5倍，大大提高了抽采效果，提高了评价进度。
另外，采用现有的多孔并联排水方式，一般顶板巷设计12个～15个评价单元，若要保证平常的抽采效果，每班至少需要安排3人不间断吹水，劳动量大，效果不明显。采取立井集中排水装置后，一条顶板巷每班安排1人即可完成吹水排水工作，且操作简单，排水后抽采效果明显，实现集中化、高效化。
最后，需要说明的是，本实施例中的立井1、套管2、吹水管3等的尺寸结构并不局限于本实施例的尺寸，可以根据施工情况进行调整。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种下向穿层孔排水装置，其特征在于，包括竖直设置在下向钻孔内的立井、伸入所述立井内的用于将立井内的积水导入并存储的套管、以及伸入所述套管内的用于导入压风以使存储在套管内的积水在压力下沿着套管轴向排出的吹水管；
所述套管向上延伸出立井且所述套管顶部侧壁上还设有用于将立井内瓦斯接入抽采管路以及将套管内积水引入排水池的三通阀。
2.根据权利要求1所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述压风的压力为0.5-0.8MPa。
3.根据权利要求1所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述套管上部与立井之间填充有用于固孔的无机封孔材料，所述套管下部的管壁上开设有多个用于供裂缝水和补充水进入套管的通孔。
4.根据权利要求3所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述无机封孔材料的填充高度为10-15m。
5.根据权利要求1所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述吹水管的顶部通过法兰盘与套管连接，且所述吹水管的顶端与用于输送高压风流的压风管连通。
6.根据权利要求5所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述吹水管的直径为20-30mm。
7.根据权利要求1所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述立井向下延伸到煤层底板处煤层底板下4-6m。
8.根据权利要求7所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述立井的深度为24-26m，直径为280-320mm。
9.根据权利要求1所述的下向穿层孔排水装置，其特征在于，所述套管的直径为160-220mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920270495.8U CN210217833U (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种下向穿层孔排水装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920270495.8U CN210217833U (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种下向穿层孔排水装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210217833U true CN210217833U (zh) | 2020-03-31 |
Family
ID=69914718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920270495.8U Expired - Fee Related CN210217833U (zh) | 2019-03-04 | 2019-03-04 | 一种下向穿层孔排水装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210217833U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112031713A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-04 | 河南理工大学 | 矿用下向钻孔排水排渣抽采一体化装备及瓦斯抽采方法 |
| CN113027389A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-06-25 | 中勘资源勘探科技股份有限公司 | 一种双环空增压式提水管路连接结构及其提水方法 |
| CN114321733A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-12 | 辛集市建投燃气有限公司 | 用于燃气立管的抽水装置 |
-
2019
- 2019-03-04 CN CN201920270495.8U patent/CN210217833U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112031713A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-04 | 河南理工大学 | 矿用下向钻孔排水排渣抽采一体化装备及瓦斯抽采方法 |
| CN112031713B (zh) * | 2020-09-28 | 2023-08-15 | 河南理工大学 | 矿用下向钻孔排水排渣抽采一体化装备及瓦斯抽采方法 |
| CN113027389A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-06-25 | 中勘资源勘探科技股份有限公司 | 一种双环空增压式提水管路连接结构及其提水方法 |
| CN114321733A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-12 | 辛集市建投燃气有限公司 | 用于燃气立管的抽水装置 |
| CN114321733B (zh) * | 2022-01-12 | 2023-11-21 | 辛集市建投燃气有限公司 | 用于燃气立管的抽水装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210217833U (zh) | 一种下向穿层孔排水装置 | |
| CN105971660B (zh) | 超声波空化与水力压裂联合激励煤层气抽采方法 | |
| CN107956505A (zh) | 基于可控冲击波技术的煤矿井下钻孔增透方法 | |
| CN106014473B (zh) | 一种交叉钻孔约束爆破网络增透瓦斯抽放方法 | |
| CN101446178B (zh) | 井下松软突出煤层中风压空气钻进装备及配套工艺 | |
| CN101575983B (zh) | 煤矿井下定向压裂增透消突方法及压裂增透消突装置 | |
| CN104747075B (zh) | 松软煤层喷浆防塌钻进方法 | |
| CN101699033B (zh) | 煤层下向孔抽采排水装置 | |
| CN104727795B (zh) | 低透性软煤层极薄分层水射流开采增透方法 | |
| CN105257215B (zh) | 一种采用大直径反循环牙轮钻进行水中桩基钻孔的方法 | |
| CN105239984B (zh) | 一种煤矿井下压裂裂缝扩展控制方法 | |
| CN102444118A (zh) | 袖阀管注浆加固施工方法 | |
| CN105507938A (zh) | 钻孔内水力冲孔与预裂爆破联合增透抽采系统的施工方法 | |
| CN101382063A (zh) | 一种新型煤炭地下气化炉型 | |
| CN104763368A (zh) | 大直径潜孔锤用孔口密封装置及其反循环施工工艺 | |
| CN103256025A (zh) | 一种复合井网式煤层气开采方法 | |
| CN104832082A (zh) | 一种用于旋挖钻机的气动潜孔锤反循环出渣施工工艺 | |
| CN102913274B (zh) | 一种用于瓦斯抽采钻井增产的系统及其方法 | |
| CN203114170U (zh) | 潜孔锤凿岩植入嵌岩预应力管桩设备 | |
| CN203296725U (zh) | 一种贯通式潜孔锤反循环钻进集尘装置 | |
| CN201521316U (zh) | 煤层下向孔抽采排水装置 | |
| CN113653531B (zh) | 一种疏放低渗透顶板水的方法 | |
| CN106121644B (zh) | 基于煤岩钻孔平面交联孔网结构的充水承压爆破卸压和支护补强方法 | |
| CN103615014B (zh) | 一种软土基坑的降水装置及其使用方法 | |
| CN109252888A (zh) | 一种煤矿高位巷定向钻进造穴掩护掘进的工艺方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200331 |