[发明专利]一种用于易喷孔软煤层钻孔排渣防堵方法

权利要求书

1.一种用于易喷孔软煤层钻孔排渣防堵方法，其特征在于，具体步骤为：

A、在预打钻部位布置排渣装置，所述排渣装置包括三通管、排渣主体、压力监测装置、防爆型控制器和排渣管路；所述三通管为两端开口的空心管，且在靠近一端的空心管侧部开设排渣口；所述排渣主体固定在支架上，排渣主体的一侧设有排渣主体进口，排渣主体的下端设有排渣主体出口，排渣主体出口处设置具有称重感应装置的排渣阀门，排渣主体出口与排渣管路连接，所述排渣主体进口通过管路与三通管的排渣口密封连接；所述防爆型控制器与排渣阀门和压力监测装置均通过连接线连接；完成排渣装置的布置过程；

B、采集及测量多种参数，包括目标煤层煤体密度、钻孔孔径、排渣管路的口径、钻进速度和钻孔内钻屑残存指数，将上述参数输入值防爆型控制器内进行存储，接着通过钻机在巷道内向具有喷孔倾向的煤层钻设一段钻孔，将三通管一端插入钻孔内，三通管另一端及排渣口均处于钻孔外部，然后钻机的钻杆穿过三通管两端进入钻孔内，并继续向煤层中施工瓦斯抽采钻孔，在施工过程中，钻孔内的钻屑会从钻孔内经过排渣口进入排渣主体内，最终堆积在排渣阀门上方，称重感应装置和压力监测装置分别将排渣阀门处的钻屑质量和实时的气体压力值反馈给防爆型控制器；

C、在钻孔钻进过程中，若防爆型控制器接收压力监测装置反馈的实时气体压力值未超过0.05Mpa，则确定此时未发生喷孔现象，在该情况下，防爆型控制器接收称重感应装置反馈的实时钻屑质量，当实时钻屑质量达到2kg时，防爆型控制器控制排渣阀门开启，使排渣主体内的钻屑排至排渣管路，达到设定的开启时间后防爆型控制器控制排渣阀门关闭，此时称重感应装置继续对排渣阀门处的钻屑质量进行称重，直至质量再次达到2kg时，防爆型控制器控制排渣阀门再次开启，如此重复循环，实现未发生喷孔时的排渣过程；

D、若防爆型控制器接收的实时气体压力值大于0.05Mpa，同时接收的实时钻屑质量大于3kg时，则确定此时发生喷孔现象，此时防爆型控制器根据步骤B预存的参数及实时采集的气体压力值，经过公式计算的得出理论排渣速度；接着防爆型控制器控制排渣阀门处于常开状态，排渣主体能以理论排渣速度进行排渣，当防爆型控制器接收的实时气体压力值小于0.05Mpa时，且等待一段时间后，实时气体压力值并未超过0.05Mpa，则确定喷孔结束，防爆型控制器控制排渣阀门关闭，并通过称重感应装置实时称量排渣阀门处的钻屑质量，若此时钻屑质量仍大于2kg，则继续控制排渣阀门开启一段时间后关闭，后续防爆型控制器按照步骤C的方式控制排渣阀门的开闭恢复成未喷孔时的排渣过程。

2.根据权利要求1所述的用于易喷孔软煤层钻孔排渣防堵方法，其特征在于，所述步骤D中理论排渣速度的公式为：

v＝bv₀ρd₁²g/d₂²+cp²

v：理论排渣速度，m/s；

v₀：钻进速度，m/min；

d₁：钻孔直径，mm；

d₂：排渣管路的口径，mm；

p：孔内气体压力，MPa；

ρ：煤体密度，kg/mm²；

g：重力加速度，m/s²；

b：钻屑喷孔系数；

c：经验常数；

由上述公式得出，理论排渣速度与孔内气体压力呈正相关，当喷孔发生时，孔内气体压力突然增大，同时伴随大量钻屑短时间内喷出，此时排渣装置以理论排渣速度进行排渣使排渣速度自动调大。

3.根据权利要求1所述的用于易喷孔软煤层钻孔排渣防堵方法，其特征在于，在钻井过程中若钻进速度或钻孔孔径发生变化时，需将变化后的钻进速度或钻孔孔径输入至防爆型控制器中进行数据更新。

4.根据权利要求1所述的用于易喷孔软煤层钻孔排渣防堵方法，其特征在于，还包括粉尘收集袋，所述排渣主体另一侧设有排尘口，排尘口处装有粉尘收集阀门，排尘口通过粉尘收集阀门与粉尘收集袋的进口连接，防爆型控制器对粉尘收集阀门的开闭进行控制。