[发明专利]一种煤矿井下连续筛管护孔方法

说明书

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。