[发明专利]一种松软煤层瓦斯抽采用内支撑式护孔管及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤层钻孔防塌孔瓦斯抽采管，尤其涉及适用于松软煤层瓦斯抽采用内支撑式护孔管及制备方法。

技术背景

根据国家《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（2012）的要求，瓦斯灾害严重的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标。但是我国煤层中松软煤层所占比例较大，松软煤层塌孔是制约瓦斯抽采的一大难题，严重阻碍了矿井瓦斯抽采达标进程。目前防治松软煤层塌孔的有效技术措施少，主要采用向钻孔内送入护孔管的方法。这种护孔管基本上都属于薄壁塑料管，结构上是空心的，其径向抗压强度有限。尤其是在松软煤层钻孔中，钻孔变形、坍塌情况严重，护孔管承受的径向压应力远超过其管材本身的抗压强度，这样护孔管就会发生严重的塑性变形，导致缩径，限制了护孔管瓦斯抽采的有效流动通道。如果塌孔区域靠近孔口，整个钻孔就会失去瓦斯抽采能力。因此，钻孔坍塌严重危害了护孔管的结构稳定性，限制了钻孔瓦斯抽采的效果。

中国专利公开号CN201982132U提出了一种瓦斯抽采护孔管结构，在护孔管顶端设计了锥头管，护孔管推进阻力相对减小，但整体管身仍然是空心设计，遇到局部塌孔时仍无法解决护孔管被压扁的难题。

发明内容

本发明的目的是要提供一种松软煤层瓦斯抽采用内支撑式护孔管及制备方法，解决煤矿井下瓦斯抽采护孔管抗塌孔能力低的难题。

本发明的目的通过以下方式实现：该管选用抗静电、阻燃材料制成，管内部结构依次按内支撑段和空心段循环布置；护孔管内支撑段长度为15-25cm，空心段长度为80-120cm；所述的内支撑段为人字形内支撑结构或者十字形内支撑结构；所述的空心段为空心结构，在空心结构的管身上有筛孔。

所述人字形内支撑结构是由三个呈120°角分布的支撑体组成，三个支撑体相交于管中心，末端分别与管壁相接。支撑体为长方体形，厚度为2~4mm，宽度与管内经相等。

所述十字形内支撑结构是由四个呈90°角分布的支撑体组成，四个支撑体相接于管中心，末端分别与管壁相接；支撑体为长方体形，厚度为4~6mm，宽度与管内经相等。

所述的内支撑式护孔管制备方法，包括以下步骤：

a. 将管材母料置入塑料挤出机中，关闭管身空间与内支撑结构空间连接处的挡盖和内支撑结构空间与挤出机之间的挡盖，之后母料被加热到热熔状态被挤入到口模管身空间当中；

b.当热熔塑料流出口模一定长度后，同时开启管身空间与内支撑结构空间连接处的挡盖和内支撑结构空间与挤出机出口之间的挡盖，使热熔塑料同时流入到口模的管身空间和内支撑结构空间，当热熔塑料流出口模一定长度后，同时关闭管身空间与内支撑结构空间连接处的挡盖和内支撑结构空间与挤出机出口之间的挡盖；

c.重复步骤b； 

       d.通过口模的热熔塑料接着进入定型装置和冷却装置，最后到达切割装置。

所述的口模分为管身空间与内支撑结构空间；管身空间为圆环形；内支撑结构空间为人字形或者十字形；管身空间与内支撑结构空间的连接处设有挡盖，内支撑结构空间与挤出机出口之间也设置有挡盖。

    有益效果：由于采用了上述方案，适用于煤矿井下松软煤层瓦斯抽采用内支撑式护孔管，在不改变管材材质的基础上进行了制备方法及结构的创新，能够很好的提高护孔管径向抗压能力，有效抵抗护孔管抗塌孔能力。

1）使用内支撑式护孔管，可有效提高护孔管径向抗压强度，增强其抗塌孔能力，从而使钻孔在规定抽采期内保持相应几何形状，为瓦斯流动提供了畅通通道。

2）内部结构依次按空心结构和内支撑结构循环布置，可使护孔管支撑段与空心段构成桥墩式结构，在护孔管的径向抗压强度不会明显降低的情况下，相比全管身支撑更节约成本。同时，管身重量也得到有效控制，便于在井下巷道受限空间内进行管材的运输及护孔工艺操作。

3）通过控制口模挡盖的循环开启实现护孔管内支撑段和空心段的交替成型，方法简单，能够保证热塑材料加工的可持续性，可操作性好。

附图说明

图1为本发明的人字形内支撑结构护孔管主视图。

图2为本发明的人字形内支撑结构护孔管侧视图。

图3为本发明的人字形口模挡盖开启时的剖面图。

图4为本发明的人字形口模挡盖关闭时的剖面图。

图5为本发明的十字形内支撑结构护孔管护主视图。

图6为本发明的十字形内支撑结构护孔管侧视图。

图7为本发明的十字形口模挡盖开启时的剖面图。

图8为本发明的十字形口模挡盖关闭时的剖面图。