[发明专利]一种煤层抽采钻孔防塌孔装置及方法

权利要求书

1.一种煤层抽采钻孔防塌孔装置，其特征在于，包括一端设有内螺纹、另一端设有外螺纹的碳纤维杆、包覆在碳纤维杆外的柔性气囊，以及套置在碳纤维杆外的圆柱形支架，所述碳纤维杆表面开设有若干与柔性气囊内部连通的气孔；所述圆柱形支架包括若干X型阻燃防静电塑料架，每个所述X型阻燃防静电塑料架均由两个长度相等的阻燃防静电塑料片组装而成，阻燃防静电塑料片中间和两端均开设有轴孔，用塑料轴穿过两个阻燃防静电塑料片中间的轴孔将两个阻燃防静电塑料片并拢形成X结构，两个阻燃防静电塑料片相对面之间的中间轴孔周围设有方向相反的齿牙从而使X结构只能展开而不能合拢；每相邻的两个X型阻燃防静电塑料架之间分别用塑料轴穿过两个阻燃防静电塑料片端部的轴孔将相邻的两个X型阻燃防静电塑料架铰连接在一起直至形成一个圆柱体。

2.根据权利要求1所述的煤层抽采钻孔防塌孔装置，其特征在于：还包括用于连接两个或两个以上的圆柱形支架而增加圆柱形支架高度的塑料卡扣，所述塑料卡扣两侧对称设有C形卡口，所述C形卡口用于转动卡接在上下相邻的X型阻燃防静电塑料架端部的塑料轴上。

3.根据权利要求1或2所述的煤层抽采钻孔防塌孔装置，其特征在于：所述圆柱形支架外包裹有一圈阻燃网。

4.根据权利要求1所述的煤层抽采钻孔防塌孔装置，其特征在于：所述齿牙形状为直角三角形，左高右低，顺时针围绕两个阻燃防静电塑料片相对面之间的中间轴孔分布一圈。

5.一种煤层抽采钻孔防塌孔方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的煤层抽采钻孔防塌孔装置，具体步骤如下：

步骤一、判断塌孔情况可能发生的位置S1和长度L₁：根据上一个钻孔打钻过程中，出煤量的实时变化、卡钻情况、打钻速度的实时变化情况或者其他有效方法近似判断本钻孔塌孔情况可能发生的长度L₁，根据该长度L₁拼接一段长度为L₂的圆柱形支架，其中L₂＝L₁+1m；

步骤二、取一截碳纤维杆，该碳纤维杆表面包覆有一层柔性气囊，在碳纤维杆表面开设有若干与柔性气囊内部连通用于向气囊注气和排气的气孔，将圆柱形支架套在该碳纤维杆外固定好，并在圆柱形支架外包裹有一圈阻燃网；

步骤三、钻孔：根据煤矿瓦斯抽采钻孔设计要求，在下一个钻孔位置进行标记，移动打钻机到标记位置，将空心钻杆和开口式钻头组合安装在打钻机上，在标记位置开始进行打钻；当新加装的钻杆钻进完成后，先解除钻进完成的钻杆与钻机之间的连接，而后钻机钻进部分向后退一段距离，取一段新钻杆，将新钻杆与钻机连接，调整钻机钻进部分，使新钻杆与完成钻进的钻杆紧密连接；

步骤四、重复步骤三，直至打钻机的钻头到达S2位置，其中，S2＝钻孔设计长度S3－塌孔情况可能发生的位置S1，然后取第n根钻杆进行加装继续钻进；

步骤五：当钻孔长度达到设计长度时，停止打钻开始进行退钻工作，打钻机钻进部分向后退一段距离，解除最后一截钻杆与打钻机和上一截钻杆之间的连接，将最后一截钻杆卸下；将裸露在外的碳纤维杆通过顶进装置，推送到空心钻杆中，钻进部分向前移，然后将钻进部分与钻杆重新连接；之后重复该步骤，直至全部钻杆退钻完成；

步骤六、从供风管路上引一条气管，用阀门将碳纤维杆和气管连接起来，打开阀门，通过碳纤维杆向圆柱形支架中间的柔性气囊中充气，使柔性气囊膨胀变大同时撑开圆柱形支架，使圆柱形支架四周与钻孔壁紧贴；然后卸掉气管，打开阀门，将柔性气囊中的气体全部放出，使柔性气囊再次收缩，圆柱形支架的X型结构中间轴处有反向齿，使得支架撑开之后保持对钻孔壁的支护作用，而不会再次收缩；卸掉阀门；

步骤七、取出碳纤维杆；

步骤八、开始进行封孔作业。