[发明专利]一种煤层抽采钻孔防塌孔装置及方法

说明书

本发明公开了一种煤层抽采钻孔防塌孔装置，包括碳纤维杆、柔性气囊、圆柱形支架；本发明还提供一种煤层抽采钻孔防塌孔方法，通过下套杆的方式将装有圆柱形支架的碳纤维杆放入空心钻杆内部，随着打钻过程的进行，不断加装碳纤维杆保证连接紧密，使圆柱形支架随着打钻过程的进行不断深入钻孔内部，使得圆柱形支架支护的距离大大提升，之后，打钻到达目标位置后，开始进行退钻工作，碳纤维管和支架依旧留在钻孔中，退钻过程中对炭纤维杆的长度进行调整，使其可以达到预测的易塌孔位置进行精准支护；最后，通过炭纤维杆向支架中间的气囊中充气，使支架撑开与孔壁贴合，起到支护作用。

技术领域

本发明涉及矿井瓦斯抽采钻孔技术领域，特别是一种煤层抽采钻孔防塌孔装置及方法。

背景技术

高瓦斯松软煤层深孔钻进塌孔是制约瓦斯高效抽采的困难之一。相比其它岩层，松软煤层具有特殊物理力学性质，其特殊性导致松软煤层瓦斯抽放钻孔在钻进过程中容易导致钻孔钻进不深，钻孔变形、坍塌等现象，极大降低了瓦斯抽采率，严重限制了工程进度，影响安全生产。现如今应用比较多的防塌孔技术主要有：①在钻孔成孔以后，提出钻杆，下放瓦斯抽采筛管进行护孔，但是该方法需要在提钻时不断送风扫孔，废时废力，效率低下，筛管下放深度浅；②施工钻孔完成后在辅助装置作用下，下放瓦斯抽采筛管进行护孔，该方法主要是在护孔筛管上安装滑轮、滚珠等辅助装置，减小护孔筛管与孔壁之间的摩擦，护孔筛管的下放深度有所增加，但是该方法的装置复杂，且筛管下方过程中经常发生孔内事故；③采用国外进口的可降解冲洗液维护钻孔孔壁，但此种冲洗液仅在国内个别煤矿的定向钻进过程中使用，而且冲洗液产品价格昂贵，其对钻孔煤体的瓦斯解析还有待考证。④全长筛管护孔瓦斯抽采技术，该技术通过研制大通孔可开闭式钻头，采用人工方式，将抽采筛管从钻杆的内通孔，下放到钻孔里面，当瓦斯抽采筛管输送到钻头部位时，在轴向推力的作用下将钻头中央的三个“花瓣”形顶开，瓦斯抽采筛管通过钻头的内通孔下放到钻孔底部，在孔底固定装置的作用下固定在钻孔底部然后旋转退出钻杆，将抗静电阻燃可碎性材料的抽采筛管留在整个钻孔里。该方法费时费力，投入较大。

因此，研制一种使用方便、实惠经济，可以对钻孔塌孔区域进行精准支护的的防塌孔装置，成为提高煤矿瓦斯抽采效率的迫切需要。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种煤层抽采钻孔防塌孔装置及方法。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种煤层抽采钻孔防塌孔装置，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。

进一步，本发明的一种煤层抽采钻孔防塌孔装置，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。

进一步，所述圆柱形支架外包裹有一圈阻燃网。

进一步，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。两个阻燃防静电塑料片形成的合拢的X结构，两者可以围绕中间的塑料轴进行转动，但是由于中间的轴孔位置周围有反方向的齿，使得该X结构只能展开而不能合拢。

另外，本发明还提供一种煤层抽采钻孔防塌孔方法，包括以下步骤：