[发明专利]一种下向钻孔自动排水防塌孔装置及防塌孔方法

权利要求书

1.一种下向钻孔自动排水防塌孔装置，设置在斜下开孔的抽采钻孔中，其特征在于：所述下向钻孔自动排水防塌孔装置包括封孔段、抽采管、排水管、瓦斯抽采系统、排水系统和PLC控制箱，所述封孔段封堵在抽采钻孔孔口位置，所述抽采管和排水管穿过封孔段，且所述排水管的孔内端置于抽采钻孔孔底位置，所述瓦斯抽采系统与所述抽采管连接，所述瓦斯抽采系统通过抽采管抽采孔内瓦斯，所述排水系统与排水管连接，排水系统通过排水管排出孔内积水，所述抽采管孔外段设有抽采管路压力传感器和抽采管电动阀门，所述排水管孔外段设有排水管路压力传感器、排水管电动阀门和排水管流量传感器，所述抽采管路压力传感器和抽采管电动阀门、以及排水管路压力传感器、排水管电动阀门和排水管流量传感器均与PLC控制箱电性连接，以采集工作信号并控制抽采管电动阀门和排水管电动阀门的开闭时机。

2.根据权利要求1所述的一种下向钻孔自动排水防塌孔装置，其特征在于：所述排水管位于钻孔底部的末段沿排水管轴向开设若干个侧孔，侧孔分别覆盖压力控制片。

3.一种下向钻孔自动排水防塌孔方法，使用如权利要求2所述的下向钻孔自动排水防塌孔装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用钻机施工权利要求1所述的下向钻孔，安装自动排水防塌孔装置，其特征在于：所述抽采钻孔斜下开设，成孔后利用压风系统将孔内遗留积水压风排出；

步骤2、将排水管及抽采管分别连接后放入抽采钻孔，直至预定深度，对抽采钻孔用封孔装置进行封孔；

步骤3、安装抽采管及排水管，抽采管压力传感器、排水管压力传感器、排水管流量传感器、抽采管电动阀、排水管电动阀；

步骤4、由抽采管1连接瓦斯抽采系统，由排水管2连接排水系统后，对抽采钻孔瓦斯进行抽采；

步骤5、初始状态下，抽采管电动阀门开启，排水管电动阀门关闭，抽采管和排水管在抽采钻孔空间内相互联通，因此压力基本相等，抽采管路压力传感器读数记为P₁，排水管路压力传感器读数记为P₂，即ΔP＝P₂-P₁，此时△P＜P’；

步骤6、随抽采钻孔内积水增多，液面高度超过排水管底部孔口，排水管内气压逐渐增大，直至ΔP＞P’，抽采管电动阀门关闭，排水管电动阀门开启，通过排水管电动阀门开启角度控制排水管路压力为P₂₀，P₂₀为满足排水条件的最小压力；

步骤7、排水管开始排水，流量传感器监测流量正常，即Q≥Q’，此时排水管未堵塞，正常排水，直至抽采钻孔内积水排至最下侧开口，排水管与抽放管重新联通后压力差开始减小直至ΔP＜P’，排水管电动阀门关闭排水管，抽采管电动阀门打开，开启抽放管。

4.根据权利要求3所述的下向钻孔自动排水防塌孔方法，其特征在于：在步骤7中，开始排水时，流量计未监测到流量或流量过小，即Q＜Q’，则说明最下方排水口堵塞，则继续增加排水负压至P₂₁，利用压力打开下方的压力控制片；若流量计未监测到流量或流量过小，则重复上述步骤打开高一级的压力控制片，直至增加排水负压至Pn。

5.根据权利要求4所述的下向钻孔自动排水防塌孔方法，其特征在于：若最上方的压力控制片打开后仍无流量，即排水管内压力P已达到P_n，说明钻孔塌孔已堵塞所有排水口，此时直接关闭排水管电动阀门，停止抽采钻孔排水，采取二次透孔措施或重新打孔。