[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

说明书

本发明涉及矿井瓦斯防治技术领域，一种下向钻孔自动排水防塌孔装置，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，排水管的孔内端置于抽采钻孔孔底位置，瓦斯抽采系统与所述抽采管连接，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，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，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。本装置可实现及时排水和孔底塌孔及煤渣积存条件下自动控制改变排水高度。另外，本发明还提出一种下向钻孔自动排水防塌孔方法。

技术领域

本发明涉及矿井瓦斯防治技术领域，适用于煤矿井下松软煤层下向瓦斯抽采钻孔排水防塌孔技术，特别涉及一种下向钻孔自动排水防塌孔装置及防塌孔方法。

背景技术

目前煤矿井下瓦斯治理方式主要采用钻孔瓦斯抽采，作为突出矿井消突根本措施以及高瓦斯矿井降低瓦斯涌出量的主要方式，提高钻孔抽采瓦斯效果必须保证钻孔的完整性。鉴于风力排渣降温效果及有害气体产生的原因，钻孔施工工艺中多采用水力排渣，下向钻孔成孔后孔内会残留或反渗出大量的积水，且由于煤矿井下水文地质条件影响，大部分下向孔抽采过程中难以一次性排干孔内积水。

下向抽采钻孔内的积水，不仅封堵了钻孔孔壁瓦斯逸出通道，且对于松软煤层，钻孔内长时间积水导致孔壁浸泡大稳造成塌孔，塌落煤渣堵塞钻孔抽采管路，进一步影响瓦斯抽采效果。钻孔浸泡时间过长，塌孔严重时会直接造成抽采钻孔失效，造成瓦斯抽采成本增加或在煤层内留下瓦斯抽采空白带，在掘进或回采时形成安全隐患。

当前下向钻孔排水装置集中在智能化、电子化以及抽采装置优化方面，对钻孔内抽采管路优化较少，尤其是较多下向钻孔排水装置设计钻孔内积水到达最高排水高度时开始排水，对松软煤层下向钻孔极易形成部分塌孔和煤渣积存，难以做到及时排渣以及控制排水高度。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的下向钻孔自动排水防塌孔装置，可解决背景技术提出的问题。另外，本发明还提出一种下向钻孔自动排水防塌孔方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，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，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。

在第一个技术方案中，作为优选的，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，所述压力控制片在受到设定的压力时开启。

在第二个技术方案中，一种下向钻孔自动排水防塌孔方法，使用如第一个技术方案中的下向钻孔自动排水防塌孔装置，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；