[发明专利]一种防瓦斯抽采钻孔塌孔的装置及方法

说明书

本发明涉及一种防瓦斯抽采钻孔塌孔的装置及方法，装置包括喷浆钻杆和特制钻杆，喷浆钻杆与特制钻杆采用螺纹连接，喷浆钻杆的底部与钻头连接；特制钻杆内部有速凝剂通道、浆液通道和水通道三条通道；喷浆钻杆为空心钻杆，内部具有喷浆管路系统；喷浆管路系统上端有速凝剂管路、浆液管路，这两条管路在喷浆钻杆和特制钻杆的螺纹连接下分别与速凝剂通道、浆液通道连接；速凝剂管路和浆液管路通过“Y”型管路汇合，再由螺旋管路混合浆液；混合浆液最后由倒“T”型管路经环形喷浆环喷出。本发明的可喷浆钻杆通过钻杆向钻孔孔壁喷浆，形成圆形薄柱壳或扇形薄柱壳，能及时有效防瓦斯抽采钻孔大面积塌孔，对于顺利抽采瓦斯意义重大。

技术领域

本发明属于煤矿抽采瓦斯钻孔施工领域，具体为一种防瓦斯抽采钻孔塌孔的装置及方法。

背景技术

目前，我国抽采瓦斯最普遍的方法是施工长距离抽采钻孔对煤层瓦斯提前预抽，地应力作用下钻孔周围必定出现应力集中，在钻孔无支护条件下且当煤层强度较低或钻孔使用时间较长时钻孔持续发生大变形甚至大范围的完全闭合而极大的降低瓦斯抽采量；当在极软和较为破碎的煤层中布置抽采钻孔时容易出现钻杆退出钻孔的过程中发生大面积塌孔而显著降低瓦斯抽采效果严重影响煤炭安全回采。应对钻孔塌孔的传统方法主要有：一是向长距离抽采钻孔中放置粒径大小不等的充填物支护钻孔，即使塌孔，瓦斯也可以通过充填物的间隙排出，但是该方法效率较低且有如下缺陷，在放置充填物的过程中易扰动钻孔孔壁而发生塌孔导致充填物无法顺利放置在整个抽采钻孔中，充填物未放之前甚至是拔钻过程中出现塌孔也无法采用该传统方法；二是在抽采钻孔中放置防塌孔管，该方法效率较低，且必须在钻孔完全拔出后方可实施，且在强度较软极易塌孔煤层中该方法受到极大限制甚至无法使用。可见，提出一种使用方便快捷，应对各种复杂煤层条件的防瓦斯抽采钻孔塌孔的方法对于显著提高瓦斯抽采效率保障矿井安全回采意义重大。

发明内容

本发明的目的就是为了解决当前防瓦斯抽采钻孔塌孔而显著影响瓦斯抽采效率的所面临的技术和方法问题，提供一种防瓦斯抽采钻孔塌孔的装置及方法，该装置结构合理，易于安装，且方法简单有效，在钻杆拔出过程中随即实现喷浆支护钻孔，能显著解决各类瓦斯抽采钻孔易塌孔问题，尤其是松软煤层易塌孔钻孔。

为实现本发明的上述目的，提供的技术方案如下：一种防瓦斯抽采钻孔塌孔的装置，包括喷浆钻杆和特制钻杆；喷浆钻杆与特制钻杆采用螺纹连接，喷浆钻杆的底部与钻头连接；特制钻杆内部有速凝剂通道、浆液通道和水通道三条通道；喷浆钻杆为空心钻杆，内部设有喷浆管路系统；所述喷浆管路系统包括速凝剂管路、浆液管路以及环形喷浆环；当喷浆钻杆和特制钻杆连接，特制钻杆的速凝剂通道、浆液通道分别与喷浆钻杆的速凝剂管路、浆液管路接通；速凝剂管路、浆液管路的一端汇合成一根混合管路后与环形喷浆环连接，环形喷浆环上设有喷浆口；水通道为钻头供水。

所述的速凝剂通道、浆液通道和水通道的管径不同，水通道管径最大，其次为浆液通道，速凝剂通道管径最小。

所述的速凝剂管路、浆液管路汇合形成“Y”型管路，“Y”型管路的总管连接有螺旋管，螺旋管的另一端连接有倒“T”型管路，倒“T”型管路的横管两端与环形喷浆环连接。

所述的螺旋管的螺旋内部有三角形实心倒齿，使浆液与速凝剂充分混合，经喷浆口喷出的混合浆液能迅速凝固。

所述的速凝剂使用的是高强速凝剂，在与浆液充分混合喷到钻孔孔壁后，加快浆液凝固；且浆液中加入聚酯纤维材料增强喷浆层的抗变形能力。

所述环形喷浆环位于喷浆钻杆底部的100-300mm处，喷浆环上布置多个喷浆口；或者喷浆环在钻头上布置。

所述的环形喷浆环的喷浆口的布置方式包括在喷浆环周围设置一整圈喷浆口的圆环形喷浆结构，或者在喷浆环周围设置一部分喷浆口的扇形喷浆结构，喷浆环上未有喷浆口的范围为未喷浆的范围，未喷浆的范围角度θ为0°~270°；依据未喷浆θ的范围可形成圆形薄柱壳或扇形薄柱壳，当θ=0°时即为圆形薄柱壳，θ≠0°时即为扇形薄柱壳。