[发明专利]煤矿井下近水平定向孔连续筛管气体输送护孔装置及方法

说明书

本发明提供了一种煤矿井下近水平定向孔连续筛管气体输送护孔装置及方法，包括矿井供气管路，矿井供气管路与下管动力机构和筛管输送机构相连供气，下管动力机构与筛管输送机构相连供高压气，筛管输送机构与护管导向钻具相连输送连续筛管串和气体进入护管导向钻具内，护管导向钻具预置在定向孔内引导连续筛管串下入定向孔。本发明在筛管下入过程中，既不用频繁连接筛管，又不用频繁拆卸钻具或移动下管动力机具，筛管下入速度快，效率高。本发明利用护管导向钻具对定向孔进行临时防护，通过护管导向钻具内孔下入连续筛管，提高了筛管下入成功率，确保筛管下入到位。

技术领域

本发明属于煤矿井下坑道钻探技术领域，涉及煤矿井下定向孔护孔筛管，具体涉及一种煤矿井下近水平定向孔连续筛管气体输送护孔装置及方法。

背景技术

定向孔是煤矿井下瓦斯抽采治理的重要技术手段，其主要为近水平布置，受重力、瓦斯压力等作用，孔壁稳定性差，尤其是复杂破碎地层内，瓦斯抽采过程中，极易出现孔壁坍塌情况，导致抽采通道堵塞，定向孔失效。筛管护孔可以提高孔壁完整性，保障后期瓦斯抽采过程中定向孔通畅。

针对煤矿井下定向孔护孔筛管下入问题，申请公布号为CN 110469297 A的中国发明专利提出了一种煤矿井下瓦斯抽采定向钻孔长距离筛管完孔装备与方法，利用定向钻机上的管路下放装置提供足够下管动力，确保割缝筛管长距离下放；利用偏心导向装置确保割缝筛管沿定向钻孔主孔下放至孔底，避免进入分支孔。但是该方法存在以下问题：①筛管下入过程中需要频繁往复移动管路下放装置，且筛管为单根结构，单根长度短，需要频繁进行筛管连接，下管效率低；②采用裸孔方式下筛管，当钻孔局部失稳坍塌时，不具有孔壁清洁功能，筛管下入过程将会受阻，无法确保下入至孔底；③筛管一般为非金属材质，连接处强度低，抗压能力较差，下入过程中始终受压力作用，易产生弯折变形，导致筛管断裂破坏；④下管动力来自于孔口管路下放装置，随孔深增加，下管动力逐步下降，下入深度无法保障。

此外，申请公布号为CN 109915087 A的中国专利提出了一种煤矿井下定向长钻孔内分段大直径筛管及其下入方法，其具体原理是：发明一种特殊结构的筛管，筛管下入时，先在定向孔内下入套铣钻具，然后将单根筛管放入套铣钻具，利用泥浆泵提供的高压水将筛管推入孔内，重复完成所有筛管下入后，退出套铣钻具。该方法存在以下不足：①筛管结构复杂，加工制造成本高；②筛管为单根结构，每根筛管下入时，均需要安装拆卸水便和启停泥浆泵，以向套铣钻杆提供高压水，下管工序繁琐，效率低；③套铣钻杆下入过程中缺少导向机构，容易进入分支孔；且孔内残余钻渣易进入并堵塞套铣钻杆，导致筛管下入失败；④下管动力由泥浆泵输出的高压水提供，但高压水对复杂地层的冲刷扰动破坏强烈，极易导致钻孔失稳破坏，引发孔内事故，尤其是碎软煤层中应用受限；⑤筛管下入过程汇总需要向钻孔大量注水，筛管下入完成后筛管中的封堵球需采用水进行浸泡降解，定向孔内将会残留大量水体，从而堵塞瓦斯运移通道，严重影响瓦斯抽采效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种煤矿井下近水平定向孔连续筛管气体输送护孔装置及方法，解决现有技术中的方法在确保筛管下入到位的基础上筛管下入效率有待进一步提升的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种煤矿井下近水平定向孔连续筛管气体输送护孔装置，包括矿井供气管路，矿井供气管路与下管动力机构和筛管输送机构相连供气，下管动力机构与筛管输送机构相连供高压气，筛管输送机构与护管导向钻具相连输送连续筛管串和气体进入护管导向钻具内，护管导向钻具预置在定向孔内引导连续筛管串下入定向孔；

所述的筛管输送机构包括正面设置有密闭门的密闭箱，所述的密闭箱的顶部设置有进风口和出风口，所述的进风口与下管动力机构的高压排气口相连进气体，所述的出风口与护管导向钻具相连输送连续筛管串和气体；