[发明专利]一种利用气力耦合作用的煤层扩孔增透方法

摘要

本发明公开了一种利用气力耦合作用的煤层扩孔增透方法，先通过钻头Ⅰ完成第一段钻孔的钻设；采用直径可扩张的钻头Ⅱ送入第一段钻孔最深处，钻进一段距离后完成钻头Ⅱ的变径扩张过程；保持钻头Ⅱ的扩张状态继续向煤层内部钻进，钻进过程中高压气体和扩张钻头对煤体耦合冲击，高压气体将破碎煤体从钻孔内排出，从而完成一个扩孔造穴过程；然后依次完成后续多个扩孔造穴过程，直至钻进至设计深度后停止钻进，此时在钻进方向上形成多个缝穴空间；将钻头Ⅱ退出钻孔后，向第一段钻孔内装入护孔筛管，最后对钻孔进行预抽煤层瓦斯工作。本发明扩孔直径大、扩孔施工简单方便，并且扩孔形成缝穴过程中不易塌孔，从而能有效对松软煤层进行扩孔增透。

主权项

1.一种利用气力耦合作用的煤层扩孔增透方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：/nA、在中空钻杆上连接钻头Ⅰ，钻机通过中空钻杆带动钻头Ⅰ在巷道壁上向煤层钻进，使钻头Ⅰ到达煤层时停止钻进，将中空钻杆及钻头Ⅰ从钻孔退出，完成第一段钻孔的钻设，然后在该段钻孔内装入钢制套管并用水泥浆液进行固孔；/nB、将钻头Ⅰ从中空钻杆上拆下，并装上直径可扩张的钻头Ⅱ，钻头Ⅱ包括主钻头、主钻头连杆和扩孔钻头，主钻头固定在主钻头连杆的顶端，主钻头连杆底端与中空钻杆同轴连接，主钻头连杆侧部开设凹槽，扩孔钻头处于凹槽内且其一端与凹槽内部活动连接，扩孔钻头的另一端开设气体喷口，气体喷口依次经过扩孔钻头内部通道、主钻头连杆内部通道与中空钻杆内部连通；钻头Ⅱ处于未扩张状态时，扩孔钻头处于主钻头连杆的凹槽内；进行扩孔造穴时，钻机将处于未扩张状态的钻头Ⅱ及中空钻杆送入第一段钻孔最深处，然后钻孔带动钻头Ⅱ继续向煤层钻进，钻头Ⅱ钻进一段距离后，将高压气源连入中空钻杆，使气体喷口喷出高压气体，高压气体对孔壁冲击增加孔壁破碎，并将孔壁切削后产生的破碎煤体随气流排出钻孔；同时扩张钻头在气体反冲力和中空钻杆的旋转离心力作用下，扩孔钻头的另一端从凹槽内展开，对该段钻孔的孔壁进行切削扩孔，直至钻头Ⅱ的扩张钻头达到最大展开位置时，完成钻头Ⅱ的变径扩张过程；/nC、保持钻头Ⅱ的扩张状态继续向煤层内部钻进，钻进过程中高压气体和扩张钻头对煤体耦合冲击，高压气体将破碎煤体从钻孔内排出，当钻头Ⅱ钻进达到一定距离后，断开高压气源与中空钻杆的连接，钻机向钻进的反方向起拔钻杆，在钻头Ⅱ回到扩孔起始点时由于孔径变小，扩张钻头在煤壁摩擦力作用下收缩进入主钻头连杆的凹槽内，完成一个扩孔造穴过程；/nD、继续增加中空钻杆的长度后重复步骤B和C，完成后续多个扩孔造穴过程，直至钻进至设计深度后停止钻进，此时在钻进方向上形成多个缝穴空间；/nE、将钻头Ⅱ退出钻孔后，向第一段钻孔内装入护孔筛管，最后对钻孔采用孔口密封装置封孔并接入到瓦斯抽采管网系统进行预抽煤层瓦斯工作。/n