煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝的製作方法
2023-05-05 08:52:26
煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝的製作方法
【專利摘要】一種煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝，包含如下步驟：準備步驟：計算穿越突出煤層段的長度；開孔步驟：通過鑽機鑽進至開孔深度後，安裝孔口管並封孔固定；同步鑽進步驟：採用篩管鑽進鑽具組合進行鑽進至設計孔深，所述篩管鑽進鑽具包含主動鑽杆和篩眼套管，所述篩眼套管包圍於所述主動鑽杆的外側，所述篩眼套管的後端和主動鑽杆之間設有傳扭裝置；鑽杆退出步驟：反轉所述主動鑽杆1～2圈以使所述傳扭公接頭脫離所述傳扭母接頭，退出主動鑽杆，將篩眼套管留置在突出煤層段；由此，本發明在施工至設計孔深後，反轉主動鑽杆並退出，將鑽進和下篩管兩種工藝過程合二為一，提高了安全性與效率，降低了成本，解決了現有技術中存在的問題。
【專利說明】煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及煤礦鑽進的【技術領域】，尤其涉及一種煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝。
【背景技術】
[0002]隨著煤礦開採深度的逐步加深和開採範圍的進一步擴大，瓦斯等級升高的趨勢日益明顯，煤與瓦斯突出危險性日趨嚴重，為了保障安全生產，對於強突煤層瓦斯預抽主要採用頂(底)板穿層鑽孔和高位鑽孔等，現有的這種在頂(底)板穿層鑽孔的施工中，一般採用大直徑鑽頭一次性成孔，然後提鑽下入小直徑篩管封孔、固孔後，進行瓦斯抽採，但這種技術存在如下缺陷:
[0003]1、在施工時雖然採取了邊打邊抽、孔口封堵等措施，但由於突出煤層段瓦斯含量高、壓力大，施工時經常誘發瓦斯和煤噴孔，造成瓦斯超限事故，甚至能引起孔突或更大事故，施工安全性低。
[0004]2、鑽孔施工完成後提鑽、由於強突煤孔段鑽孔裸露，突出危險性增大，現場存在較大的安全隱患。
[0005]3、提鑽下入套管比較費時、效率低下。穿層鑽孔中突出煤層段比較短，常規工藝需要全孔段下入套管進行護孔防突，費用比較高。
[0006]4、由於常規成孔方法的特點，造成了成孔過程中安全隱患突出，效率低，費用高。
[0007]為此，本發明的設計者有鑑於上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝，以克服上述缺陷。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題在於:現有的在頂(底)板穿層鑽孔的施工中，容易誘發瓦斯和煤噴孔，造成瓦斯超限事故，安全性低，且需要進行護孔防突，費用比較高，效率低。
[0009]為解決該技術問題，本發明公開了一種煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝，其特徵在於包含如下步驟:
[0010]準備步驟:進行鑽孔設計，計算穿越突出煤層段的長度；
[0011]開孔步驟:通過鑽機鑽進至開孔深度後，安裝孔口管並封孔固定；
[0012]同步鑽進步驟:採用篩管鑽進鑽具組合進行鑽進至設計孔深，所述篩管鑽進鑽具包含主動鑽杆和篩眼套管，所述篩眼套管包圍於所述主動鑽杆的外側，所述主動鑽杆的前端伸出所述篩眼套管並設有第一鑽頭，所述篩眼套管的前端設有第二鑽頭，所述篩眼套管的後端和主動鑽杆之間設有傳扭裝置，其中，所述傳扭裝置包含位於主動鑽杆外周的傳扭公接頭和位於所述篩眼套管內周的傳扭母接頭；
[0013]鑽杆退出步驟:反轉所述主動鑽杆I?2圈以使所述傳扭公接頭脫離所述傳扭母接頭，退出主動鑽杆，將篩眼套管留置在突出煤層段。[0014]其中:在所述同步鑽進步驟中包含有實時檢測步驟，所述實時檢測步驟包含當施工孔深達到設計深度或排渣由煤變成巖後，則停止同步鑽進步驟，進入鑽杆退出步驟。
[0015]其中:在所述鑽杆退出步驟中包含有脫離判斷步驟，通過檢測迴轉壓力和起拔壓力，在反轉時當迴轉壓力和起拔壓力存在明顯下降，則表明傳扭公接頭與傳扭母接頭分離。
[0016]其中:第一鑽頭位置比第二鑽頭的位置突出50mm?150mm。
[0017]其中:所述主動鑽杆的周緣上設有至少一個對中器，所述對中器為所述主動鑽杆周緣上的突出環部。
[0018]其中:所述篩眼套管上布置有多個相互間隔的篩眼，所述篩眼套管的外壁上鉚接一定數量的彈簧鋼片。
[0019]通過上述結構可知，本發明的煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝具有如下技術效果:
[0020]1、利用主動鑽杆帶動篩眼套管鑽進，施工至設計孔深後，反轉主動鑽杆並退出，將鑽進和下篩管兩種工藝過程合二為一，提高了安全性與效率，降低了成本，解決了現有技術中存在的問題。
[0021]2、抑制了鑽孔中的突出範圍，降低了突出危險性。施工完成後，篩眼套管留置在突出煤孔段，解決了原有技術存在的突出防治「盲區」，提高了現場人員的安全保護。
[0022]3、使用一次性成孔技術，簡化了工藝流程，節省了施工時間，提高了鑽進效率。
[0023]4、只在突出煤孔段留置篩眼套管，節約了施工材料，降低了施工成本。
[0024]本發明的詳細內容可通過後述的說明及所附圖而得到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝的示意圖；
[0026]圖2為本發明篩管鑽進鑽具的結構示意圖；
[0027]圖3為本發明主動鑽杆的結構示意圖；
[0028]圖4為本發明篩眼套筒的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明的【具體實施方式】作進一步描述，以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0030]如圖1所示，本發明的煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝包含如下步驟:
[0031]準備步驟:計算穿越突出煤層段的長度，可選的是，該長度根據所需的鑽孔孔深、頂板或底板的巖層厚度、傾角、方位角來進行計算；
[0032]開孔步驟:通過鑽機鑽進至開孔深度後，安裝孔口管並封孔固定；
[0033]同步鑽進步驟:採用篩管鑽進鑽具組合進行鑽進至設計孔深後，參見圖2-圖4，所述篩管鑽進鑽具包含主動鑽杆I和篩眼套管5,所述篩眼套管5包圍於所述主動鑽杆I的外側，所述主動鑽杆I的前端伸出所述篩眼套管5並設有第一鑽頭7，所述篩眼套管5的前端設有第二鑽頭6，所述篩眼套管5的後端和主動鑽杆I之間設有傳扭裝置，其中，所述傳扭裝置包含位於主動鑽杆I外周的傳扭公接頭3和位於所述篩眼套管5內周的傳扭母接頭4，由於在鑽進旋轉時，所述傳扭公接頭3配合傳動所述傳扭母接頭4，從而主動鑽杆I和篩眼套管5 —起鑽進；
[0034]鑽杆退出步驟:反轉所述主動鑽杆I?2圈以使所述傳扭公接頭3脫離所述傳扭母接頭4，則退出主動鑽杆1，將篩眼套管5留置在突出煤層段；
[0035]抽放步驟:根據抽放設計要求連接抽放管路。
[0036]其中，在所述同步鑽進步驟中包含有實時檢測步驟，所述實時檢測步驟包含當施工孔深達到設計深度或排渣由煤變成巖後，則停止同步鑽進步驟，進入鑽杆退出步驟。
[0037]其中，在所述鑽杆退出步驟中，還包含有脫離判斷步驟，通過檢測迴轉壓力和起拔壓力，在反轉時當迴轉壓力和起拔壓力存在明顯下降，則表明傳扭公接頭3與傳扭母接頭2分離。
[0038]其中，所述篩眼套管5的長度大於煤孔段長度，第一鑽頭7位置比第二鑽頭6的位置突出BOmm?150臟。
[0039]其中，所述主動鑽杆I的周緣上設有至少一個對中器4，所述對中器4為所述主動鑽杆I周緣上的突出環部，由此，篩眼套管5可通過主動鑽杆4上的對中器4進行對中。
[0040]其中，傳扭母接頭2包含L型槽眼，所述傳扭公接頭包含焊接的I型銷。
[0041]其中，所述篩眼套管5上布置有多個相互間隔的篩眼，所述篩眼套管5的外壁上鉚接一定數量的彈簧鋼片。
[0042]由此，本發明的工藝利用篩管鑽進鑽具組合中的傳扭裝置、主動鑽杆和鑽頭，通過鑽機迴轉機構提供動力帶動主動鑽杆迴轉，第一鑽頭迴轉碎巖，主動鑽杆通過傳扭裝置帶動特定長度的篩眼套管與第二鑽頭迴轉鑽進碎巖。鑽進至設計孔深後，反轉主動鑽杆，傳扭裝置解鎖，主動鑽杆與篩眼套管分離，退鑽，從而將特定長度的篩管留置在突出煤孔段。
[0043]由此可見，本發明的優點在於:
[0044]1、利用主動鑽杆帶動篩眼套管鑽進，施工至設計孔深後，反轉主動鑽杆並退出，將鑽進和下篩管兩種工藝過程合二為一，提高了安全性與效率，降低了成本，解決了現有技術中存在的問題。
[0045]2、抑制了鑽孔中的突出範圍，降低了突出危險性。施工完成後，篩眼套管留置在突出煤孔段，解決了原有技術存在的突出防治「盲區」，提高了現場人員的安全保護。
[0046]3、使用一次性成孔技術，簡化了工藝流程，節省了施工時間，提高了鑽進效率。
[0047]4、只在突出煤孔段留置篩眼套管，節約了施工材料，降低了施工成本。
[0048]以上所述僅是本發明的優先實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種煤礦井下突出煤層段篩管鑽進工藝，其特徵在於包含如下步驟: 準備步驟:進行鑽孔設計，計算穿越突出煤層段的長度； 開孔步驟:通過鑽機鑽進至開孔深度後，安裝孔口管並封孔固定； 同步鑽進步驟:採用篩管鑽進鑽具組合進行鑽進至設計孔深，所述篩管鑽進鑽具包含主動鑽杆和篩眼套管，所述篩眼套管包圍於所述主動鑽杆的外側，所述主動鑽杆的前端伸出所述篩眼套管並設有第一鑽頭，所述篩眼套管的前端設有第二鑽頭，所述篩眼套管的後端和主動鑽杆之間設有傳扭裝置，其中，所述傳扭裝置包含位於主動鑽杆外周的傳扭公接頭和位於所述篩眼套管內周的傳扭母接頭； 鑽杆退出步驟:反轉所述主動鑽杆I?2圈以使所述傳扭公接頭脫離所述傳扭母接頭，退出主動鑽杆，將篩眼套管留置在突出煤層段。
2.根據權利要求1所述的鑽進工藝，其特徵在於:在所述同步鑽進步驟中包含有實時檢測步驟，所述實時檢測步驟包含當施工孔深達到設計深度或排渣由煤變成巖後，則停止同步鑽進步驟，進入鑽杆退出步驟。
3.根據權利要求1所述的鑽進工藝，其特徵在於:在所述鑽杆退出步驟中包含有脫離判斷步驟，通過檢測迴轉壓力和起拔壓力，在反轉時當迴轉壓力和起拔壓力存在明顯下降，則表明傳扭公接頭與傳扭母接頭分離。
4.根據權利要求1所述的鑽進工藝，其特徵在於:第一鑽頭位置比第二鑽頭的位置突出 50mm ?1 SOmnin
5.根據權利要求1所述的鑽進工藝，其特徵在於:所述主動鑽杆的周緣上設有至少一個對中器，所述對中器為所述主動鑽杆周緣上的突出環部。
6.根據權利要求1所述的鑽進工藝，其特徵在於:所述篩眼套管上布置有多個相互間隔的篩眼，所述篩眼套管的外壁上鉚接一定數量的彈簧鋼片。
【文檔編號】E21B43/08GK103643893SQ201310703767
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年12月19日
【發明者】金新, 童碧, 王毅, 汪金業, 侯紅, 彭濤, 王建彬, 魏宏超 申請人:中煤科工集團西安研究院有限公司