一種固定鑽孔內護臂套管的裝置的製作方法

2023-12-10 12:20:57

本發明涉及煤層鑽孔安全領域，具體涉及一種固定鑽孔內護臂套管的裝置。

背景技術：

目前礦井區域瓦斯治理鑽孔中的穿層抽採鑽孔，皆採用全程下套管護孔。由於煤體的結構力學性能較弱，容易受壓而產生流變，造成垮孔從而堵塞鑽孔，因此對於煤段鑽孔的套管起到了護孔的作用，保持煤段鑽孔的暢通。而巖石段的鑽孔所穿過的巖石大多為泥巖、砂質泥巖、砂巖或灰巖，這幾種巖石的抗壓強度或抗拉強度都優於煤體，結構力學性能較強，其在巷道受輕微採動影響的前提下，僅產生輕微拉升或剪切破壞，不易產生流塑性變形，因此巖石段鑽孔僅易產生節理或裂隙，而不易垮孔造成鑽孔堵塞(在巷道受採動影響嚴重，巖石段鑽孔受剪切破壞嚴重時，護孔套管也承受不了剪切力的作用)，所以中間巖石段鑽孔無需護孔套管護孔(封孔段的套管是必不可少的，需正常封孔)，即可省去鑽孔中間部分巖石段的套管而不影響鑽孔的抽採效果。

但是目前煤礦中都是在鑽孔中全程下套管，浪費套孔和原材料；如果只在煤層下套管不在巖石層下套管，煤層套管兩端並無支撐結構，則套管會向下滑動，造成煤層鑽孔失去保護。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提出一種固定鑽孔內護臂套管的裝置，使用該裝置可將鑽孔內的套管固定在煤層結構，防止套管下滑，從而實現只在煤層鑽孔內設置套管，不需鑽孔全程下套管。

本發明是通過以下技術方案解決上述問題的：

一種固定鑽孔內護臂套管的裝置，包括護壁套管、套管撐，所述套管撐包括套管和支撐結構，所述支撐結構一端固定在套管外壁，所述支撐結構另一端在套管外壁呈樹枝狀，所述套管一端套設在護壁套管外。

進一步，所述護壁套管為鑽孔護孔管，即為礦井中常用的鑽孔的套管，防止鑽孔垮孔或者堵塞。

進一步，所述護壁套管包括花眼管和堵頭，所述護壁套管一端為所述花眼管另一端為所述堵頭，所述花眼管依次連接；所述套管撐，所述花眼管，所述堵頭依次連接；花眼管為礦井中常見鑽孔套管，可以根據鑽孔的深度進行組合連接使用，花眼管一端設置堵頭防止套管在下入鑽孔的過程中花眼管被堵塞，堵頭一端為尖頭方便鑽機將套管下入鑽孔中。

進一步，所述支撐結構為軟質支撐結構，便於下入鑽孔中。

進一步，所述支撐結構為鋼絲繩支撐結構，鋼絲繩為常見材料，且礦井中廢棄較多，從而可以減少浪費且節省製作成本。

進一步，所述套管為鐵質焊管，鐵質焊管較為常見材料，不需特製材料。

進一步，所述支撐結構至少設置兩根，更好的發揮固定套管作用。

進一步，所述支撐結構在套管外以套管任一圓面為圓心在套管外壁均勻分布，支撐結構均勻分布可以更好的發揮支撐結構的協同作用將套管固定在煤層中。

進一步，所述套管和所述護壁套管間通過變頭連接，變頭為市場購置的普通變頭，方便套管間的拆卸。

進一步，所述支撐結構與所述套管的固定方式為，將所述支撐結構焊接在套管上，或者在套管上開設孔洞，所支撐結構穿過所述孔洞，將所述支撐結構通過孔洞粘附在套管上。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、可以將鑽孔內套管固定在指定位置不會下滑，從而可以只在煤層設置護臂套管，不需擔心護臂套管會下滑造成煤層鑽孔垮孔或者鑽孔堵塞。

2、不需鑽孔全程下護臂套管，只在煤層設置護臂套管即可，節省了護臂套管的製造成本。

3、護臂套管撐製作方法簡單，易操作，可以廣泛的應用於煤礦鑽孔的護孔結構中。

附圖說明

圖1為固定鑽孔內護臂套管的裝置示意圖。

圖2為套管撐主視圖。

圖3為套管撐仰視圖。

圖4為開始下鑽孔內套管固定裝置示意圖。

圖5為鑽杆護送護壁套管及套管撐示意圖。

圖6為護壁套管及套管撐到達預定位置示意圖。

圖7為護壁套管及套管撐到達預定位置封孔示意圖。

具體實施例

根據說明書附圖和具體實施例對本方案做進一步說明，以便本技術人員能夠順利實施。

如圖1、圖2和圖3所示，一種固定鑽孔內護臂套管的裝置，包括護壁套管2、套管撐，所述套管撐包括套管4和支撐結構1，所述支撐結構1一端固定在套管4外壁，所述支撐結構1另一端在套管外壁呈樹枝狀，所述套管4一端套設在護壁套管2外。

所述護壁套管2為鑽孔護孔管，即為礦井中常用的鑽孔的套管，防止鑽孔垮孔或者堵塞。

所述護壁套管2包括花眼管21和堵頭22，所述護壁套管2一端為所述花眼管21另一端為所述堵頭22，所述花眼管21依次連接；所述套管撐，所述花眼管21，所述堵頭22依次連接；花眼管21為礦井中常見鑽孔套管，可以根據鑽孔的深度進行組合連接使用，花眼管一端設置堵頭防止套管在下入鑽孔的過程中花眼管被堵塞，堵頭一端為尖頭方便鑽機將套管下入鑽孔中。

所述支撐結構1為軟質支撐結構，便於下入鑽孔中。

所述支撐結構1為鋼絲繩支撐結構，鋼絲繩為常見材料，且礦井中廢棄較多，從而可以減少浪費且節省製作成本。

所述套管4為鐵質焊管，鐵質焊管較為常見材料，不需特製材料。

所述支撐結構1至少設置兩根，更好的發揮固定套管作用。

所述支撐結構1在套管4外以套管4任一圓面為圓心在套管4外壁均勻分布，支撐結構均勻分布可以更好的發揮支撐結構的協同作用將套管固定在煤層中。

所述套管4和所述護壁套管2間通過變頭3連接，變頭為市場購置的普通變頭，方便套管間的拆卸。

所述支撐結構1與套管4的固定方式為，將所述支撐結構1焊接在套管4上；

或者在套管上開設孔洞，所支撐結構1穿過所述孔洞，將所述支撐結構1通過孔洞粘附在套管4上，採用普通的AB膠即可將支撐結構1固定在套管4上。

如圖4所示為開始下鑽孔內套管固定裝置示意圖，鑽孔外為巖石層6，將煤段花眼管21人工下入孔內，花眼管21後接套管撐，管節5可方便鑽孔機7同套管4連接，將護臂套管2和套管撐送入預定煤層的鑽孔中。

圖5為鑽杆護送護壁套管及套管撐示意圖，套管撐和護臂套管2固定在鑽孔口後，鑽孔機7將上述裝置送入預定的煤層中。

圖6為護壁套管及套管撐到達預定位置示意圖，鑽孔機7已將套管撐和護臂套管2送入指定的煤層中，由於支撐結構1特殊的向外擴張的樹枝狀結構，可以將支撐結構1的一端插入煤層中或者緊緊貼在煤層表面，從而可以將護臂套管2固定在預定位置不下滑；將護臂套管固定在煤層預定位置後，對鑽孔口進行封孔，封孔段封孔管為花眼管21依次連接，封孔管一端連接堵頭22另一端伸出鑽孔外，封孔管中段外壁注入第一段聚氨酯7，設置返漿管8和注漿管9，返漿管8長度大於注漿管9，返漿管8和注漿管9位於封孔管和鑽孔口之間，通過第二段聚氨脂10將上述鑽孔封孔並將返漿管8和注漿管9固定在鑽孔中，通過注漿管9向鑽孔中通入注漿液，鑽孔中的部分氣體可通過返漿管8排出，當返漿管中有漿液流出時，封孔完畢。

實施例2

以4根直徑為3mm，長度為100mm的鋼絲繩為支撐結構1，直徑為50mm的鐵質焊管為套管4，製備套管撐，鋼絲繩一端固定在套管4上，另一端向外翹起遠離套管，4根鋼絲繩1以套管4中一個圓面為圓心均勻的分布在套管壁外；

套管4一端連接花眼管21，根據礦井中鑽孔的深度，花眼管21依次連接，最後一根花眼管末端連接堵頭22，利用鑽機將上述裝置送入預定的煤層的鑽孔中，並封孔。

實施本技術的效果考察：

選取12223疏水巷掘進條帶預抽第201組抽採孔為實驗組，採用套管撐封孔工藝封孔。選取12223疏水巷掘進條帶預抽第207組抽採孔為對照組，採用常規全程下護臂套管封孔方式封孔。

(1)經濟效益考察

如表1所示為201組套管節約統計表，表2所示為207組套管消耗統計表。

表1 201組套管節約統計表

表2 207組全程下套管消耗統計表

對比表1和表2，可以發現201組實驗組抽採孔共計節約封孔護臂花管(即護臂套管)230米，可以節約材料費2990元。

(2)抽採效果考察

抽採效果考察採取單孔瓦斯濃度考察與整組抽採流量考察，對於考察期間單孔濃度變化，套管撐封孔工藝封孔的12223輸水巷201組10#孔為實驗組，以記錄時間為橫坐標，以相對應的瓦斯濃度(％)為縱坐標，繪製10#孔瓦斯濃度曲線，記錄結果如圖7所示；從圖7中看出採用孔內下套管撐的鑽孔，鑽孔單孔瓦斯濃度在80％以上。

表3為122233疏水巷201組與207組抽採純量考察表：

表3 12223疏水巷201組與207組抽採純量考察表

從表3可以看出，在抽採純量方面，孔內全程下套管的整組鑽孔與孔內下套管撐的整組鑽孔基本相同，抽採效果相當，說明鑽孔中設置套管撐對抽採純量並無影響。

(3)套管撐穩定性考察

在201組選擇了6#鑽孔，使用一根細鋼絲繩與套管撐相連接並將鋼絲繩伸到孔外，在正常抽採期間，不定期拽動鋼絲繩，通過拽動鋼絲繩的長度來判斷孔內套管撐是否下滑，實踐證明，在正常抽採一個月的考察期間，孔內套管撐沒有任何移動，說明套管撐可以將護臂套管穩定的固定在煤層預定位置。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。