[发明专利]松软破碎煤层钻孔护孔施工方法

说明书

松软破碎煤层钻孔护孔施工方法，在煤层巷道的钻孔处安装松软破碎煤层钻孔扩孔装置；本发明在进行钻进扩孔作业的同时，对钻孔进行支撑，避免坍塌收缩，影响钻具的抽出。旋转密封供水供风装置的高压气流推动水流到达中心回流钻头处，水渣通过内排屑钻杆向外排出。本发明避免了外排屑水流破外成孔以及拔出钻头时钻头破坏成孔，可有效地解决松软破碎煤层中成孔易坍塌收缩及瓦斯不易排出的问题，提高了瓦斯抽采的质量。本发明提高了瓦斯抽采孔施工的速度，保证施工的安全性，是松软破碎煤层钻孔扩孔装置的创新。

技术领域

本发明属于煤矿瓦斯抽采钻孔施工技术领域，尤其涉及一种松软破碎煤层钻孔护孔施工方法。

背景技术

瓦斯抽采技术是矿井瓦斯安全治理的必要保障，受煤层自身因素的影响，安全可靠的瓦斯抽采必须以成孔技术为前提。长久以来，松软破碎煤层的成孔难是一直制约其瓦斯高效抽取的主要技术难题。目前，瓦斯抽采成孔是利用钻头与钻杆接长来实现钻孔工作。而松软破碎煤层具有煤质松软、渗透性差、瓦斯压力较大等特点，导致成孔易发生收缩坍塌，从而引起煤层卡孔卡钻的问题，使钻具无法拔出，甚至在抱钻时破坏钻具性能。因此需要采取措施对成孔进行保护。传统的做法是在成孔后下套管，但是在抽出钻孔设备时会出现煤层坍塌收缩的问题，并且在成孔过程中排屑水流冲刷成孔煤层，破坏煤层结构，也会引起成孔坍塌，这些问题都会导致套管无法下到预想深度，卡孔卡钻的问题依然会出现。而在发明专利“铰链型内心可开闭式钻头”（CN102704852.A）中，采用一种铰链型内心可开闭式钻头，在钻进后沿钻杆钻头内腔插入套管，钻进后拔出钻具依靠套管对成孔进行保护。这种装置可以做到钻孔后对成孔进行保护，但是无法解决松软破碎煤层前钻后塌的问题。在发明专利“松软破碎煤层瓦斯抽采孔跟管钻进扩孔装置”（CN103726791.A）以及“松软破碎煤层瓦斯抽采孔跟管钻进方法”（CN103726869）中，钻杆外部连接有可收缩型扩孔刀具，钻进的同时实现扩孔。扩孔的作用在于下放护管，使用护管对成孔进行保护，避免卡孔卡钻问题。但是，扩孔刀具的刮刀仅由一个较薄构件构成，刚性较差，加工过程中易出现轴线偏移。并且安装刮刀的钻杆内腔尺寸有限，刮刀可活动的行程比较短，伸出刮刀槽的部分较少，导致最终扩孔的尺寸相对钻进孔的尺寸没增大多少，进而使护管与钻杆之间的间隙较小，护管不易下放。而该套工艺采用外排屑，水流携带钻渣沿护管与钻杆间隙流出，间隙较小会影响排屑的速度，可能出现排屑堵塞的问题。在外排屑方式下，护管用来抽采瓦斯的小孔很容易被钻渣堵塞，从而影响瓦斯抽采质量。因此，对于软煤层的钻进，应着重考虑钻具、排渣系统以及成孔保护的三个层面，开发一种新的钻孔工艺及钻进系统。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供松软破碎煤层钻孔护孔施工方法，其使用管实现防坍塌抽采瓦斯的目的，同时使用全新的排渣系统，从而有效成解决了成孔的问题，提高了钻进防塌除渣的效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：松软破碎煤层钻孔护孔施工方法，所述的钻孔护孔施工方法采用松软破碎煤层钻孔扩孔装置，松软破碎煤层钻孔扩孔装置包括支架、动力驱动装置、旋转密封供水供风装置、导向支撑架、钻头连接件、护孔管、中心回流钻头、内排屑钻杆和集渣容器，护孔管套在内排屑钻杆外部，护孔管和内排屑钻杆均设置有若干根，相邻两根护孔管之间以及相邻两根内排屑钻杆之间均螺纹连接，护孔管内壁与内排屑钻杆之间形成环形通道，以钻进的方向为由后到前的方向，内排屑钻杆的后端与集渣容器连接，旋转密封供水供风装置的进水进风口与护孔管的后端连接，动力驱动装置和导向支撑架固定设置在支架上，动力驱动装置的动力输出端与内排屑钻杆传动连接，内排屑钻杆穿过并支撑在导向支撑架上，钻头连接件同轴向安装在内排屑钻杆的前端，中心回流钻头后端同轴向安装在钻头连接件的前端部，护孔管的管壁上均布有若干瓦斯排放孔；

中心回流钻头包括头部和杆部，头部的外径大于杆部的外径，头部的前端面沿圆周方向均匀设置有一圈金刚石钻孔刀片，杆部内开设有后端敞口的中心回流腔，杆部前端沿圆周方向以及头部的中心处开设有与中心回流腔连通的回流孔；