[发明专利]一种矿井近水平定向钻孔的突水治理装置

说明书

本发明属于矿井防治水技术领域，具体涉及一种煤矿井下近水平定向钻孔的突水治理装置。以解决现有方法存在的止浆塞堵水难以送到位、胶囊加压管容易卡孔、止浆塞因劳损漏水而无法实现钻孔堵水等问题。本发明一种矿井近水平定向钻孔突水治理装置，包括止浆塞、短节、加压管和钻杆，止浆塞由中心管、胶囊、前托盘和后托盘组成，所述前托盘上固连有锥形钻头；所述加压管设置于钻杆的内部，前端活动穿设于钻杆端部并与后托盘连接；所述钻杆内还设置有注浆管，所述钻杆的前端外壁上设置有出浆孔，注浆管的端部穿设固定于出浆孔上。

技术领域

本发明属于矿井防治水技术领域，具体涉及一种煤矿井下近水平定向钻孔的突水治理装置。

背景技术

近年来，随着钻探技术的不断发展，矿井近水平定向钻探被广泛地应用到煤层瓦斯抽采、灰岩超前注浆治理、老空水超前探放、顶板水超前疏放等方面。由于钻孔夹角小、钻孔深度大、钻孔轨迹可靠等优点，在煤层底板灰岩超前注浆治理过程中，矿井近水平定向钻探能够以近水平的方式在煤层底板的薄层灰岩或奥灰顶部长距离受控顺层钻进，为注浆改造灰岩含水层创造条件。煤层底板灰岩近水平定向钻探首先是在煤层底板隔水层中开孔，然后下入并固结孔口管，之后在灰岩中近水平钻进。孔口管固结前，一般根据注浆压力算好孔口管的长度，然后完成固结并进行耐压试验，试验压力下孔口管不漏水不松动，说明孔口管固结质量合格，可以正常钻进至终孔。

灰岩超前注浆治理工程实施过程中，由于矿井地质条件的复杂性，有时候孔口管完成固结和耐压试验，钻进到灰岩后出现涌水,当退出钻杆关闭孔口管阀门准备注浆时，钻场附近的巷道会发生突水，其原因是定向钻孔孔口管外部裸孔段揭露的地层中有裂隙带，高压灰岩水通过裂隙带突入了井下巷道中。此时钻孔已成事故钻孔，关闭钻孔阀门巷道中会突水，打开钻孔阀门钻场中会突水，这样的钻孔突水对矿井的安全构成了严重威胁，必须紧急治理，否则可能发生淹面甚至淹井事故。

面对近水平定向钻孔突发性的突水问题，常规的办法是止浆塞堵水法。该方法所使用的装置包括钻杆和钻杆前端的止浆塞，止浆塞由中心管、中心管外围的胶囊、前托盘和后托盘组成，所述止浆塞的后托盘与加压管连通，中心管通过短节与钻杆连接，加压管位于钻杆外部。使用时，止浆塞固定设置于钻杆前端，钻杆顶着止浆塞在不回转的情况下，穿过钻孔漏水段裂隙带进入钻孔深部完整岩石段后，用手压泵通过加压管给止浆塞压水，胶囊膨胀后与钻孔孔壁紧贴，钻孔水通过中心管进入钻杆中，之后流出钻孔，然后用钻杆反向注浆，直到将钻孔深部的灰岩出水点堵死。实践中发现，该装置在垂直浅孔中使用简便且效果较好，但在近水平定向钻孔中使用效果并不理想甚至无法达到止浆的目的，一、止浆塞很难到达指定位置，这是因为近水平定向钻孔的钻孔深度大且钻孔造斜段轨迹弯曲，在钻孔有水流涌出的情况下，钻杆前端的托盘在钻孔下行中容易受阻，同时因为加压管在拖动过程中钻杆不能回转，位于钻杆外部的加压管在拖动过程中很容易卡在钻孔中，一旦加压管卡在钻孔里，轻则加压管在钻杆旋转中易拧断，重则加压管和钻杆可能同时卡死在钻孔里，止浆塞就既进不去也出不来，给钻孔突水治理带来麻烦。二、就算止浆塞能下到位置控制了钻孔突水，因灰岩一般吃浆量大注浆时间长，在长时间高压注浆中止浆塞容易劳损漏水，一旦止浆塞漏水，浆液将随水流涌出钻孔，达不到钻孔堵水的目的。此时若从钻孔中取出止浆塞，会导致已注入的水泥浆随水流从钻孔中涌出，钻孔又重现变成了突水的事故孔。

发明内容：

本发明要提供一种矿井近水平定向钻孔突水治理装置，以解决现有方法存在的止浆塞堵水难以送到位、胶囊加压管容易卡孔、止浆塞因劳损漏水而无法实现钻孔堵水等问题。

为达到本发明的目的，本发明提出的技术解决方案是：一种矿井近水平定向钻孔突水治理装置，包括止浆塞、短节、加压管和钻杆，止浆塞由中心管、胶囊、前托盘和后托盘组成，其特殊之处在于：所述前托盘上固连有锥形钻头；所述加压管设置于钻杆的内部，前端活动穿设于钻杆端部并与后托盘连接；所述钻杆内还设置有注浆管，所述钻杆的前端外壁上设置有出浆孔，注浆管的端部穿设固定于出浆孔上。

上述加压管和注浆管固定穿设于钻杆内。