[发明专利]一种煤层长钻孔的磁流变护孔方法

说明书

本发明公开了一种煤层长钻孔的磁流变护孔方法，本发明适用于保护软煤层钻孔，避免钻孔塌孔，增加单一钻孔使用寿命。首先，由巷帮向煤层打穿层钻孔，正常钻进，拔出钻杆成孔；孔内插入工作管和通路管，由工作管向长钻孔内注入磁流变液，关闭通路管阀门，磁流变液渗透孔周围部分围岩，随后将多余磁流变液排出；从通路管向长钻孔内插入串联永磁杆，在围岩建立稳定磁场对磁流变液固化，长钻孔正常使用，使用长钻孔结束后，抽出串联永磁杆，围岩恢复到原形态，能够为软煤层长钻孔提供有效保护，且永磁杆材料能够重复使用。

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种煤层钻孔的磁流变护孔方法。

背景技术

我国煤层赋存地质条件复杂，软煤层普遍发育。煤矿软煤层开采难度较大，瓦斯灾害、片帮、煤尘等因素制约了软煤层的开采效率，因此需要对煤层进行改造，其中最普遍的便是向煤层中打钻孔，进而采取措施。煤层长钻孔能够使煤层有效卸压增透，施钻效率高，在瓦斯抽采工程中表现为瓦斯抽采量集中、抽采效率高以及衰减周期长。

目前煤层长钻孔的保护方法主要依赖钻孔孔周围岩自身的稳定性、使用下套管的机械结构对软煤钻孔进行支撑以及改进钻进工艺的方法，尽量提高钻孔的使用时间。这些方法存在护孔的效果不确定，管体断开遗留在煤层中或者结构复杂，实现困难，经济成本高的问题。

磁流变液是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体(矿物油、硅油等)中形成的悬浮液。在零磁场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体，其表观粘度很小；在强磁场作用下可在短时间(毫秒级)内表观粘度增加两个数量级以上,并呈现类固体特性；而且这种变化是连续的、可逆的,即去掉磁场后又恢复到原来的状态。本发明正是利用了磁流变的物理现象来解决煤层长钻孔护孔的问题。

本申请所述的长钻孔是指长度大于500m的钻孔。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种煤层长钻孔的磁流变护孔方法，它通过改变外界条件进行煤层中长钻孔的保护，避免钻孔的垮孔、塌孔导致卡钻、筛管下放问题，有利于长钻孔工程实施。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤：

步骤1、由巷帮向煤层打长钻孔，钻孔完成后，插入工作管和通路管，在长钻孔的孔口注浆封孔，通路管外段连接弯管，弯管上设置阀门；

步骤2、由工作管向长钻孔内注入磁流变液，关闭通路管阀门，待注液压力升高并超过10MPa后，维持至少30min，将磁流变液部分渗入煤层长钻孔孔周，随后通过通路管将多余磁流变液排出；

步骤3、卸下弯管，从通路管向长钻孔内插入串联永磁杆，重装弯管，关闭阀门，封闭通路管；

步骤4、使用工作管通过长钻孔对煤层进行改造施工，施工结束后抽出串联永磁杆，以备下一次使用。

由于本发明在长钻孔周围的围岩渗透了磁流变液，通过串联永磁杆施加磁场，磁流变液转变为固体，对长钻孔围岩实施固结，长钻孔正常使用；使用长钻孔结束后，抽出串联永磁杆，围岩恢复到原形态。

与现有技术相比，本发明的技术效果是：本方法发明使用简单，能够对长钻孔进行可控保护，且永磁杆材料能够重复使用，为煤层长钻孔保护提供了一种新的技术思路。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为本方法发明的一个实施例的布置图；

图2为本方法发明中单一永磁杆的结构示意图。

图中：1、煤层；2、串联永磁杆；3、阀门；4、工作管；5、封孔；6、通路管；7、长钻孔；8、弯管；201、永磁杆；202、强力永磁铁；203、销钉。

具体实施方式