[发明专利]一种定向长钻孔钻护一体化方法

说明书

发明提供一种定向长钻孔钻护一体化方法。该方法区别于传统筛管，柔性护孔支架的展开程度由支架弹性收缩力、注入水压以及外部护孔应力决定，三力达到平衡时支架动态平衡，此时柔性支架的展开程度随钻孔形状的改变而改变，自适应不同的钻孔环节，实时与孔壁贴合。相比较于传统筛管的被动护孔，柔性护孔支架护孔范围更大，柔性护孔可实现在钻孔失稳初期变形量较小时的主动护孔，维持钻孔更为完整的环形结构，减少护孔所需的支撑力。抽采达标后，柔性支架可进行收缩，随注水支撑管一同回收并重复利用，避免污染煤层影响开采，并降低护孔成本。

技术领域

本发明涉及煤矿瓦斯防治领域，特别涉及一种定向长钻孔钻-护一体化方法。

背景技术

随着我国煤矿开采逐渐向深部延伸，地质条件趋于复杂，以煤与瓦斯突出为主的灾害频发。钻孔抽采瓦斯目前应用广泛，但普通钻孔长度短，无法弯曲，抽采范围小，在此基础上定向长钻孔技术应运而生，定向长钻孔钻进技术是利用钻孔自然弯曲规律或采用专用工具使钻孔轨迹按设计要求钻进至预定目标的一种钻进技术，即有目的地将钻孔轴线由直转弯或由弯转直。随着我国煤层开采向深部推进，高地应力、高瓦斯压力的特性愈发显著，在高地应力、高瓦斯压力条件下，定向长钻孔钻孔不稳定，易失稳，难以形成有效的瓦斯运移通道，抽采效果差且衰减快，但因其钻进长度长，钻进轨迹弯曲的特性，传统护孔方法如筛管护孔方法等无法运用于定向长钻孔护孔。

为保障煤矿高效安全生产，结合定向长钻孔特性，亟需开发一种定向长钻孔钻-护一体化方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种定向长钻孔钻-护一体化方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种定向长钻孔钻-护一体化方法，包括以下步骤：

1)在预进行回采的工作面顺槽内布置若干钻孔施工钻场。

2)依据工作面防突设计，在钻场内沿工作面逆回采方向施工定向长钻孔。其中，所述定向长钻孔包括封孔段、穿层孔段和抽采孔段。所述封孔段从工作面煤层钻场连通至穿层孔段的下端。所述穿层孔段位于工作面煤层和顶板裂隙带之间。所述穿层孔段的轨迹为曲线。所述抽采孔段位于顶板裂隙带内。所述抽采孔段与穿层孔段的上端连通。采用钻具系统和柔性护孔系统施工定向长钻孔。

所述钻具系统包括钻头和钻杆。所述钻头安装在钻杆的首端。所述钻头具有中心孔道。所述中心孔道与钻杆的内腔连通。

所述柔性护孔系统包括前端固定装置、柔性注水支撑管和柔性护孔支架。

所述柔性注水支撑管的管壁上设置有注水孔。所述柔性注水支撑管的首端连接固定有前端固定装置，尾端与液压泵联通。所述前端固定装置具有支撑钩爪。所述支撑钩爪采用压簧结构。所述柔性注水支撑管布置在钻杆的内腔中。所述前端固定装置布置在钻头的中心孔道中。所述前端固定装置的支撑钩爪与中心孔道的内壁卡合。

所述柔性护孔支架为网套结构物。所述柔性护孔支架包括沿纵向依次排列的若干环状支撑管。每根环状支撑管包括若干单元波，单元波沿周向依次排列。相邻两根环状支撑管呈镜面对称分布。相邻两根环状支撑管相对的两个波峰之间固定连接。相邻两根环状支撑管的内腔连通。若干环状支撑管的内腔构成管网结构。

在非工作状态下，呈紧缩状态的柔性护孔支架套设在柔性注水支撑管的管身上。所述注水孔与柔性护孔支架的管网内腔连通。工作时，钻具系统将柔性护孔系统输送至预设部位。推动柔性注水支撑管，所述紧缩状态的柔性护孔支架套及柔性注水支撑管均可以伴随钻孔进行定向偏转。随后前端固定装置从钻头的中心孔道伸出。支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中。退出钻具系统。液压泵向柔性注水支撑管内注入高压水。所述柔性护孔支架充压膨胀扩张，对定向长钻孔进行支撑；所述柔性护孔支架在弯曲端外弧部分充分扩张，内弧不完全扩张，从而充分贴合钻孔孔壁，实现对弯曲端的主动护孔。

3)定向长钻孔施工完毕后，进行封孔处理。