专利名称：一种老空水疏放钻孔防堵装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属矿井探放水技术领域，涉及矿井采空区积水疏放装置，具体指一种采空区老空水钻孔疏放防堵孔装置。
背景技术：
煤矿生产过程中，煤层开采后会形成采空区，由于顶板冒落后采空区跨落物不密实有空隙，一段时间后采空区会有积水现象，这种积水被称为老空水。采空区老空水的积水量大小与该采空区附近的水源补给程度有关，一般情况下老空区都有积水存在，且时间越长积水越多。老空水是矿井面临的基本水害之一，上层老空水会威胁下层煤层的开采，高位同层老空水会威胁低位同层煤层的开采。探放水是防治老空水的基本方法和手段，探放水包括“探水”和“放水”两项内容， 若老空区无水，探查后可进行正常采掘活动，若老空区有水则需要采取疏放措施将水疏干， 之后再开始采掘作业。探放水实施中一般利用钻机在下层煤巷道朝上层煤采空区打钻孔， 或者在同层低处巷道朝高处采空区打钻，因此探放水钻孔基本都是上仰孔甚至是垂直上仰孔。由于采空区在积水过程中底部沉淀有煤泥岩粉等碎屑类细颗粒物质，故探放水钻孔打通采空区底板疏放老空水时，随着水流下泄，泥质物被携带进入钻孔，故放水中探放水钻孔的出口端经常会出现堵塞现象，使老空水得不到疏放或者钻孔的老空水放水量极小。对于钻孔被堵塞，常见的处理方法一是利用钻机反复多次透孔，将淤积物疏通，然后透开水流进行放水；二是通过多打钻孔进行多孔放水。这两种方法存在的问题是1、钻探工作量大、工程成本高、耗费时间长，钻机透开孔移走后若堵孔还得再搬回来再次重复透孔；2、现有方法和工艺未能从根本上有效地解决钻孔被堵塞，不能保证撤钻后钻孔放水中不发生再次堵塞水流的问题。实用新型内容本实用新型的目的要提供一种老空水钻孔疏放防堵孔装置，以克服现有方法存在的费工、费时、成本高，同时不能有效解决钻孔堵孔的问题。为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是一种老空水钻孔疏放防堵孔装置，其特征在于包括从上到下依次联接的钻头、支撑管、短节和支撑管上设置的扩张机构， 钻头和支撑管上均设置有泄水孔且两者之间通过螺纹联接，支撑管和短节通过花键联接， 支撑管的管壁内径上大下小，过渡处设置有变径台阶，所述的扩张机构包括上支撑环、弹簧、下支撑环和连杆机构，上支撑环和下支撑环分别和弹簧的两端连接，两连杆机构的两个自由端部分别固定于上支撑环和下支撑环，两连杆机构设置于管壁上开设的垂向滑槽中， 上支撑环固定连接于支撑管的内壁。上述上支撑环固定连接于变径台阶上。上述岩心管钻头和支撑管之间联接有连接管。对比可知，现有技术仅仅通过疏通钻孔并借助水流冲开孔端已堵泥质物，但由于
3老空区内充填物的成分复杂，有煤块、煤泥、碎石、岩粉等物质，随着老空水在放水中流动， 水流携带泥质物可能重新汇集孔口并再次堵塞钻孔，使问题再度显现。本实用新型改变了现有技术在解决堵孔中的不确定性和低保证性，不是设法疏通泥质物，而是突破性地提出通过预埋管防止泥质物进入钻孔的防堵方法，在钻孔顶端的采空区底部预先埋设支撑管， 并使预埋管管口高出泥质层，从而使大量的老空水可通过再造的高位孔口自由流下，同时泥质物一般不会进入钻孔，减少了钻孔被堵塞隔水的可能性，极大增加了单个钻孔疏放老空水的成功率。与现有技术相比，本实用新型具以下优点1、利用支撑管做假孔并穿透泥质层，疏放水中阻挡泥质物流入钻孔，可从根本上有效防止钻孔被堵塞；2、采用本方法探放水工程中无需反复透孔或重新移钻打孔，节省了钻探工程量和工程时间，极大地提高了工作效率，减少了工程成本；3、本装置机构简单，便于加工制作；4、本装置使用方便简捷，便于现场人员操作使用；5、本装置适用性强，可适用于井下各种回转钻机和钻具。
图1为实施中本装置在钻孔中钻进；图2为实施中本装置进入老空区后支撑杆打开和退钻；图3为本装置支撑管及短节A-A剖视图；图4为本装置支撑管及短节B-B剖视图；附图标记说明如下1-钻头，2-支撑管，3-泄水孔，4-弹簧，5-支撑杆，6_上支撑环，7_短节，8_滑槽， 9-下支撑环。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细地说明。实施例1参见图1-图2，一种老空水疏放钻孔防堵孔装置，包括从上到下依次联接的钻头 1、支撑管2、短节7和支撑管2上设置的扩张机构，钻头1和支撑管2上均设置有泄水孔且两者之间通过螺纹联接，支撑管1和短节7通过花键联接，支撑管2的管壁内径上大下小， 过渡处设置有变径台阶，所述的扩张机构包括上支撑环6、弹簧4、下支撑环9和连杆机构， 上支撑环6和下支撑环9分别和弹簧4的两端连接，两连杆机构的两个自由端部分别固定于上支撑环6和下支撑环9，两连杆机构设置于管壁上开设的垂向滑槽8中，上支撑环6固定连接于支撑管2的内壁上。为了设置方便，上支撑环6固定连接于支撑管2中的变径台阶上。以上所述钻头是外缘为楔形的结构形式，使用时可根据钻孔堵塞情况改变钻头的坡度和厚度，以便钻头顺利穿过堵塞段；本实用新型使用方法是当探放水钻孔终孔退出钻杆后，若钻孔内老空水的流量小，或钻孔被堵无老空水流出，可在普通钻杆上连接短节7，然后在短节7上安装已装入弹簧4、支撑杆5、上支撑环6和下支撑环9的支撑管2，再在支撑管2上连接钻头1。由于钻孔是上仰孔，在钻头1和支撑管2等物的重力作用下，弹簧4受力压缩，支撑杆5合拢于滑槽8 中。将处于合拢状态的本装置放入钻孔口中，由于短节7和支撑管2之间有花键连接，钻杆转动后可带动短节7转动，短节7转动可依次带动支撑管2和钻头1转动。开始正常的向上扫孔钻进，由于本装置有钻头1，钻孔偶有塌孔缩径不会影响正常钻进。钻头1进入堵孔处， 加大泵量泵压冲刷堵孔物质，并适当增大钻机转速，但钻进给进速度要控制好，直到钻头1 扫开堵孔物进入采空区，此时泥浆泵会泄压，若停泵并卸开钻杆与水管之间连接的水辫，钻杆内会有大量老空水流出来，表明本装置已进入充满水、碎石、煤泥等杂物的采空区且管口已高于泥质层。在泥质物的挤压下，支撑管被裹挟在泥质物中，此时停止钻进，向下退出钻杆，弹簧3即刻伸长张开支撑杆5，将支撑管2固定在老空区中泥质物等杂物中，使支撑杆在以后放水中不致掉入钻孔。支撑杆张开后，逐步将钻杆退出钻孔，即可开始正式疏放水，直到将老空水的水位疏降至钻头孔口标高处。此时若泄水孔未全部堵塞，还可继续疏放老空水将其水位降至最低泄水孔处标高，泄水孔的孔径小，有泥质物进入管内可被自上而下的流水冲走而不会堵孔。本装置为一次性使用品，进入采空区后不可回收，虽材料有消耗，但比起重新透孔或新打孔所消耗的人力物力和时间成本，总体效益要好得多。实施例2由于老空区堆积物的杂乱复杂性，若泥质物的厚度较大，可根据其厚度在钻头1 和支撑管2之间增加连接管，此连接管为正常的岩心管即可。
权利要求1.一种老空水疏放钻孔防堵装置，其特征在于包括从上到下依次联接的钻头(1)、支撑管(2)、短节(7)和支撑管(2)上设置的扩张机构，钻头(1)和支撑管(2)上均设置有泄水孔(3 )且两者之间通过螺纹联接，支撑管(5 )和短节(7 )通过花键联接，支撑管(2 )的管壁内径上大下小，过渡处设置有变径台阶，所述的扩张机构包括上支撑环(6)、弹簧(4)、下支撑环(9)和连杆机构，上支撑环(6)和下支撑环(9)分别和弹簧(4)的两端连接，两连杆机构的两个自由端部分别固定于上支撑环(6)和下支撑环(9)，两连杆机构设置于管壁上开设的垂向滑槽中，上支撑环(6)固定连接于支撑管(2)的内壁。
2.根据权利要求1所述的一种老空水疏放钻孔防堵装置，其特征在于所述的上支撑环(6)固定连接于变径台阶上。
3.根据权利要求1或2所述的一种老空水疏放钻孔防堵装置，其特征在于所述的岩心管钻头(1)和支撑管(2)之间联接有连接管。
专利摘要本实用新型涉及一种老空水疏放钻孔防堵装置。本实用新型要克服现有方法存在的费工、费时、成本高，同时不能有效解决钻孔堵孔的问题。所提供的技术方案是一种老空水钻孔疏放防堵孔装置，包括从上到下依次联接的钻头、支撑管、短节和支撑管上设置的扩张机构，钻头和支撑管上均设置有泄水孔且两者之间通过螺纹联接，支撑管和短节通过花键联接，支撑管的管壁内径上大下小，过渡处设置有变径台阶，所述的扩张机构包括上支撑环、弹簧、下支撑环和连杆机构，上支撑环和下支撑环分别和弹簧的两端连接，两连杆机构的两个自由端部分别固定于上支撑环和下支撑环，两连杆机构设置于管壁上开设的垂向滑槽中，上支撑环固定连接于支撑管的内壁。
文档编号E21F16/00GK202100279SQ20112006929
公开日2012年1月4日 申请日期2011年3月16日 优先权日2011年3月16日
发明者刘其声, 姬中奎, 王新, 靳德武 申请人:中煤科工集团西安研究院