一种可变径全钻孔防塌支护装置及其使用方法与流程

1.本发明属于煤矿瓦斯灾害防治技术领域，具体地是涉及一种可变径全钻孔防塌支护装置及其使用方法。


背景技术：

2.瓦斯作为煤炭诞生时的一种伴生产物，其主要成分甲烷(ch4)与天然气类似，是一种具有爆炸性的气体，但稍加处理便是一种优质的清洁能源。通过施工钻孔来抽采煤体内瓦斯是我国现行煤矿瓦斯治理工作中最普遍且最有效的方法之一，既可以有效降低煤矿瓦斯事故的发生，又可以实现资源的二次利用。
3.然而，受我国煤层地质条件、埋深等因素影响，松软煤层在施工瓦斯钻孔成孔后往往会出现塌孔问题，造成抽采钻孔堵塞闭孔甚至报废，严重影响煤矿瓦斯治理工作。通过向钻孔内下筛管作为防塌孔的传统措施，普遍存在递进深度浅、无法实现全钻孔支护且支护强度低等问题。
4.因此，针对现有钻孔内下筛管普遍存在递进深度浅、无法实现全钻孔支护且支护强度低的问题，有必要研制出一种可变径全钻孔防塌支护装置及其使用方法，来实现全钻孔高强度支护的目的。


技术实现要素：

5.本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种可变径全钻孔防塌支护装置及其使用方法，解决了现有松软煤层钻孔内下筛管过程中存在的递进深度浅、无法实现全钻孔支护且支护强度低的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
7.本发明提供了一种可变径全钻孔防塌支护装置，包括上筛板、下筛板、支撑结构件，所述上筛板与下筛板之间通过支撑结构件连接；所述支撑结构件等间隔分布设置于上筛板与下筛板之间，所述支撑结构件的两端分别与上筛板、下筛板之间铰接；与所述支撑结构件一端铰接的上筛板上设置有上筛板凹槽，与所述支撑结构件另一端连接的下筛板上设置有下筛板凹槽，所述支撑结构件的两端部均分别铰接于上筛板凹槽、下筛板凹槽中；所述上筛板与下筛板通过支撑结构件能够打开与扣合，在所述上筛板与下筛板扣合状态下，所述支撑结构件能够横卧于下筛板凹槽和上筛板凹槽内；所述上筛板、下筛板的端部均设置有续接件。
8.作为本发明的一种优选方案，所述上筛板、下筛板上均密布有透气孔。
9.作为本发明的另一种优选方案，每个支撑结构件均包括两个支撑梁、一个抽采管支撑架，抽采管支撑架垂直连接于两个平行的支撑梁之间，抽采管支撑架位于两个支撑梁一端且靠近于上筛板或者下筛板处；支撑梁的一端部设置有支撑梁上连接头，位于上筛板凹槽中设置有与支撑梁上连接头配合连接的支撑梁上连接头滑槽；支撑梁的另一端部设置有支撑梁下连接头，位于下筛板凹槽中设置有与支撑梁下连接头配合连接的支撑梁下连接
头滑槽；在上筛板与下筛板扣合状态下，支撑梁能够横卧于下筛板凹槽和上筛板凹槽内。
10.作为本发明的另一种优选方案，所述支撑梁上连接头上设置有支撑梁上连接头通孔，支撑梁上连接头通孔中连接有第二固定轴，第二固定轴两端与支撑梁上连接头滑槽之间固定卡接；支撑梁下连接头上设置有支撑梁下连接头通孔，支撑梁下连接头通孔中连接有第一固定轴，第一固定轴两端与支撑梁下连接头滑槽之间固定卡接。
11.作为本发明的另一种优选方案，所述支撑梁下连接头上设置有嵌入式卡槽，嵌入式卡槽内活动连接有支撑梁下连接头活动卡块，位于支撑梁下连接头滑槽中设置有与支撑梁下连接头活动卡块配合卡接的支撑梁下连接头活动卡块卡槽。
12.作为本发明的另一种优选方案，所述上筛板端部的续接件包括上连接头、上筛板连接插槽，上连接头连接于上筛板一端，上筛板连接插槽设置于上筛板另一端，上筛板连接插槽内设置有活动卡钩板、槽腔及第三固定轴，活动卡钩板位于槽腔内且与槽腔之间通过第三固定轴铰接，槽腔设置有与上筛板连接插槽连通的开口，活动卡钩板上带有钩端，钩端经过开口露于上筛板连接插槽中；所述下筛板端部的续接件包括下连接头、下筛板连接插槽，下连接头连接于下筛板一端，下筛板连接插槽设置于下筛板另一端，下筛板连接插槽内的结构与上筛板连接插槽内的结构相同。
13.作为本发明的另一种优选方案，所述上连接头、下连接头上均设置有卡孔，卡孔与活动卡钩板的钩端配合连接。
14.本发明还提供了一种可变径全钻孔防塌支护装置的使用方法，包括如下步骤；
15.步骤一：将支撑梁下连接头与支撑梁上连接头对应放置于支撑梁下连接头滑槽和支撑梁上连接头滑槽内，并将支撑梁上连接头上的第二固定轴与支撑梁下连接头上的第一固定轴对应固定卡接于支撑梁上连接头滑槽与支撑梁下连接头滑槽中，为避免支撑梁下连接头活动卡块受重力影响滑落卡在支撑梁下连接头活动卡块卡槽内，上述连接过程应保持在一定倾斜角度进行操作；
16.步骤二：所述步骤一完成后，上筛板与下筛板已实现连接，此时将上筛板与下筛板扣合，支撑梁能横卧于下筛板凹槽和上筛板凹槽内，完成后递送入钻孔；
17.步骤三：为实现钻孔全段支护的效果，将所述可变径全钻孔防塌支护装置进行连接递送，待所述可变径全钻孔防塌支护装置递送至钻孔孔口附近时，将相同的另一可变径全钻孔防塌支护装置端部的上筛板连接插槽与下筛板连接插槽与递送至钻孔孔口前的可变径全钻孔防塌支护装置端部的上连接头和下连接头对应连接；
18.步骤四：在上连接头与下连接头对应进入上筛板连接插槽和下筛板连接插槽过程中，能够将活动卡钩板顶起，待上连接头与下连接头对应进入至上筛板连接插槽和下筛板连接插槽最深处时，活动卡钩板的钩端对应落入上连接头与下连接头的卡孔内，从而卡住上连接头与下连接头，此时连接完成后，逐段递送入钻孔；
19.步骤五：按上述步骤分段连接递送至钻孔孔底后，使用绳索穿过最末端上连接头并向钻孔孔口方向拉引，待支撑梁垂直于上筛板与下筛板时，支撑梁下连接头活动卡块受重力影响滑出进入支撑梁下连接头活动卡块卡槽内，实现对支撑梁的固定作用；
20.步骤六：待支撑梁竖起固定后，上筛板与下筛板可抵住钻孔壁达到支护效果，此时将抽采管放入可变径全钻孔防塌支护装置内抽采管支撑架上，将钻孔孔口密封接入外界抽采管路。
21.进一步地，递送至钻孔内的每段可变径全钻孔防塌支护装置的长度设置为1-2m。
22.本发明有益效果：
23.本发明的可变径全钻孔防塌支护装置，在上筛板与下筛板扣合时体积小，递送进入钻孔时，其内径小于钻孔内径，使钻孔壁间与支护装置间留有足够的递送空间，大幅提高递送效率；利用支护装置间的上连接头、下连接头与上筛板连接插槽、下筛板连接插槽，进行分段连接递送进入钻孔，可达到全钻孔支护的效果；通过简单的牵引可实现支护装置撑起后增大内径抵住钻孔壁进行支护的作用，预留的支撑梁下连接头活动卡块可充分保证支撑梁对上筛板与下筛板的固定及支撑，操作简单且支护效果强。
附图说明
24.图1为上筛板与下筛板扣合状态下的本发明可变径全钻孔防塌支护装置的结构示意图；
25.图2为上筛板与下筛板打开状态下的本发明可变径全钻孔防塌支护装置的支护效果示意图之一；
26.图3为上筛板与下筛板打开状态下的本发明可变径全钻孔防塌支护装置的支护效果示意图之二；
27.图4为本发明的支撑结构件的示意图；
28.图5为下筛板凹槽内部结构的剖视图；
29.图6为上筛板凹槽内部结构的剖视图；
30.图7为上筛板连接卡槽内部结构的剖视图；
31.图8为支撑梁端部结构的剖视图。
32.附图标记：1为上筛板、2为下筛板、3为上连接头、4为下连接头、5为透气孔、6为抽采管、7为支撑梁、8为抽采管支撑架、9为下筛板凹槽、10为上筛板凹槽、11为上筛板连接插槽、12为下筛板连接插槽、13为支撑梁下连接头、14为支撑梁上连接头、15为支撑梁下连接头通孔、16为支撑梁上连接头通孔、17为支撑梁下连接头活动卡块、18为第一固定轴、19为支撑梁下连接头滑槽、20为支撑梁下连接头活动卡块卡槽、21为第二固定轴、22为支撑梁上连接头滑槽、23为第三固定轴、24为活动卡钩板、25为槽腔、26为嵌入式卡槽、27为卡孔、28为钩端。
具体实施方式
33.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.结合图1至图8所示，本发明实施例提供了一种可变径全钻孔防塌支护装置，包括上筛板1、下筛板2、支撑结构件，所述上筛板1与下筛板2之间通过支撑结构件连接；所述支撑结构件等间隔分布设置于上筛板1与下筛板2之间，所述支撑结构件的两端分别与上筛板1、下筛板2之间铰接；与所述支撑结构件一端铰接的上筛板1上设置有上筛板凹槽10，与所述支撑结构件另一端连接的下筛板2上设置有下筛板凹槽9，所述支撑结构件的两端部均分别铰接于上筛板凹槽10、下筛板凹槽9中；所述上筛板1与下筛板2通过支撑结构件能够打开
与扣合，在所述上筛板1与下筛板2扣合状态下，所述支撑结构件能够横卧于下筛板凹槽9和上筛板凹槽10内；所述上筛板1、下筛板2的端部均设置有续接件。
35.具体地，所述上筛板1用于对钻孔壁上方支护，所述下筛板2用于对钻孔壁下方支护。
36.具体地，所述上筛板1、下筛板2上均密布有透气孔5，所述透气孔5用于煤层中瓦斯流入钻孔通道。
37.每个支撑结构件均包括两个支撑梁7、一个抽采管支撑架8，抽采管支撑架8垂直连接于两个平行的支撑梁7之间，抽采管支撑架8位于两个支撑梁7一端且靠近于下筛板2处；支撑梁7的一端部设置有支撑梁上连接头14，位于上筛板凹槽10中设置有与支撑梁上连接头14配合连接的支撑梁上连接头滑槽22；支撑梁7的另一端部设置有支撑梁下连接头13，位于下筛板凹槽9中设置有与支撑梁下连接头13配合连接的支撑梁下连接头滑槽19；在上筛板1与下筛板2扣合状态下，支撑梁7能够横卧于下筛板凹槽9和上筛板凹槽10内。
38.所述支撑梁上连接头14上设置有支撑梁上连接头通孔16，支撑梁上连接头通孔16中连接有第二固定轴21，第二固定轴21两端与支撑梁上连接头滑槽22之间固定卡接；支撑梁下连接头13上设置有支撑梁下连接头通孔15，支撑梁下连接头通孔15中连接有第一固定轴18，第一固定轴18两端与支撑梁下连接头滑槽19之间固定卡接。
39.所述支撑梁下连接头13上设置有嵌入式卡槽26，嵌入式卡槽26内活动连接有支撑梁下连接头活动卡块17，位于支撑梁下连接头滑槽19中设置有与支撑梁下连接头活动卡块17配合卡接的支撑梁下连接头活动卡块卡槽20。
40.所述上筛板1端部的续接件包括上连接头3、上筛板连接插槽11，上连接头3连接于上筛板1一端，上筛板连接插槽11设置于上筛板1另一端，上筛板连接插槽11内设置有活动卡钩板24、槽腔25及第三固定轴23，活动卡钩板24位于槽腔25内且与槽腔25之间通过第三固定轴23铰接，槽腔25设置有与上筛板连接插槽11连通的开口，活动卡钩板24上带有钩端28，钩端28经过开口露于上筛板连接插槽11中；所述下筛板2端部的续接件包括下连接头4、下筛板连接插槽12，下连接头4连接于下筛板2一端，下筛板连接插槽12设置于下筛板2另一端，下筛板连接插槽12内的结构与上筛板连接插槽11内的结构相同。
41.所述上连接头3、下连接头4上均设置有卡孔27，卡孔27与活动卡钩板24的钩端28配合连接；所述上连接头3用于上筛板1间的连接，下连接头4用于下筛板2间的连接。
42.具体地，所述支撑梁7用于支撑上筛板1与下筛板2，抽采管支撑架8用于放置抽采管6，所述上筛板凹槽10、下筛板凹槽9用于上筛板1与下筛板2扣合时容纳支撑梁7，所述上筛板连接插槽11用于上连接头3连接，所述下筛板连接插槽12用于与下连接头4连接，所述支撑梁下连接头13用于连接下筛板2，所述支撑梁上连接头14用于连接上筛板1，所述支撑梁下连接头活动卡块17用于支护装置撑起时卡入支撑梁下连接头活动卡块卡槽20中，所述支撑梁下连接头滑槽19用于容纳支撑梁下连接头13转动，所述支撑梁下连接头活动卡块卡槽20用于支撑梁下连接头活动卡块17下落时容纳固定，所述支撑梁上连接头滑槽22用于容纳支撑梁上连接头14转动，所述活动卡钩板24用于卡住上连接头3和下连接头4。
43.本发明实施例还提供了一种可变径全钻孔防塌支护装置的使用方法，所述方法包括以下步骤：
44.步骤一：将支撑梁下连接头13与支撑梁上连接头14对应放置于支撑梁下连接头滑
槽19和支撑梁上连接头滑槽22内，并将支撑梁上连接头14上的第二固定轴21与支撑梁下连接头13上的第一固定轴18对应固定卡接于支撑梁上连接头滑槽22与支撑梁下连接头滑槽19中，为避免支撑梁下连接头活动卡块17受重力影响滑落卡在支撑梁下连接头活动卡块卡槽20内，上述连接过程应保持在一定倾斜角度进行操作；
45.步骤二：所述步骤一完成后，上筛板1与下筛板2已实现连接，此时将上筛板1与下筛板2扣合，支撑梁7能横卧于下筛板凹槽9和上筛板凹槽10内，完成后递送入钻孔；
46.步骤三：为实现钻孔全段支护的效果，将所述可变径全钻孔防塌支护装置进行连接递送，待所述可变径全钻孔防塌支护装置递送至钻孔孔口附近时，将相同的另一可变径全钻孔防塌支护装置端部的上筛板连接插槽11与下筛板连接插槽12与递送至钻孔孔口前的可变径全钻孔防塌支护装置端部的上连接头3和下连接头4对应连接；
47.步骤四：在上连接头3与下连接头4对应进入上筛板连接插槽11和下筛板连接插槽12过程中，能够将活动卡钩板24顶起，待上连接头3与下连接头4对应进入至上筛板连接插槽11和下筛板连接插槽12最深处时，活动卡钩板24的钩端28对应落入上连接头3与下连接头4的卡孔27内，从而卡住上连接头3与下连接头4，此时连接完成后，逐段递送入钻孔；
48.步骤五：按上述步骤分段连接递送至钻孔孔底后，使用绳索穿过最末端上连接头3并向钻孔孔口方向拉引，待支撑梁7垂直于上筛板1与下筛板2时，支撑梁下连接头活动卡块17受重力影响滑出进入支撑梁下连接头活动卡块卡槽20内，实现对支撑梁7的固定作用；
49.步骤六：待支撑梁7竖起固定后，上筛板1与下筛板2可抵住钻孔壁达到支护效果，此时将抽采管6放入可变径全钻孔防塌支护装置内抽采管支撑架8上，将钻孔孔口密封接入外界抽采管路；所述的抽采管6用于抽采瓦斯。
50.进一步地，递送至钻孔内的每段可变径全钻孔防塌支护装置的长度设置为1-2m。
51.可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。