一种井下下向钻孔除渣排水成套装置及使用方法与流程

本发明属于煤矿安全，涉及一种井下下向钻孔除渣排水成套装置及使用方法。

背景技术：

1、我国煤矿多为井工开采，随着开采深度增加，瓦斯压力、瓦斯含量、地应力显著增加，煤与瓦斯突出危险性增大。施工钻孔预抽煤层瓦斯是消除煤层突出危险性的有效技术手段。保证钻孔处于良好的工况条件，有利于瓦斯高效抽采，保障煤矿安全生产。随着煤矿向深部开拓，难以避免的存在下向抽采钻孔。由于重力作用在钻孔施工、封孔和抽采过程中水都会向孔底沉积，甚至充满整个钻孔。积水会阻碍煤层中瓦斯流入钻孔，导致抽采效率降低。同时随着抽采时间增加，抽采钻孔中煤的煤尘逐步积累，会堵塞抽采钻孔内筛管眼或筛管通道。阻挡瓦斯抽采。需要采取措施处理钻孔积水积渣。目前主要通过布置压风管至孔底，使用压风将孔底积水雾化经抽采管路排出钻孔以达到排出钻孔积水的目的。但是该方法排渣效果不佳。目前常采用钻机携带钻杆或者高压水管经筛管内部插入钻孔，通过反复冲孔以达到泥浆液排渣的效果，但是由于筛管孔径小，钻杆或高压水管插入钻孔深度有限，致使排渣效果欠佳。

2、针对上述问题提出一种井下下向钻孔除渣排水成套装置及使用方法，该成套装置结合井下压风及高压水管路共同工作能够对下向钻孔进行除渣排水，使下向抽采钻孔内抽采管路通畅，提升抽采效率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种井下下向钻孔除渣排水成套装置及使用方法，结合井下压风管路和水路，依托气举反循环原理实现井下下向钻孔除渣排水目的，具有除渣排水效果好、可靠性高的特点。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，包括除渣排水管路和注水管；

4、除渣排水管路正常抽采阶段用于钻孔瓦斯抽采，除渣排水阶段用于排渣排水；注水管正常抽采阶段为关闭状态，除渣排水阶段用于向抽采钻孔中注水或注气。

5、可选地，除渣排水管路包括封孔段管路和抽采段管路，封孔段管路插入抽采钻孔深度与抽采钻孔封孔长度相同，抽采段管路一端至抽采钻孔孔底、一端与封孔段管路连接。

6、可选地，封孔段管路为双壁结构，包括封孔段外壁、封孔段内管、压风口、抽采口、排渣口以及气液混合器；

7、封孔段管路在抽采钻孔外一端封孔段内管长于封孔段外壁，封孔段外壁端头处与封孔段内管连接，封孔段外壁设置有压风口，封孔段内管设置有抽采口以及排渣口；

8、封孔段管路在抽采钻孔内一端封孔段内管短于封孔段外壁，封孔段内管端头与封孔段外壁之间设置有气液混合器，用于气液混合以及连接抽采段管路；

9、压风口、抽采口以及排渣口均设置有阀门，用于控制其自身开闭。

10、可选地，抽采段管路包括抽采管和筛管；

11、抽采管一端与气液混合器连接，另一端为敞口且外壁连接筛管；

12、筛管位于抽采管近孔底段外侧，一端插至抽采钻孔孔底，一端与煤层上边界平齐与抽采管连接，将抽采管路敞口包裹在其中，筛管上设置有圆孔形筛孔，筛孔直径小于抽采管路敞口直径，用于防止大颗粒煤块进入抽采管内堵塞除渣排水管路。

13、可选地，注水管共两根，与封孔段管路共同被抽采钻孔封孔材料固定在抽采钻孔封孔段，一端连通抽采钻孔孔内空间，一端位于抽采钻孔孔外为注水口；

14、在注水管抽采钻孔孔外一端设置有阀门，用于控制其自身开闭。

15、可选地，两根注水管分别位于抽采钻孔的两侧。

16、一种井下下向钻孔除渣排水成套装置使用方法，包括以下步骤：

17、step1：根据下行钻孔长度、煤层厚度、煤层所在位置以及封孔长度确定井下下向孔除渣排水成套装置中筛管、抽采管、封孔段管路、注水管长度，井下下向孔除渣排水成套装置准备完毕后，向抽采钻孔内依次下入抽采段管路和封孔段管路；使用封孔材料按照抽采钻孔设计将封孔段管路和注水管封在抽采管路封孔段，完成井下下向孔除渣排水成套装置安装与抽采钻孔封孔；

18、step2：正常抽采时关闭排渣口阀门b、压风口阀门c、注水口阀门d和e，打开抽采口阀门a，使抽采口连通矿井抽采管道，对抽采钻孔进行抽采；

19、step3：当抽采钻孔内积水积渣时，关闭抽采口阀门a，打开排渣口阀门b，连接压风口与井下压风管路，打开两个注水管阀门d和e，连接其中一个注水管与井下水路，当另外一个注水管开始往孔外冒水时打开压风口阀门c，开始孔内除渣工作，压风通过压风口沿封孔段外壁与封孔段内管之间环形空间到气液混合器，钻孔中的渣水经抽采管在气液混合器与压风混合，沿封孔段内管经排渣口排出孔外；排渣过程中需控制连接井下水路的注水管的注水量，使另一个注水管持续有水冒出；

20、step4：当排渣口排出的水清澈时，关闭压风口阀门c，断开压风口与井下压风管路；断开注水管与井下水路，将一个注水管与井下压风管路连接，打开其阀门，关闭另一个注水管阀门，开始排水工作；

21、step5：当排渣口不再有水排出时，断开井下压风管路与注水管，关闭排渣口阀门b、压风口阀门c、注水口阀门d和e，打开抽采口阀门a，恢复正常钻孔抽采工作；

22、重复step3～5，能够对下向钻孔进行除渣排水，使下向抽采钻孔内抽采管路通畅，提升抽采效率。

23、本发明的有益效果在于：通过改造常规抽采管路，结合井下压风管路和水路，依托气举反循环原理实现井下下向钻孔除渣排水目的，具有除渣排水效果好、可靠性高的特点。

24、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，其特征在于：包括除渣排水管路和注水管；

2.根据权利要求1所述的一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，其特征在于：所述除渣排水管路包括封孔段管路和抽采段管路，所述封孔段管路插入抽采钻孔深度与抽采钻孔封孔长度相同，所述抽采段管路一端至抽采钻孔孔底、一端与封孔段管路连接。

3.根据权利要求2所述的一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，其特征在于：所述封孔段管路为双壁结构，包括封孔段外壁、封孔段内管、压风口、抽采口、排渣口以及气液混合器；

4.根据权利要求2所述的一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，其特征在于：所述抽采段管路包括抽采管和筛管；

5.根据权利要求1所述的一种井下下向钻孔除渣排水成套装置，其特征在于：

6.一种井下下向钻孔除渣排水成套装置使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种井下下向钻孔除渣排水成套装置及使用方法，属于煤矿安全技术领域。该装置包括除渣排水管路和注水管；除渣排水管路正常抽采阶段用于钻孔瓦斯抽采，除渣排水阶段用于排渣排水；注水管正常抽采阶段为关闭状态，除渣排水阶段用于向抽采钻孔中注水或注气。除渣排水管路可分为封孔段管路和抽采段管路，封孔段管路包括封孔段外壁、封孔段内管、压风口、抽采口、排渣口以及气液混合器；抽采段管路包括抽采管和筛管。本发明通过改造常规抽采管路，结合井下压风管路和水路，依托气举反循环原理实现井下下向钻孔除渣排水目的，具有除渣排水效果好、可靠性高的特点。

技术研发人员：韩恩光,郭敬远,肖乔,王鹏博,宋薪锞,瞿宝华,周密,吕贵春,邱飞,陈德敏,冉永进,韩承强
受保护的技术使用者：中煤科工集团重庆研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15