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技术领域

[0001] 本发明涉及一种防护钻孔垮塌系统，特别是一种防护井下煤层钻孔垮塌的系统。

背景技术

[0002] 由于我国所采煤层中松软煤层所占比例较大，平顶山、淮南、淮北、贵州、四川等矿区主采煤层均属于松软、高瓦斯煤层。松软煤层瓦斯抽采钻孔在施工过程中和成孔以后极易发生局部坍塌，阻塞瓦斯流动通道，造成瓦斯抽采浓度和流量快速下降，影响了瓦斯抽采效果，而且钻孔的坍塌还能致使整个钻孔报废，浪费物力人力资源。目前，对于瓦斯抽采钻孔成孔后坍塌防止的主要方法是送入钢管或者PVC筛管。但是松软煤层中瓦斯抽采孔的轨迹不是直线，这样在管子送入过程中容易顶到孔壁。如果遇到退钻后就塌孔的情况，管子就无法通过塌孔区。另外，专利CN101446178A公开了一种井下松软突出煤层钻孔下管工艺，即当钻头从孔口钻到终孔后先不起钻，通过钻杆内孔送入PVC筛管，之后起钻，筛管留在孔内钻杆完全起出。但是受到钻杆内径的限制，下入的管子直径偏小，影响了瓦斯抽采效果。

发明内容

[0003] 本发明的目的是要提供一种结构简单、操作方便的防护井下煤层钻孔垮塌的系统，解决煤层钻孔成孔后坍塌的问题，特别是解决高瓦斯极松软煤层钻孔成孔后坍塌的问题。

[0004] 本发明的目的是这样实现的：一种防护井下煤层钻孔垮塌的系统，包括进气管、第一调节阀、除湿装置、第一压力表、第二调节阀、第二压力表、第三调节阀、多孔材料输送装置、出料管、变头、钻机、钻杆和钻头；所述进气管与除湿装置相连，进气管与除湿装置之间有第一调节阀；除湿装置与多孔材料输送装置进气口相连，除湿装置与多孔材料输送装置之间依次设有第一压力表和第二调节阀；多孔材料输送装置出料口经变头与钻机的最后一节钻杆尾部相连接，多孔材料输送装置与变头之间依次设有第二压力表与第三调节阀，钻杆的前端连接有钻头。

[0005] 所述的钻头为含有一个直径为不小于22mm的排气口。

[0006] 所述的多孔材料是球形，直径为钻杆内径的1/6~1/4，内部为孔隙结构，孔隙率在30.3~0.8之间，密度为100~1000kg/m，多孔材料由聚氨酯树脂制成。

[0007] 所述的多孔材料输送装置含有一个多孔材料输送装置进气口、一个多孔材料输送装置出料口、一个多孔材料输送装置加料口和一个密封盖；多孔材料输送装置进气口和多孔材料输送装置出料口处于同一个水平线上，多孔材料输送装置加料口入口方向与多孔材料输送装置进气口入口方向垂直，密封盖位于多孔材料输送装置加料口上方。

[0008] 由于采用了上述方案，本发明具有以下有益效果：

[0009] （1）瓦斯抽采钻孔成孔后不是立即取出钻杆，而是借助钻杆内孔在退钻过程中向钻头前段钻孔空间注入多孔材料，实现了打钻、输送多孔材料一体化，方法可操作性强;

[0010] （2）采用井下压风作为动力输送多孔材料，无需额外动力，安全性高，可操作性强。

[0011] （3）多孔材料进入钻孔后对孔壁起支撑作用，抵消钻孔径向作用力，降低塌孔可能性。同时多孔材料本身孔隙及多孔材料之间的空隙为瓦斯流通提供通道，即使钻孔发生坍塌也能在一定程度上保障煤层瓦斯渗流出钻孔。

[0012] 优点：此系统及工艺独特、操作简单，钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高。具有广泛的实用性。该系统及工艺尤其适用于坚固性系数f 值小于0.3的高瓦斯极软煤层。