一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置制造方法
【专利摘要】本发明一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置。能够通过增大钻孔直径，降低孔周煤体切向应力，增加孔周煤体径向裂隙，提高钻孔煤体瓦斯抽放效果。包括增压胶囊，内、外扩孔管片，可缩减摩滚珠垫层和可缩高渗垫层。在钻进达钻孔设计深度后，退出钻杆并将该装置装入钻孔，通过向增压胶囊注液增压，使内、外扩孔管片间裂缝增大，使钻孔周围煤体切向应力降低、径向裂缝增加，瓦斯由内外扩孔管片间裂缝、可缩高渗垫层和可缩减摩滚珠垫层向钻孔外排放。钻孔瓦斯抽放完成后，降低增压胶囊液压至最低，内、外扩孔管片，可缩减摩滚珠垫层和可缩高渗垫层复位，将该装置取出钻孔即可。该装置结构简单、操作容易、成本较低、可重复使用，可用于瓦斯抽放钻孔增透。
【专利说明】一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置，可用于增加钻孔周围煤体渗透性。
【背景技术】
[0002]在煤矿井下瓦斯抽采时，钻孔是重要工序之一。钻孔完成后，孔壁的渗透性就成为影响瓦斯抽放效果的主要因素。理论研究和现场实践表明，由钻孔孔壁向外，径向应力由O逐渐增大到原岩应力，而切向应力由O逐渐增大到峰值，然后逐渐降低到原岩应力。切向应力增高段煤体受切向应力压缩，空隙收缩，裂隙闭合，渗透性降低，减少远处煤体瓦斯向钻孔的径向渗流。因此，无支护措施的裸孔瓦斯抽放效率较低，抽放量较少。若能通过增大钻孔周围煤体的径向应力，扩大孔径，则可改变孔周切 向应力较大的现象；通过降低孔周煤体的环向压缩，甚至使孔周煤体产生环向拉伸进而产生径向裂隙，可大大增大孔周煤体瓦斯向钻孔径向渗流的通道，提高钻孔瓦斯抽放量和抽放效率。
【发明内容】
[0003]针对瓦斯抽放钻孔周围煤体受环向压缩，导致钻孔抽放效率较低的现象，本发明提供一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置，以液压传递载荷，利用刚性模块进行扩孔增透，能够方便快捷完成扩孔工作从而提高瓦斯抽采率，并具有结构合理简单、使用寿命长、可重复使用等优势。
[0004]本发明提供一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置。该装置包括增压胶囊，内、外扩孔管片，减摩滚珠和可缩高渗垫层组成。所述内扩孔管片，内部通过可缩高渗垫层(I)包裹液压油囊，外部通过可缩减摩滚珠垫层与外扩孔管片连接；外扩孔管片外部通过可缩高渗垫层(2)与孔壁接触。
[0005]采用该装置进行扩孔增透时，由孔外液压泵向液压囊供液，使液压囊膨胀，液压囊膨胀使内扩孔管片远离装置中心轴线，通过减摩层过渡，再使外扩孔管片远离装置中心轴线，通过可缩高渗垫层(2)向孔壁施加作用力，最终使孔壁扩大，使切向应力增高区演化为切向应力降低区。所述可缩高渗垫层(I)能够实现在较低应力下可缩变形、高渗透性并避免液压胶囊和可缩高渗垫层(I)自身进入内扩孔管片之间的缝隙。所述可缩高渗垫层(2)能够实现较低应力下可缩变形、高渗透性以便孔周瓦斯进入外扩孔管片和内扩孔管片的缝隙间渗流，而且避免孔周煤体和可缩高渗垫层(2)自身进入外扩孔管片之间的缝隙。所述可缩减摩滚珠垫层可减少内扩孔管片与外扩孔管片之间的摩擦力，可缩减摩滚珠垫层易于变形，且不会进入内扩孔管片之间的缝隙和外扩孔管片之间的缝隙。在液压囊卸压时，内扩孔管片和外扩孔管片收缩回原始位置，方便从钻孔中取出扩孔装置，再安装到其他钻孔继续使用。
[0006]本发明一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置有如下优点和效果:一是本发明可通过简单控制器进行启动、注油、关闭、回油等操作；二是本发明结构精巧简单，节省成本?三是本发明利用扩孔管片整体对外扩孔，不易磨损且更为高效。本发明是瓦斯抽放钻孔增透的理想装置，可通过扩大煤层瓦斯抽采钻孔直径、改变钻孔周边应力分布和裂隙网络来提高瓦斯抽放效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置垂直轴线断面示意图。
[0008]图2为本发明一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置平行轴线断面示意图。
[0009]图中:1为增压胶囊；2为可缩高渗垫层(1);3为内扩孔管片；4为可缩减摩滚珠垫层；5为外扩孔管片；6为可缩高渗垫层(2) ；7为钻孔；8为煤体。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0011]本发明提供了 一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置。
[0012]如图1所示，本发明的具体步骤如下。
[0013](I)钻孔施工到设计深度后，取出钻杆，将本装置放入钻孔7内。
[0014](2)向增压胶囊I内注入液压油达到设计载荷，增压胶囊I通过可缩高渗垫层(I)2扩大内扩孔管片3，内扩孔管片3由通过可缩减摩滚珠垫层4扩大外扩孔管片5，外扩孔管片通过可缩高渗垫层(2) 6扩大钻孔孔径，使孔周切向应力升高区转变为应力降低区，增加瓦斯渗流进入钻孔的径向裂隙。
[0015](3)关闭注液泵，使增压胶囊内油压稳定，使钻孔周边煤体的应力状态和裂隙网络保持不变。
[0016](4)当瓦斯抽放效果下降时，提高增压胶囊I压力，进一步增压扩孔，使孔周裂隙通道增加，然后，关闭注液泵，保持增压胶囊I压力。
[0017](5)当瓦斯抽放效果下降明显时，重复步骤(4)。
[0018](6)当扩孔不能明显提高抽放效果时，开启卸压阀，降低增压胶囊I压力，使该装置各部件复位到原始状态，并从钻孔中取出。
[0019](7)到下一个钻孔使用该装置时，重复布置(I)?(6)。
[0020]以上所述，只是本发明的具体实施例，并非对本发明作出任何形式上的限制，在不脱离本发明的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种瓦斯抽放钻孔液压扩孔增透装置，包括增压胶囊，内、外扩孔管片，可缩减摩滚珠垫层和可缩高渗垫层，其特征在于， 1)所述内扩孔管片，内部通过可缩高渗垫层(I)包裹液压油囊，外部通过可缩减摩滚珠垫层与外扩孔管片连接； 2)所述外扩孔管片外部通过可缩高渗垫层(2)与孔壁接触； 3)所述增压胶囊由孔外液压泵供液增压膨胀，液压囊膨胀使可缩高渗垫层(I)、内扩孔管片、可缩减摩滚珠垫层、外扩孔管片、可缩高渗垫层(2)远离装置中心轴线，向孔壁施加作用力，最终使孔壁扩大，使切向应力增高区演化为切向应力降低区，增加孔周煤体径向裂隙，提闻钻孔抽放效果； 4)所述可缩高渗垫层(I)能够实现在较低应力下可缩变形、高渗透性并避免液压胶囊和可缩高渗垫层(I)自身进入内扩孔管片之间的缝隙； 5)所述可缩高渗垫层(2)能够实现较低应力下可缩变形、高渗透性以便孔周瓦斯进入外扩孔管片和内扩孔管片的缝隙间渗流，而且避免孔周煤体和可缩高渗垫层(2)自身进入外扩孔管片之间的缝隙； 6)所述可缩减摩滚珠垫层可减少内扩孔管片与外扩孔管片之间的摩擦力，可缩减摩滚珠垫层易于变形，且不会进入内扩孔管片之间的缝隙和外扩孔管片之间的缝隙； 7)所述增压胶囊卸载时，液压囊收缩使可缩高渗垫层(I)、内扩孔管片、可缩减摩滚珠垫层、外扩孔管片、可缩高渗垫层(2)靠近装置中心轴线，恢复到初始状态，方便该装置从钻孔中取出。
【文档编号】E21B7/28GK103939019SQ201410172915
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】郭保华, 王龙, 田采霞, 马擎, 席可峰, 陈岩, 李冰洋, 王辰霖, 郭文兵 申请人:河南理工大学