一种固定钻孔内护臂套管的装置的制作方法

本发明涉及煤层钻孔安全领域，具体涉及一种固定钻孔内护臂套管的装置。

背景技术：

目前矿井区域瓦斯治理钻孔中的穿层抽采钻孔，皆采用全程下套管护孔。由于煤体的结构力学性能较弱，容易受压而产生流变，造成垮孔从而堵塞钻孔，因此对于煤段钻孔的套管起到了护孔的作用，保持煤段钻孔的畅通。而岩石段的钻孔所穿过的岩石大多为泥岩、砂质泥岩、砂岩或灰岩，这几种岩石的抗压强度或抗拉强度都优于煤体，结构力学性能较强，其在巷道受轻微采动影响的前提下，仅产生轻微拉升或剪切破坏，不易产生流塑性变形，因此岩石段钻孔仅易产生节理或裂隙，而不易垮孔造成钻孔堵塞(在巷道受采动影响严重，岩石段钻孔受剪切破坏严重时，护孔套管也承受不了剪切力的作用)，所以中间岩石段钻孔无需护孔套管护孔(封孔段的套管是必不可少的，需正常封孔)，即可省去钻孔中间部分岩石段的套管而不影响钻孔的抽采效果。

但是目前煤矿中都是在钻孔中全程下套管，浪费套孔和原材料；如果只在煤层下套管不在岩石层下套管，煤层套管两端并无支撑结构，则套管会向下滑动，造成煤层钻孔失去保护。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提出一种固定钻孔内护臂套管的装置，使用该装置可将钻孔内的套管固定在煤层结构，防止套管下滑，从而实现只在煤层钻孔内设置套管，不需钻孔全程下套管。

本发明是通过以下技术方案解决上述问题的：

一种固定钻孔内护臂套管的装置，包括护壁套管、套管撑，所述套管撑包括套管和支撑结构，所述支撑结构一端固定在套管外壁，所述支撑结构另一端在套管外壁呈树枝状，所述套管一端套设在护壁套管外。

进一步，所述护壁套管为钻孔护孔管，即为矿井中常用的钻孔的套管，防止钻孔垮孔或者堵塞。

进一步，所述护壁套管包括花眼管和堵头，所述护壁套管一端为所述花眼管另一端为所述堵头，所述花眼管依次连接；所述套管撑，所述花眼管，所述堵头依次连接；花眼管为矿井中常见钻孔套管，可以根据钻孔的深度进行组合连接使用，花眼管一端设置堵头防止套管在下入钻孔的过程中花眼管被堵塞，堵头一端为尖头方便钻机将套管下入钻孔中。

进一步，所述支撑结构为软质支撑结构，便于下入钻孔中。

进一步，所述支撑结构为钢丝绳支撑结构，钢丝绳为常见材料，且矿井中废弃较多，从而可以减少浪费且节省制作成本。

进一步，所述套管为铁质焊管，铁质焊管较为常见材料，不需特制材料。

进一步，所述支撑结构至少设置两根，更好的发挥固定套管作用。

进一步，所述支撑结构在套管外以套管任一圆面为圆心在套管外壁均匀分布，支撑结构均匀分布可以更好的发挥支撑结构的协同作用将套管固定在煤层中。

进一步，所述套管和所述护壁套管间通过变头连接，变头为市场购置的普通变头，方便套管间的拆卸。

进一步，所述支撑结构与所述套管的固定方式为，将所述支撑结构焊接在套管上，或者在套管上开设孔洞，所支撑结构穿过所述孔洞，将所述支撑结构通过孔洞粘附在套管上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、可以将钻孔内套管固定在指定位置不会下滑，从而可以只在煤层设置护臂套管，不需担心护臂套管会下滑造成煤层钻孔垮孔或者钻孔堵塞。

2、不需钻孔全程下护臂套管，只在煤层设置护臂套管即可，节省了护臂套管的制造成本。

3、护臂套管撑制作方法简单，易操作，可以广泛的应用于煤矿钻孔的护孔结构中。

附图说明

图1为固定钻孔内护臂套管的装置示意图。

图2为套管撑主视图。

图3为套管撑仰视图。

图4为开始下钻孔内套管固定装置示意图。

图5为钻杆护送护壁套管及套管撑示意图。

图6为护壁套管及套管撑到达预定位置示意图。

图7为护壁套管及套管撑到达预定位置封孔示意图。

具体实施例

根据说明书附图和具体实施例对本方案做进一步说明，以便本技术人员能够顺利实施。

如图1、图2和图3所示，一种固定钻孔内护臂套管的装置，包括护壁套管2、套管撑，所述套管撑包括套管4和支撑结构1，所述支撑结构1一端固定在套管4外壁，所述支撑结构1另一端在套管外壁呈树枝状，所述套管4一端套设在护壁套管2外。

所述护壁套管2为钻孔护孔管，即为矿井中常用的钻孔的套管，防止钻孔垮孔或者堵塞。

所述护壁套管2包括花眼管21和堵头22，所述护壁套管2一端为所述花眼管21另一端为所述堵头22，所述花眼管21依次连接；所述套管撑，所述花眼管21，所述堵头22依次连接；花眼管21为矿井中常见钻孔套管，可以根据钻孔的深度进行组合连接使用，花眼管一端设置堵头防止套管在下入钻孔的过程中花眼管被堵塞，堵头一端为尖头方便钻机将套管下入钻孔中。

所述支撑结构1为软质支撑结构，便于下入钻孔中。

所述支撑结构1为钢丝绳支撑结构，钢丝绳为常见材料，且矿井中废弃较多，从而可以减少浪费且节省制作成本。

所述套管4为铁质焊管，铁质焊管较为常见材料，不需特制材料。

所述支撑结构1至少设置两根，更好的发挥固定套管作用。

所述支撑结构1在套管4外以套管4任一圆面为圆心在套管4外壁均匀分布，支撑结构均匀分布可以更好的发挥支撑结构的协同作用将套管固定在煤层中。

所述套管4和所述护壁套管2间通过变头3连接，变头为市场购置的普通变头，方便套管间的拆卸。

所述支撑结构1与套管4的固定方式为，将所述支撑结构1焊接在套管4上；

或者在套管上开设孔洞，所支撑结构1穿过所述孔洞，将所述支撑结构1通过孔洞粘附在套管4上，采用普通的AB胶即可将支撑结构1固定在套管4上。

如图4所示为开始下钻孔内套管固定装置示意图，钻孔外为岩石层6，将煤段花眼管21人工下入孔内，花眼管21后接套管撑，管节5可方便钻孔机7同套管4连接，将护臂套管2和套管撑送入预定煤层的钻孔中。

图5为钻杆护送护壁套管及套管撑示意图，套管撑和护臂套管2固定在钻孔口后，钻孔机7将上述装置送入预定的煤层中。

图6为护壁套管及套管撑到达预定位置示意图，钻孔机7已将套管撑和护臂套管2送入指定的煤层中，由于支撑结构1特殊的向外扩张的树枝状结构，可以将支撑结构1的一端插入煤层中或者紧紧贴在煤层表面，从而可以将护臂套管2固定在预定位置不下滑；将护臂套管固定在煤层预定位置后，对钻孔口进行封孔，封孔段封孔管为花眼管21依次连接，封孔管一端连接堵头22另一端伸出钻孔外，封孔管中段外壁注入第一段聚氨酯7，设置返浆管8和注浆管9，返浆管8长度大于注浆管9，返浆管8和注浆管9位于封孔管和钻孔口之间，通过第二段聚氨脂10将上述钻孔封孔并将返浆管8和注浆管9固定在钻孔中，通过注浆管9向钻孔中通入注浆液，钻孔中的部分气体可通过返浆管8排出，当返浆管中有浆液流出时，封孔完毕。

实施例2

以4根直径为3mm，长度为100mm的钢丝绳为支撑结构1，直径为50mm的铁质焊管为套管4，制备套管撑，钢丝绳一端固定在套管4上，另一端向外翘起远离套管，4根钢丝绳1以套管4中一个圆面为圆心均匀的分布在套管壁外；

套管4一端连接花眼管21，根据矿井中钻孔的深度，花眼管21依次连接，最后一根花眼管末端连接堵头22，利用钻机将上述装置送入预定的煤层的钻孔中，并封孔。

实施本技术的效果考察：

选取12223疏水巷掘进条带预抽第201组抽采孔为实验组，采用套管撑封孔工艺封孔。选取12223疏水巷掘进条带预抽第207组抽采孔为对照组，采用常规全程下护臂套管封孔方式封孔。

(1)经济效益考察

如表1所示为201组套管节约统计表，表2所示为207组套管消耗统计表。

表1 201组套管节约统计表

表2 207组全程下套管消耗统计表

对比表1和表2，可以发现201组实验组抽采孔共计节约封孔护臂花管(即护臂套管)230米，可以节约材料费2990元。

(2)抽采效果考察

抽采效果考察采取单孔瓦斯浓度考察与整组抽采流量考察，对于考察期间单孔浓度变化，套管撑封孔工艺封孔的12223输水巷201组10#孔为实验组，以记录时间为横坐标，以相对应的瓦斯浓度(％)为纵坐标，绘制10#孔瓦斯浓度曲线，记录结果如图7所示；从图7中看出采用孔内下套管撑的钻孔，钻孔单孔瓦斯浓度在80％以上。

表3为122233疏水巷201组与207组抽采纯量考察表：

表3 12223疏水巷201组与207组抽采纯量考察表

从表3可以看出，在抽采纯量方面，孔内全程下套管的整组钻孔与孔内下套管撑的整组钻孔基本相同，抽采效果相当，说明钻孔中设置套管撑对抽采纯量并无影响。

(3)套管撑稳定性考察

在201组选择了6#钻孔，使用一根细钢丝绳与套管撑相连接并将钢丝绳伸到孔外，在正常抽采期间，不定期拽动钢丝绳，通过拽动钢丝绳的长度来判断孔内套管撑是否下滑，实践证明，在正常抽采一个月的考察期间，孔内套管撑没有任何移动，说明套管撑可以将护臂套管稳定的固定在煤层预定位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。