一种矿山井下钻孔内的套管装置及其固定方法与流程

本发明涉及矿山钻孔施工技术领域，具体涉及一种矿山井下钻孔内的套管固定装置及其固定方法。

背景技术

矿山井下供风、供水、排水以及充填下料多通过钻孔输送，钻孔施工至设计水平后，钻孔底部是封闭的，经过清洗钻孔后下套管进行固管，然后通过凿岩找到钻孔。目前较新的钻孔施工方法为采用反井钻机施工导向孔，然后进行扩孔，所形成的钻孔在固管前为通孔，无法采用现有固管方法进行固管。专利cn201310542187.3公布了一种单孔定向钻进局部注浆反井钻井工艺，步骤包括：（a）进行地质调查，确定地层倾角大小及地层发生漏失可能性；（b）安装定向钻机，钻进定向孔，通过钻杆柱注浆；（c）安装反井钻机；（d）导孔钻进；（e）扩孔钻进；（f）井壁支护；其中仅考虑利用井架和提绞设备，在井筒内设置吊盘，通过配备一套单钩提升系统负担下放材料和人员功能，用整体式金属模板砌壁，无缝钢管下放混凝土，浇注井壁；对于稳定地层，利用进行锚杆喷浆支护，完成井筒全部作业。因采用反井施工钻孔需将钻孔上下两平面贯通，形成通孔，无法像井筒一样采取支护，所以未考虑钻孔为通孔时下放套管进行固管的施工方法，而钻孔内下放套管进行固管是钻孔施工以及能否满足使用功能的关键问题。存在以下问题：1.已有技术未考虑钻孔为通孔时下放套管进行固管的结构及工艺方法。2.存在通孔型钻孔无法通过套管反浆进行固管的问题。3.钻孔内不进行固管将无法满足钻孔的使用功能，同时使用寿命较短。现有技术无法解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术钻孔为通孔时下套管后固管中存在的问题，提供了一种满足通孔型钻孔内下放套管进行固管且有效提高钻孔寿命的矿山井下钻孔内的套管装置。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种矿山井下钻孔内的套管装置，包括设置在荒孔内的套管，且荒孔位于巷道的顶部，套管的外壁与荒孔的内壁之间留有间隙，套管的下部穿过荒孔的底部后伸入巷道，且套管与巷道的顶部通过钢板固定装置固定，套管的底部与巷道的底部接触，套管中装有中空钻杆，巷道的上部还设有横向管，横向管的一端穿过设置在套管一侧的开口后与中空钻杆的底部连接，横向管的另一端连接有输浆阀门，且输浆阀门与开口之间的横向管上竖直连接有输浆钢管，输浆钢管的上端穿过荒孔的底部后位于荒孔的内壁及套管的外壁之间的间隙内，荒孔的内壁及套管的外壁之间的间隙内还设有溢流钢管，溢流钢管的下端穿过巷道的顶部后连接有溢流阀门，且荒孔的内壁与套管的外壁之间的间隙内还中装有水泥砂浆。

进一步地，钢板固定装置包括套装并焊接在套管上的弧形钢板，且弧形钢板的顶部圆弧面与巷道的顶部通过密封胶粘接，弧形钢板的底部与套管之间焊接有加强筋板。

进一步地，输浆钢管穿过设置在弧形钢板一侧的输浆钢管圆孔后与弧形钢板焊接，输浆钢管的上端与荒孔的底部之间的间距不小于2米。

进一步地，溢流钢管穿过设置在弧形钢板另一侧的溢流钢管圆孔后与弧形钢板焊接，溢流钢管的上端与荒孔的底部之间的间距为2米。

进一步地，荒孔为通孔型荒孔。

本发明的另一个目的是提供了一种矿山井下钻孔内的套管装置的固定方法。

一种矿山井下钻孔内的套管装置的固定方法，包括以下步骤：

1）采用钻机将岩体竖向凿穿后形成荒孔；

2）在荒孔内下放套管，且套管与荒孔之间留有间隙，将套管的下端穿过荒孔的底部后伸入巷道的顶部，之后将带有圆孔的弧形钢板套装在套管上继续下放套管，直至套管与巷道的底部接触，之后将弧形钢板与位于巷道顶部处的套管固定；

3）在套管内下放中空钻杆，并在位于弧形钢板下方的套管一侧钻开口，将中空钻杆的底部与横向管连接，且横向管穿过开口后竖向连接输浆钢管，输浆钢管的上端穿过弧形钢板的一侧后再穿过荒孔的底部后位于荒孔的内壁及套管的外壁之间的间隙内；

4）之后在横向管的端部连接输浆阀门；

5）将溢流钢管的上端从弧形钢板的另一侧穿过后再穿过荒孔的底部后位于荒孔及套管之间的间隙内；

6）之后在溢流钢管的下端连接溢流阀门；

7）将弧形钢板与巷道的顶部之间进行密封；

8）打开溢流阀门和输浆阀门，之后向中空钻杆内注入水泥砂浆，当水泥砂浆从输浆阀门流出时，关闭输浆阀门，水泥砂浆通过输浆钢管进入套管的外壁与荒孔的内壁之间的环形间隙内；

9）当水泥砂浆从溢流阀门流出时，关闭溢流阀门，同时停止注浆；

10）待荒孔底部的水泥砂浆固结后继续开始注浆，直至水泥砂浆从荒孔顶部溢出后停止注浆，之后待水泥砂浆固结后完成整个荒孔内的套管的固定。

进一步地，步骤1）中将带有圆孔的弧形钢板套装在套管上之后焊接，然后在弧形钢板的底部与套管之间焊接加强筋板。

进一步地，步骤7)中弧形钢板与巷道的顶部之间通过密封胶粘接密封。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：本发明矿山井下钻孔内的套管装置及套管固定方法通过在钻凿荒孔内下放套管,套管的下部穿过荒孔的底部后伸入巷道，套管巷道的顶部固定，从套管中装的中空钻杆中注入水泥砂浆，从输浆阀门流出时，关闭输浆阀门，水泥砂浆通过输浆钢管进入套管与荒孔之间的环形间隙内；当水泥砂浆从溢流阀门流出时，关闭溢流阀门，同时停止注浆，待荒孔底部的水泥砂浆固结后继续开始注浆，直至水泥砂浆从荒孔顶部溢出后停止注浆，之后待水泥砂浆固结后完成整个荒孔内的套管的固定。本发明解决了钻孔施工形成通孔后的孔内固管技术，尤其是针对反井钻井施工的钻孔，钻孔荒孔内固管施工工艺简单，方便操作，而且固管牢固、效果好。本发明采用荒孔分段固管，先对荒孔底部进行固管，然后进行荒孔的全部固管，底部固管结构简单，加工方便，易于施工。本发明将荒孔进行分段固管，能够有效缩短钻孔施工时间，避免固管过程中漏浆，降低了荒孔的施工成本低。

本发明的套管伸入巷道顶部后套装并焊接有弧形钢板，且弧形钢板的顶部圆弧面与巷道的顶部通过密封胶粘接。结构简单，使套管与巷道顶部的固定稳定牢靠。

本发明的弧形钢板的底部与套管之间焊接加强筋板。进一步使套管与弧形钢板的固定更加牢靠。

本发明的输浆钢管穿过设置在弧形钢板一侧的输浆钢管圆孔后与弧形钢板焊接；溢流钢管穿过设置在弧形钢板另一侧的溢流钢管圆孔后与弧形钢板焊接。将输浆钢管以及溢流钢管与弧形钢板的位置固定，为后期水泥砂浆的流过做好准备。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记含义如下：1.水泥砂浆；2.套管；3.横向管；4.溢流钢管；5.输浆钢管；6.密封胶；7.弧形钢板；8.加强筋板；9.溢流阀门；10.输浆阀门；11.荒孔；12.巷道；13.横向管；14.开口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种矿山井下钻孔内的套管装置，包括设置在荒孔11内的套管2，且荒孔11位于巷道12的顶部，套管2的外壁与荒孔11的内壁之间留有间隙，荒孔11为通孔型荒孔。套管2的下部穿过荒孔11的底部后伸入巷道12顶部后套装并焊接有弧形钢板7，且弧形钢板7的顶部圆弧面与巷道12的顶部通过密封胶6粘接。弧形钢板7的底部与套管2之间焊接有加强筋板8。套管2的底部与巷道12的底部接触，套管2中装有中空钻杆3，中空钻杆3由钻机钻架牵引，中空钻杆3的底部位于巷道12的上部，巷道12的上部还设有横向管13，横向管13的一端穿过设置在套管2一侧的开口14后与中空钻杆3的底部连接，横向管13的另一端连接有输浆阀门10，且输浆阀门10与开口14之间的横向管13上竖直连接有输浆钢管5，输浆钢管5穿过设置在弧形钢板7一侧的输浆钢管圆孔后与弧形钢板7焊接，输浆钢管5的上端穿过巷道12的顶部以及荒孔11的底部后位于荒孔11及套管2之间的间隙内，输浆钢管5的上端与荒孔11的底部之间的间距不小于2米。荒孔11及套管2之间的另一侧间隙内设有溢流钢管4，溢流钢管4的上端与荒孔11的底部之间的间距为2米溢流钢管4的下端穿过荒孔11的底部及巷道12的顶部后穿过设置在弧形钢板7另一侧的溢流钢管圆孔后与弧形钢板7焊接，溢流钢管4的下端连接有溢流阀门9。且荒孔11的内壁与套管2的外壁之间的间隙内还中装有水泥砂浆1。

一种矿山井下钻孔内的套管装置的固定方法，包括以下步骤：

1）采用钻机将岩体竖向凿穿后形成荒孔11。

2）在荒孔11内下放套管2，且套管2与荒孔11之间留有间隙，将套管2的下端穿过荒孔11的底部后伸入巷道12的顶部，之后将带有圆孔的弧形钢板7套装在套管2上继续下放套管2，直至套管2与巷道12的底部接触，之后将弧形钢板7与位于巷道12顶部处的套管2焊接，弧形钢板7的底部与套管2之间焊接加强筋板8。

3）在套管2内下放中空钻杆3，并在位于弧形钢板7下方的套管2一侧钻开口14，将中空钻杆3的底部与横向管13连接，且横向管13穿过开口14后竖向连接输浆钢管5，输浆钢管5的上端穿过设置在弧形钢板7一侧的输浆钢管圆孔后与弧形钢板7焊接，再穿过荒孔11的底部后位于荒孔11的内壁及套管2的外壁之间的间隙内。

4）之后在横向管13的端部连接输浆阀门10。

5）将溢流钢管4的上端穿过设置在弧形钢板7另一侧的溢流钢管圆孔后与弧形钢板7焊接，再穿过荒孔11的底部后位于荒孔11的内壁及套管2的外壁之间的间隙内。

6）之后在溢流钢管4的下端连接溢流阀门9。

7）将弧形钢板7与巷道12的顶部之间通过密封胶6粘接密封。

8）打开溢流阀门9和输浆阀门10，之后向中空钻杆3内注入水泥砂浆1，当水泥砂浆1从输浆阀门10流出时，关闭输浆阀门10，水泥砂浆1通过输浆钢管5进入套管2的外壁与荒孔11的内壁之间的环形间隙内。

9）当水泥砂浆1从溢流阀门9流出时，关闭溢流阀门9，同时停止注浆。

10）待荒孔11底部的水泥砂浆固结后继续开始注浆，直至水泥砂浆1从荒孔11顶部溢出后停止注浆，之后待水泥砂浆1固结后完成整个荒孔11内的套管2的固定。