一种顺层抽采瓦斯装置的制作方法

本实用新型涉及一种煤矿瓦斯抽采技术，尤其涉及的是一种顺层抽采瓦斯装置。

背景技术：

张集煤矿为煤与瓦斯突出矿井，主采煤层自上而下依次为13-1、11-2、9、 8、6、1煤，正在回采的13-1、11-2、6煤为突出煤层。为实现矿井安全高效开采，矿井始终坚持开采保护层和预抽煤层瓦斯的区域性瓦斯治理措施。

瓦斯一直是煤矿安全生产的重大隐患，因此对煤矿瓦斯进行综合治理尤为重要。煤矿采取抽放措施，将富含于煤层中的瓦斯抽放出来，是解除瓦斯事故威胁、保障煤矿安全最为有效的措施。瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的根本措施和主要途径，可以使瓦斯变害为宝(可用于发电、供应煤气公司、汽车燃料等)，对于煤矿安全、环境保护和资源利用均具有重要的意义。随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量也随之逐渐增加，为了保证矿井安全生产，通常进行煤层瓦斯抽采，而封孔质量对煤层瓦斯抽采起着关键作用。

瓦斯抽采是瓦斯治理的重要手段，封孔是瓦斯抽采的重要环节。从理论上说，在封孔不漏气的情况下，抽采瓦斯体积分数应为100％。实际情况显示，我国约有65％的采煤工作面顺层钻孔预抽瓦斯体积分数低于30％，瓦斯抽采漏气现象普遍存在。在瓦斯抽采过程中，封孔工艺及封孔质量对抽采钻孔是否漏气具有决定性作用。

目前，造成钻孔抽采浓度偏低的因素有很多，不仅取决于煤层瓦斯赋存状况，更重要的取决于瓦斯抽采工程质量，特别是顺层钻孔套管不到位导致抽采效果不理想，因采用聚氨酯封孔时由于聚氨酯在封孔过程中发生化学反应导致封孔管下不到设计位置等缺陷，以及当抽采钻孔封孔效果满足不了抽采要求时，会使钻孔封堵不严，钻孔漏气，造成钻孔浓度偏低。

为了提高顺层钻孔成孔质量和抽采效果，需解决常规工艺顺层钻孔套管不到位及抽采效果不理想等难题，并为后期工作面煤层注水提供了通道。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供了一种解决上述背景技术中顺层钻孔套管不到位、抽采效果不理想等缺点的顺层瓦斯抽采装置。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本实用新型公开一种顺层抽采瓦斯装置，包括处于钻孔底部的花管以及与花管连接的囊袋式注浆封孔器，所述囊袋式注浆封孔器，包括孔口囊袋、孔内囊袋、注浆管、抽采管、爆破阀；抽采管为多个不同内径的管子连接而成，抽采管依次穿过孔口囊袋、孔内囊袋，并与孔口囊袋、孔内囊袋的连接处密封，注浆管穿过孔口囊袋，注浆管的前端位于孔内囊袋中，且前端为密封结构，所述注浆管在孔口囊袋、孔内囊袋内均设有出浆口，爆破阀设置在孔内囊袋上，抽采管与注浆管均伸出孔口外，注浆管连接注浆泵。

优选的，所述花管为1寸整体式柔性花管，外径为32mm，其上的筛眼直径为5mm，相邻筛眼之间距离15mm。

优选的，所述囊袋式注浆封孔器的底部距孔口20米处。

优选的，所述抽采管由铁管与多个首尾相接的双抗实管连接而成，所述铁管穿过孔口囊袋并伸出孔口囊袋的两端，多个双抗实管处于孔口囊袋与孔内囊袋之间并伸入孔内囊袋里。

优选的，所述铁管与双抗实管均为内部中空的管，且铁管与双抗实管连接处为密封连接。

优选的，所述铁管为2寸铁管，长度为2米。

优选的，所述双抗实管为1.5寸双抗实管，双抗实管为10个，每个长度为 2米。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型由于采用1寸整根柔性花管代替插接管，避免因插接管造成接头较多形成阻力，降低了抽采负压，解决了抽采效果不理想的难题；

(2)采用囊袋代替聚氨酯封孔，囊袋随套管一起下入孔内后再进行注浆，解决了以前采用聚氨酯封孔时由于聚氨酯在封孔过程中发生化学反应导致封孔管下不到设计位置；

(3)良好的抽采效果，经统计，采用该技术后的平均抽采浓度达35％，较常规工艺的20％增长75％；顺层孔百孔抽采纯量达1.2m³/min，抽采效果得到了极大提升。顺层孔成孔率达98.5％，下套管率达97.4％，严格按要求做到了“钻到位、管到底、严密封、高负压”，确保了工作面回采前预抽效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种顺层抽采瓦斯装置的结构示意图；

图2是钻杆的结构示意图；

图3是钻头的结构示意图；

图4是钻孔及封孔的流程示意图。

图中标号：花管1、囊袋式注浆封孔器2、孔口囊袋21、孔内囊袋22、注浆管23、抽采管24、铁管241、双抗实管242、爆破阀25、钻杆3、钻头4、活动翼片41、切削齿42、注浆泵5。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例一种顺层抽采瓦斯装置，一种顺层抽采瓦斯装置，包括处于钻孔底部的花管1以及与花管1连接的囊袋式注浆封孔器2，囊袋式注浆封孔器2，包括孔口囊袋21、孔内囊袋22、注浆管23、抽采管24、爆破阀 25；抽采管为多个不同内径的管子连接而成，抽采管24依次穿过孔口囊袋21、孔内囊袋22，并与孔口囊袋21、孔内囊袋22的连接处密封，注浆管23穿过孔口囊袋21，注浆管23的前端位于孔内囊袋22中，且前端为密封结构，所述注浆管24在孔口囊袋21、孔内囊袋22内均设有出浆口，爆破阀25设置在孔内囊袋22上，抽采管24与注浆管23均伸出孔口外，便于与使用，注浆管23连接注浆泵5。

所述花管1为1寸整体式柔性花管，其外径为32mm，其上的筛眼直径为5mm、筛眼距离15mm，花管3在孔内，能够确保钻孔完工后孔内不会垮实，保证瓦斯通道畅通，而采用整根一寸柔性花管避免因插接管造成接头较多形成阻力，降低了抽采负压，解决了抽采效果不理想的难题。

所述囊袋式注浆封孔器2的底部距孔口20米处。

所述抽采管24由铁管241与多个首尾相接的双抗实管242连接而成，所述铁管241穿过孔口囊袋21并伸出孔口囊袋21的两端，多个双抗实管242处于孔口囊袋21与孔内囊袋22之间并伸入孔内囊袋22里。

所述铁管241与双抗实管242均为内部中空的管，且铁管241与双抗实管 242连接处为密封连接，所述铁管241为2寸铁管，长度为2米。所述双抗实管 242为1.5寸双抗实管，双抗实管242为10个，每个长度为2米。

然后通过注浆管23向孔内注入高效膨胀水泥，当两端的囊袋注满注浆压力上升到1.8MPa后，孔内预留的爆破阀25会自动起爆继而向封孔段内继续带压注入高效膨胀水泥，实现注浆封孔。

另外，在花管1下管前，还需进行钻孔，

具体步骤为：(a)首先确定钻进方位、倾角，由钻机依次安装钻杆3、钻头4后进行施工钻孔，并在实施监测钻进是否有正确，即是否产生方位偏差，若产生偏差及时调整钻进参数，直至钻进至设计孔深；

(b)钻进至设计孔深，并充分排渣，起钻8～10m；

(c)下花管，将长度匹配的整体式1吋花管1拉直，从钻杆3内下至孔底 (全程下套管过程中花管1抵开钻头的中心翼片)；

(d)退钻杆3，将花管1留在孔内。

其中，如图2所示，钻杆3为中心为通孔，钻头4为底部设有活动翼片41 的开闭式钻头，钻孔完成后，将花管1由钻杆3的中心孔、并抵开活动翼片41 后下至孔内；

其中钻机为ZDY3200S型煤矿用全液压坑道钻机。

如图2所示，钻杆3为通径钻杆，其一端设有与钻头连接的外螺纹，通径钻杆的直径为73mm，内径为20mm，因使用的钻杆其中心为通孔，钻孔施工到位后，将花管自钻杆内的通孔内下入孔内，避免由于孔内煤粉堆积导致花管下不到的缺点。

如图3所示，钻头4为空心的管状结构，钻头4的一端设有与钻杆3连接的内螺纹，另一端设置有活动翼片41和多个切削齿42，多个切削齿42沿钻头圆周方向均匀间隔设置，活动翼片41一端通过销轴与钻头4铰接，另一端可通过卡合机构与设置在钻头4上的卡槽卡合。本实施例中的切削齿为2个，活动翼片41为条形结构，横置在钻头4底部直径处。

所述卡合机构包括横穿在活动翼片41上的弹簧、设置在弹簧两端的钢球，钢球与弹簧固定连接，通过使钢球脱离或卡入卡槽从而实现活动翼片的开合。

其中，卡槽包括两个与钢球相匹配的半球形凹槽，且钻头4上设置有长方体形凹槽，将活动翼片41闭上时，将活动翼片41的一端置于长方体形凹槽中，两个半球形凹槽设置在长方体形凹槽的两侧并与长方体形凹槽贯通。

本实施例中仅给出一种卡合机构的结构，现有技术中其他能够实现开合作用的卡合机构均可应用在此。

本实用新型中钻头在钻孔时需要将活动翼片41闭上，即将活动翼片41不与钻头4铰接的一端盖合到钻头4上的长方体形凹槽中，此时卡合机构的两个钢球在弹簧的弹力推压下伸入半球形凹槽中，即钢球卡入卡槽，然而，要将煤层中的瓦斯抽出时需要将活动翼片41打开，本实用新型中将花管1穿过钻头，并顶住活动翼片41，在花管1的推力下，卡合机构的钢球脱离卡槽，活动翼片 41离长方体形凹槽，进而使花管1穿出钻头4。

通过本实施例，能够做到了“钻到位、管到底、严密封、高负压”，确保了工作面回采前预抽效果。

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