本發(fā)明屬于煤礦安全，涉及一種鉆孔排水技術(shù)，具體為一種下向鉆孔排水裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、我國礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜，多數(shù)煤層的頂?shù)装鍟?huì)有含水巖層存在，從而加大了瓦斯治理難度。在瓦斯治理過程中通常會(huì)在煤層的頂?shù)装迨┕ご鱼@孔來進(jìn)行瓦斯抽采從而治理瓦斯。然而，穿層鉆孔會(huì)將煤層與含水巖層溝通，致使地層水入侵到煤體中，入侵到煤體中的地層水將煤體的孔隙或裂隙完全填充或部分填充，并在鉆孔內(nèi)形成積水，給礦井瓦斯抽采帶來了嚴(yán)重的困難。

2、目前針對(duì)地層水入侵抽采鉆孔的主要解決方法可分為兩種：提高封孔質(zhì)量和排除鉆孔積水。提高封孔質(zhì)量很難在復(fù)雜的地質(zhì)條件下有效地阻止地層水入侵，排除鉆孔積水的方法主要有下面這幾種。

3、陳加軍和趙先凱提出利用井下壓風(fēng)克服鉆孔積水自重，排除下向鉆孔積水的方法來提高瓦斯抽采效率，并在臥龍湖煤礦進(jìn)行了工程試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法可以將瓦斯抽放濃度提高?7.8%左右，在一定程度上可有效提高積水鉆孔的瓦斯抽采效率?；茨系V業(yè)集團(tuán)針對(duì)下向鉆孔積水的問題，提出了一套鉆孔施工、護(hù)孔、孔底自動(dòng)排水、瓦斯抽采量在線監(jiān)測(cè)的成套技術(shù)，該技術(shù)通過自動(dòng)排水裝置和壓風(fēng)系統(tǒng)可以將鉆孔積水進(jìn)行排放，從而提高瓦斯抽采效率。王金良和劉曉設(shè)計(jì)了瓦斯抽采孔自動(dòng)排水排渣系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用高壓注水將鉆孔底部的殘?jiān)懦觯俨捎脡猴L(fēng)將積水排出，從而來提高下向穿層鉆孔的抽采效率。周鑫隆等通過注漿堵孔和壓風(fēng)排水的方法來提高下向穿層鉆孔瓦斯抽采效率，并在潘三礦17181工作面進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，結(jié)果表明該方法可以達(dá)到增透消突的目的。高建成等提出了封堵注漿、兩堵一注的封孔方式及排水技術(shù)，該方法同樣是通過高壓氣體定期將鉆孔內(nèi)的積水排出從而達(dá)到提高瓦斯抽采效率的目的?？梢钥闯?，現(xiàn)行針對(duì)水侵下向穿層鉆孔的主要排水方法為壓風(fēng)排水法，但是該方法同樣存在較大缺陷：①對(duì)于長(zhǎng)距離下向穿層鉆孔，該方法的排水效果較差，很難將鉆孔積水完全排出；②長(zhǎng)時(shí)間定期對(duì)鉆孔內(nèi)進(jìn)行壓風(fēng)會(huì)稀釋瓦斯抽采濃度，從而給后期瓦斯利用帶來了較大困難；③長(zhǎng)時(shí)間壓風(fēng)吹掃容易將封孔質(zhì)量較差和一般的鉆孔吹開導(dǎo)致封孔失敗，給抽采系統(tǒng)帶來更大的損害，從而嚴(yán)重影響抽采效率。因此以上方法的適用范圍有限。

4、綜上所述，對(duì)于無法有效排除積水的鉆孔，尤其是長(zhǎng)距離水侵下向穿層鉆孔積水，給瓦斯抽采工作帶來了嚴(yán)重的難題。所以，目前要解決的技術(shù)問題有三點(diǎn)：

5、1、深度較大的鉆孔排水時(shí)采用壓風(fēng)無法排出，因?yàn)槊旱V壓風(fēng)壓力為0.4~0.6mpa，實(shí)際上煤礦井下往往達(dá)不到這個(gè)值，所以當(dāng)下向孔深度30m以上的時(shí)候，就不一定能將水排出來；

6、2、壓風(fēng)排水容易破壞封孔質(zhì)量，影響抽采系統(tǒng)的瓦斯?jié)舛龋?/p>

7、3、長(zhǎng)時(shí)間定期對(duì)鉆孔內(nèi)進(jìn)行壓風(fēng)會(huì)稀釋瓦斯抽采濃度，從而給后期瓦斯利用帶來了較大困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種下向鉆孔排水裝置及方法，解決下向瓦斯抽采鉆孔的排水問題。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

2、一種下向鉆孔排水裝置，包括積水缸和排水管；所述積水缸設(shè)置在鉆孔內(nèi)；所述排水管一端插入積水缸內(nèi)，所述排水管的另一端從鉆孔的孔口伸出；所述排水管底部設(shè)置有上向單向閥；所述積水缸內(nèi)設(shè)置有篩體，篩體上設(shè)置有篩孔；所述積水缸內(nèi)滑動(dòng)連接有滑塊，所述滑塊連接有動(dòng)力桿，動(dòng)力桿遠(yuǎn)離滑塊的一端連接有驅(qū)動(dòng)裝置，通過驅(qū)動(dòng)裝置拉動(dòng)動(dòng)力桿，動(dòng)力桿帶動(dòng)滑塊沿積水缸上下移動(dòng)，所述滑塊位于篩體的下方；所述滑塊上設(shè)置有下向單向閥，通過所述的下向單向閥用于將滑塊上方空間和滑塊下方空間連通；

3、所述上向單向閥開啟后使水流只能向上流動(dòng)；下向單向閥開啟后使水流只能向下流動(dòng)。

4、進(jìn)一步的，所述排水管的一端插入至積水缸的底部。

5、進(jìn)一步的，所述篩體設(shè)置在積水缸頂部，且篩體將積水缸頂部缸口全部填充。

6、進(jìn)一步的，所述動(dòng)力桿底部穿過篩體與滑塊連接。

7、進(jìn)一步的，所述鉆孔頂部設(shè)置有封孔段，所述動(dòng)力桿的頂端穿過封孔段延伸至鉆孔的孔口外部與驅(qū)動(dòng)裝置連接。

8、更進(jìn)一步，封孔段內(nèi)設(shè)置有套管，所述動(dòng)力桿穿過套管與封孔段滑動(dòng)連接。

9、進(jìn)一步的，所述的篩體位于煤層底板中或煤層底板下方。

10、一種下向鉆孔排水方法，采用所述的一種下向鉆孔排水裝置；包括以下步驟：

11、s1、初始狀態(tài)將滑塊滑動(dòng)至積水缸底部，此時(shí)排水管底部的上向單向閥和滑塊中的下向單向閥都處于關(guān)閉狀態(tài)；

12、s2、通過動(dòng)力桿將滑塊向上提至篩體位置，上提滑塊的過程中，鉆孔內(nèi)通過篩體上的篩孔流入積水缸內(nèi)的水會(huì)對(duì)下向單向閥產(chǎn)生作用力，在水流的作用下下向單向閥開啟，通過下向單向閥鉆孔內(nèi)的水流入到積水缸中；在此過程中，上向單向閥關(guān)閉；隨著滑塊逐漸上提，積水缸中的水越來越多，直至滑塊到達(dá)篩體位置停止；

13、s3、再將動(dòng)力桿向下驅(qū)動(dòng)，滑塊向下滑動(dòng)，此時(shí)下向單向閥由于水流的推動(dòng)致使下向單向閥關(guān)閉，積水缸中的水由于受到滑塊及下向單向閥的擠壓，將排水管底部的上向單向閥推開，積水缸中的水被擠壓到排水管中，從鉆孔中流出。

14、進(jìn)一步的，將步驟s1至s3反復(fù)進(jìn)行多次，直至將鉆孔內(nèi)的積水全部排出。

15、本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果為：

16、1、本發(fā)明的滑塊下滑過程為外部動(dòng)力，可根據(jù)深度大小選擇人力，風(fēng)動(dòng)或電動(dòng)，并可配備變速器，其動(dòng)力可達(dá)到壓風(fēng)的幾倍甚至幾十倍，不會(huì)因?yàn)閯?dòng)力不足排不出水。

17、2、本發(fā)明不用壓風(fēng)排水，對(duì)封孔質(zhì)量沒有影響，因此也不會(huì)涉及到漏氣等情況，對(duì)抽采系統(tǒng)瓦斯?jié)舛葲]有影響。

18、3、本發(fā)明采用機(jī)械動(dòng)力對(duì)滑塊做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不采用壓風(fēng)排水，因此不會(huì)向孔內(nèi)注空氣，對(duì)抽采系統(tǒng)內(nèi)瓦斯?jié)舛葲]有影響。

技術(shù)特征：

1.一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，包括積水缸（1）和排水管（2）；所述積水缸（1）設(shè)置在鉆孔（3）內(nèi)；所述排水管（2）一端插入積水缸（1）內(nèi)，所述排水管（2）的另一端從鉆孔（3）的孔口伸出；所述排水管（2）底部設(shè)置有上向單向閥（4）；所述積水缸（1）內(nèi)設(shè)置有篩體（5），篩體（5）上設(shè)置有篩孔（6）；所述積水缸（1）內(nèi)滑動(dòng)連接有滑塊（7），所述滑塊（7）連接有動(dòng)力桿（8），動(dòng)力桿（8）遠(yuǎn)離滑塊（7）的一端連接有驅(qū)動(dòng)裝置，通過驅(qū)動(dòng)裝置拉動(dòng)動(dòng)力桿（8），動(dòng)力桿（8）帶動(dòng)滑塊（7）沿積水缸（1）上下移動(dòng)，所述滑塊（7）位于篩體（5）的下方；所述滑塊（7）上設(shè)置有下向單向閥（9），下向單向閥（9）開啟后用于將滑塊（7）上方空間和滑塊（7）下方空間連通；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，所述排水管（2）的一端插入至積水缸（1）的底部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，所述篩體（5）設(shè)置在積水缸（1）頂部，且篩體（5）將積水缸（1）頂部缸口全部填充。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，所述動(dòng)力桿（8）底部穿過篩體（5）與滑塊（7）連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，所述鉆孔（3）頂部設(shè)置有封孔段（10），所述動(dòng)力桿（8）的頂端穿過封孔段（10）延伸至鉆孔（3）的孔口外部與驅(qū)動(dòng)裝置連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，封孔段（10）內(nèi)設(shè)置有套管（11），所述動(dòng)力桿（8）穿過套管（11）與封孔段（10）滑動(dòng)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種下向鉆孔排水裝置，其特征在于，所述的篩體（5）位于煤層底板中或煤層底板下方。

8.一種下向鉆孔排水方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種下向鉆孔排水裝置；包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種下向鉆孔排水方法，其特征在于，將步驟s1至s3反復(fù)進(jìn)行多次，直至將鉆孔（3）內(nèi)的積水全部排出。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種下向鉆孔排水裝置及方法，屬于煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域；包括積水缸和排水管；積水缸設(shè)置在鉆孔內(nèi)；排水管一端插入積水缸內(nèi)，另一端從鉆孔的孔口伸出；排水管底部設(shè)置有上向單向閥；積水缸內(nèi)設(shè)置有篩體，積水缸內(nèi)滑動(dòng)連接有滑塊，滑塊連接有動(dòng)力桿；通過驅(qū)動(dòng)裝置拉動(dòng)動(dòng)力桿，動(dòng)力桿帶動(dòng)滑塊沿積水缸上下移動(dòng)，滑塊位于篩體的下方；滑塊上設(shè)置有下向單向閥；上提滑塊時(shí)，下向單向閥開啟，積水流入積水缸中；滑塊向下滑動(dòng)，下向單向閥關(guān)閉，上向單向閥開啟，積水缸中的水被擠壓到排水管中并排出；本裝置動(dòng)力足排水完全，對(duì)封孔質(zhì)量沒有影響，對(duì)抽采系統(tǒng)內(nèi)瓦斯?jié)舛葲]有影響；解決了下向瓦斯抽采鉆孔的排水問題。

技術(shù)研發(fā)人員：羅明坤,何健,高振勇,趙新華,周厚權(quán),樊耀廣,袁德權(quán),秦貴成,張寶,田新亮,蔣雯吉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：潞安化工集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6