本發(fā)明屬于煤礦安全生產(chǎn)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深水平、高地應力揭煤鉆孔施工裝置及方法。

背景技術(shù)：

揭煤鉆孔的施工主要用于預抽揭煤區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯，使巷道揭煤工作中的煤層突出危險程度降到最低。對于揭煤區(qū)域內(nèi)的煤層瓦斯抽采是預防揭煤期間瓦斯突出的重要工作，鉆孔施工質(zhì)量的好壞，直接影響到揭煤抽采效果。在鉆孔施工過程中，前期準備不足；施工過程中，對遇到的新問題不能有效應對，都會使整個鉆孔施工在質(zhì)量上不能保障，在工期造成拖延。在進行深水平、高地應力揭煤鉆孔施工過程中，由于巖層壓力較大，容易破碎，采用一般工藝鉆孔時，鉆頭一旦抽出孔壁就很容易垮塌，導致無法正常下管，有時往往要反復進行多次鉆孔才能順利的將套管下放到位，嚴重影響生產(chǎn)施工效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠防止下管時鉆孔孔壁垮塌的深水平、高地應力揭煤鉆孔施工裝置及方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種深水平、高地應力揭煤鉆孔施工裝置，包括鉆頭，所述鉆頭中心具有一通孔，所述鉆頭前端設有能夠使通孔前端孔口開啟或閉合的活動門；所述鉆頭后端通過空心鉆桿與鉆機相連，所述鉆桿的中心孔與鉆頭的通孔連通，構(gòu)成供套管穿過的通道。

優(yōu)選的，鉆頭前端沿圓周方向均勻間隔設置有多個鉆齒；所述活動門的一端與鉆頭的環(huán)形端面鉸接，所述活動門的前端也設有鉆齒。

優(yōu)選的，所述活動門為桿狀結(jié)構(gòu)，鉆頭前端的環(huán)形端面上設有兩個對稱的凹槽，活動門的兩端分別置于兩個凹槽內(nèi)，活動門的其中一端與凹槽的側(cè)壁鉸接，另一端與凹槽側(cè)壁之間設有定位彈珠。

優(yōu)選的，所述鉆桿的外環(huán)面上設有螺旋形凸脊。

優(yōu)選的，所述鉆頭的環(huán)形側(cè)壁上沿圓周方向開設有多個注水孔。

一種深水平、高地應力揭煤鉆孔施工方法，包括：

在巷道或井筒內(nèi)布設供水、供風、排水、排風管路；

將鉆頭與鉆桿固定連接，并將鉆桿與鉆機主軸固定；

啟動鉆機，沿預定方向開始鉆孔，鉆頭持續(xù)進給，直至穿透整個煤層并向前延伸一段距離；

將套管穿入鉆桿的中心孔，套管前端將鉆頭上的活動門頂開，并從鉆頭前端穿出；套管前端到達孔底后，保持套管不動，將鉆桿連同鉆頭一塊抽出，使套管留在鉆孔內(nèi)對孔壁進行支護；

在鉆孔孔口處設置抽采管，抽采管套在套管外部，抽采管上端與抽氣泵連通，抽采管的外壁與鉆孔的孔壁之間設置上下兩個彈性封孔膠囊，并對兩彈性封孔膠囊以及兩彈性封孔膠囊之間的空間采用水泥漿灌注填充。

優(yōu)選的，在鉆孔結(jié)束后、套管下放前，可根據(jù)煤層透氣程度選擇性的對煤層進行水力壓裂增透，具體方法為：將鉆桿的中心孔與高壓供水管路連通，對煤層進行持續(xù)注水，直至達到預定壓力，并保壓一端時間后進行排水；所述排水過程為：向鉆孔內(nèi)插入高壓風管，利用風壓將鉆孔內(nèi)的積水排出。

優(yōu)選的，鉆孔孔深過煤層10～15米。

優(yōu)選的，所述注水壓力為15～20MPa。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明利用全程套管護孔工藝，在鉆桿抽出前，就將套管下放到位，很好的預防了巖層破碎導致的鉆孔垮塌，大大提高了抽排鉆孔的施工效率和抽排效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例提供的揭煤鉆孔結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2是本發(fā)明的實施例提供的鉆頭鉆進狀態(tài)立體圖；

圖3是本發(fā)明的實施例提供的鉆頭下管狀態(tài)立體圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。

實施例1

如圖1-3所示，一種深水平、高地應力揭煤鉆孔施工裝置，包括鉆頭10，所述鉆頭10中心具有一通孔，所述鉆頭10前端設有能夠使通孔前端孔口開啟或閉合的活動門12；所述鉆頭10后端通過空心鉆桿11與鉆機相連，所述鉆桿11的中心孔與鉆頭10的通孔連通，構(gòu)成供套管2穿過的通道。

優(yōu)選的，鉆頭10前端沿圓周方向均勻間隔設置有多個鉆齒；所述活動門12的一端與鉆頭10的環(huán)形端面鉸接，所述活動門12的前端也設有鉆齒121。

優(yōu)選的，所述活動門12為桿狀結(jié)構(gòu)，鉆頭10前端的環(huán)形端面上設有兩個對稱的凹槽，活動門12的兩端分別置于兩個凹槽內(nèi)，活動門12的其中一端與凹槽的側(cè)壁鉸接，另一端與凹槽側(cè)壁之間設有定位彈珠122。

優(yōu)選的，所述鉆桿11的外環(huán)面上設有螺旋形凸脊111。

優(yōu)選的，所述鉆頭10的環(huán)形側(cè)壁上沿圓周方向開設有多個注水孔101。

實施例2

如圖1所示，一種深水平、高地應力揭煤鉆孔施工方法，采用所述施工裝置進行鉆孔施工，包括：

在巷道或井筒內(nèi)布設供水、供風、排水、排風管路；

將鉆頭10與鉆桿11固定連接，并將鉆桿11與鉆機主軸固定；

啟動鉆機，沿預定方向開始鉆孔，鉆頭10持續(xù)進給，直至穿透整個煤層并向前延伸一段距離，鉆孔孔深過煤層10～15米，本實施例優(yōu)選12米。

將套管2穿入鉆桿11的中心孔，套管2前端將鉆頭10上的活動門12頂開，并從鉆頭10前端穿出；套管2前端到達孔底后，保持套管2不動，將鉆桿11連同鉆頭10一塊抽出，使套管2留在鉆孔內(nèi)對孔壁進行支護；

在鉆孔孔口處設置抽采管，抽采管套在套管2外部，抽采管上端與抽氣泵連通，抽采管的外壁與鉆孔的孔壁之間設置上下兩個彈性封孔膠囊，并對兩彈性封孔膠囊以及兩彈性封孔膠囊之間的空間采用水泥漿灌注填充。

優(yōu)選的，在鉆孔結(jié)束后、套管2下放前，可根據(jù)煤層透氣程度選擇性的對煤層進行水力壓裂增透，具體方法為：將鉆桿11的中心孔與高壓供水管路連通，對煤層進行持續(xù)注水，直至達到預定壓力，并保壓一端時間后進行排水；所述排水過程為：向鉆孔內(nèi)插入高壓風管，利用風壓將鉆孔內(nèi)的積水排出。所述注水壓力為15～20MPa，本實施例優(yōu)選17MPa。

本發(fā)明利用全程套管護孔工藝，在鉆桿11抽出前，就將套管2下放到位，很好的預防了巖層破碎導致的鉆孔垮塌，大大提高了抽排鉆孔的施工效率和抽排效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。