CN119531931B - 煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法，包括支护筛管，支护筛管包括多个筛管固定板，相邻的两个筛管固定板分别通过筛管活动件连接；阻尼组件，阻尼组件与筛管固定板滑动连接，阻尼组件用于对煤层瓦斯抽采钻孔进行防塌支护；伸缩控制组件，中心管通过多个伸缩控制组件分别与多个阻尼组件连接。本发明利用伸缩控制组件可对筛管固定板等结构的位置进行调节，使得支护筛管可进行伸缩，从而便于将支护筛管放入煤层瓦斯抽采钻孔内，支护筛管可进行展开，支护筛管展开过程中，阻尼组件先与煤层钻孔壁接触并对煤层产生二次应力扰动，有利于瓦斯抽采，当支护筛管完全展开，阻尼组件已插入煤层中，能够降低煤层对筛管等结构的破坏，对煤层瓦斯抽采钻孔起到支护作用。

Description

煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法

技术领域

本发明涉及煤层瓦斯抽采领域，尤其涉及煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法。

背景技术

煤层瓦斯是从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高，瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态，在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程，另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。开采煤层时，煤体受到破坏或采动影响，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间。

由于在高瓦斯松软煤层中煤体较软，长距离定向钻孔在成孔后往往易出现塌孔的现象，造成钻孔堵塞，甚至报废，严重制约井下瓦斯的高效抽采，影响矿井安全生产，为对不同煤层、不同工作面、不同应力环境下的钻孔塌孔现象进行防治，塌孔防治技术及方法的创新升级显得极为重要，在已授权的中国实用新型专利“公告号：CN214660327U，名称：煤层瓦斯抽采钻孔用支护装置”中，其通过于支架主体上设置止回组件，在支脚弹出支撑于钻孔内时，止回组件处于打开状态并置于支脚与支架主体之间，在支脚向收纳槽转动时，受止回组件限制卡置在收纳槽外部，有效防止支撑于钻孔内的支脚收缩回收纳槽，确保支脚于钻孔内的有效支撑，防止钻孔坍塌，保证瓦斯抽采工作的顺利进行，但是上述申请中，支脚在钻孔内难以打开困难，且支撑性能较差，结构强度低，煤层对支护装置的作用力较大，容易损坏支护装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的安装困难且支护性能差的缺陷，提供煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本发明提供煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法，包括支护筛管，所述支护筛管包括多个筛管固定板，相邻的两个所述筛管固定板分别通过筛管活动件连接；

阻尼组件，所述筛管固定板内侧设置有多个阻尼组件，所述阻尼组件与筛管固定板滑动连接，所述阻尼组件用于对煤层瓦斯抽采钻孔进行防塌支护；

中心管，所述中心管设置于筛管固定板内侧；

伸缩控制组件，所述中心管通过多个伸缩控制组件分别与多个阻尼组件连接。

在本技术方案中，利用伸缩控制组件可对筛管固定板等结构的位置进行调节，使得支护筛管可进行伸缩，从而便于将支护筛管放入煤层瓦斯抽采钻孔内，利用伸缩控制组件可对支护筛管可进行展开，阻尼组件先与煤层钻孔壁接触并对煤层产生二次应力扰动，有利于瓦斯抽采，当支护筛管完全展开，阻尼组件已插入煤层中，能够降低煤层对筛管等结构的破坏，对煤层瓦斯抽采钻孔起到支护作用。

较佳地，所述筛管活动件包括伸展板和防脱板，所述伸展板两侧均连接有防脱板，两个所述防脱板分别与两个筛管固定板滑动连接。

在本技术方案中，利用筛管活动件可活动连接两个筛管固定板。

较佳地，所述筛管固定板两侧均开设有活动腔，所述防脱板设置在活动腔内。

在本技术方案中，利用防脱板可防止伸展板从筛管固定板内脱出。

较佳地，所述伸展板开设有多个连通口。

在本技术方案中，煤层瓦斯等通过连通口进入支护筛管内。

较佳地，所述阻尼组件包括防出板和阻尼块，所述防出板一侧连接有多个阻尼块；

所述筛管固定板开设有伸缩口，所述阻尼块一端通过伸缩口延伸至筛管固定板外侧。

在本技术方案中，利用阻尼组件可增加支护筛管与煤层的接触面积，可对将防护筛管支撑在钻孔内。

较佳地，所述阻尼块包裹在支撑骨架外侧，所述支撑骨架一侧与防出板一侧连接；

所述伸缩口处连接有定位柱，所述定位柱表面与支撑骨架可滑动的贯穿连接。

在本技术方案中，利用定位柱使阻尼块可在筛管固定板处进行移动，同时也可带动筛管固定板进行移动。

较佳地，所述伸缩控制组件包括螺纹轴，所述螺纹轴设置于中心管内侧，所述螺纹轴表面螺纹连接有多个移动板；

所述移动板侧面设置有多个呈环形阵列分布的控制柱，所述控制柱两端分别转动连接有转动架；

其中一侧的所述转动架连接于移动板侧面，另一侧的所述转动架连接于防出板一侧。

在本技术方案中，利用伸缩控制组件可带动阻尼组件和筛管固定板等结构进行移动，使筛管固定板和阻尼组件可进行伸展和收缩。

较佳地，所述中心管内壁连接有多个支撑板，所述螺纹轴表面与支撑板可转动的贯穿连接。

在本技术方案中，利用支撑板可对螺纹轴进行支撑。

较佳地，相邻两个所述筛管固定板通过拆装机构连接，所述拆装机构包括多个拆装组件和随动组件，相邻两个拆装组件通过随动组件连接，所述拆装组件两侧分别与两个筛管固定板可拆卸的连接；

所述拆装组件包括固定架，所述固定架的截面呈H型结构，所述固定架和阻尼组件外侧通过多个拆装螺栓可拆卸的连接；

所述随动组件包括伸缩支柱，所述伸缩支柱两端分别与两个固定架侧面可滑动的贯穿连接，所述固定架两侧分别设置有弹性遮挡带，所述弹性遮挡带两端分别与固定架侧面连接；

所述随动组件还包括异形柱，所述中心管一端连接有异形柱，所述中心管另一端开设有异形槽。

在本技术方案中，利用拆装机构可完成相邻支护筛管之间的安装和拆卸，便于改变支护装置的长度，便于支护装置的使用、运输和存储。

所述支护方法包括如下操作步骤：

步骤一、长度控制，根据煤层瓦斯抽采钻孔的长度，依次连接多个筛管固定板，形成对应长度的支护筛管，连接时，将两个支护筛管放置在固定架内，此时调整中心管和固定架的角度，使一个中心管处的异形柱安装至另一个中心管处的异形槽内，然后依次安装多个拆装螺栓，完成两个支护筛管的连接，然后依次连接多个支护筛管，形成对应长度的支护筛管；

步骤二、放置支护筛管，将支护筛管下放至煤层瓦斯抽采钻孔内；

步骤三、防塌支护，拉动螺纹轴，从而带动移动板移动，配合转动架使控制柱向筛管固定板外侧移动，此时可带动防出板向筛管固定板外侧移动，进而带动支撑骨架和阻尼块向筛管固定板外侧移动，将阻尼块伸出筛管固定板，然后继续带动筛管固定板向外侧移动，从而将多个筛管固定板伸展开，筛管固定板移动时，使多个阻尼组件分别向外侧移动，此时可使伸展板露出，最终阻尼块插入煤体中，筛管固定板与煤层瓦斯抽采钻孔壁紧密接触。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明利用伸缩控制组件可对筛管固定板等结构的位置进行调节，使得支护筛管可进行伸缩，从而便于将支护筛管放入煤层瓦斯抽采钻孔内，利用伸缩控制组件可对支护筛管可进行展开，支护筛管展开过程中，阻尼组件先与煤层钻孔壁接触并对煤层产生二次应力扰动，有利于瓦斯抽采，当支护筛管完全展开，阻尼组件已插入煤层中，能够降低煤层对筛管等结构的破坏，对煤层瓦斯抽采钻孔起到支护作用。

附图说明

图1为本发明实施例的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的结构示意图。

图2为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的整体收缩状态侧视结构示意图。

图3为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的整体展开状态侧视结构示意图。

图4为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的整体内部结构示意图。

图5为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的伸缩控制组件收纳状态剖视结构示意图。

图6为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的阻尼组件剖视结构示意图。

图7为图1所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的拆装组件和随动组件剖视结构示意图。

图8为图4所示的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的A处局部放大结构示意图。

附图标记说明

1、筛管固定板；

2、筛管活动件；21、伸展板；22、防脱板；

3、阻尼组件；31、防出板；32、阻尼块；33、支撑骨架；34、定位柱；

4、中心管；

5、伸缩控制组件；51、螺纹轴；52、移动板；53、控制柱；54、转动架；55、支撑板；

6、拆装组件；61、固定架；62、拆装螺栓；

7、随动组件；71、伸缩支柱；72、弹性遮挡带；73、异形柱；74、异形槽。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

图1至图8所示为本发明煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法的实施例的结构示意图。煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置及支护方法包括支护筛管，所述支护筛管包括多个筛管固定板1，相邻的两个所述筛管固定板1分别通过筛管活动件2连接；

阻尼组件3，所述筛管固定板1内侧设置有多个阻尼组件3，所述阻尼组件3与筛管固定板1滑动连接，所述阻尼组件3用于对煤层瓦斯抽采钻孔进行防塌支护；

中心管4，所述中心管4设置于筛管固定板1内侧；

伸缩控制组件5，所述中心管4通过多个伸缩控制组件5分别与多个阻尼组件3连接。

在本技术方案中，利用伸缩控制组件5可对筛管固定板1等结构的位置进行调节，使得支护筛管可进行伸缩，从而便于将支护筛管放入煤层瓦斯抽采钻孔内，利用伸缩控制组件5可对支护筛管可进行展开，此时利用阻尼组件3与煤层钻孔壁接触，利用阻尼组件3对煤层压力进行二次扰动，有利于瓦斯抽采，并能够降低煤层对筛管固定板1等结构的破坏，对煤层瓦斯抽采钻孔起到支护作用。

所述筛管活动件2包括伸展板21和防脱板22，所述伸展板21两侧均连接有防脱板22，两个所述防脱板22分别与两个筛管固定板1滑动连接。

在本技术方案中，利用筛管活动件2可活动连接两个筛管固定板1。

所述筛管固定板1两侧均开设有活动腔，所述防脱板22设置在活动腔内。

在本技术方案中，利用防脱板22可防止伸展板21从筛管固定板1内脱出。

所述伸展板21开设有多个连通口。

在本技术方案中，煤层瓦斯等通过连通口进入支护筛管内。

在使用时，筛管固定板1随阻尼组件3和伸缩控制组件5的控制进行移动，从而使筛管固定板1可对伸展板21进行收纳和吐出，从而完成支护筛管的收缩和伸展。

所述阻尼组件3包括防出板31和阻尼块32，所述防出板31一侧连接有多个阻尼块32；

所述筛管固定板1开设有伸缩口，所述阻尼块32一端通过伸缩口延伸至筛管固定板1外侧。

在本技术方案中，利用阻尼组件3可增加支护筛管与煤层的接触面积，可对将防护筛管支撑在钻孔内。

使用时，当钻孔内煤层对支护筛管有作用力时，阻尼块32可降低对筛管的破坏，起到支护作用，且两个相反方向的阻尼块32可以互为支撑。

阻尼块32可增加支护筛管与煤层的接触面积，增大瓦斯的抽采效率。

所述阻尼块32包裹在支撑骨架33外侧，所述支撑骨架33一侧与防出板31一侧连接；

所述伸缩口处连接有定位柱34，所述定位柱34表面与支撑骨架33可滑动的贯穿连接。

在本技术方案中，利用定位柱34使阻尼块32可在筛管固定板1处进行移动，同时也可带动筛管固定板1进行移动。

使用时，支护筛管送入煤层瓦斯抽采钻孔内后，伸缩控制组件5控制防出板31移动，从而带动阻尼块32和支撑骨架33向筛管固定板1外侧移动，阻尼块32露出筛管固定板1后，防出板31继续推动筛管固定板1和定位柱34同向移动，从而完成支护筛管的伸展；

收缩时，利用相反的方式即可，收缩的支护筛管可便于送入煤层瓦斯抽采钻孔内。

所述伸缩控制组件5包括螺纹轴51，所述螺纹轴51设置于中心管4内侧，所述螺纹轴51表面螺纹连接有多个移动板52；

所述移动板52侧面设置有多个呈环形阵列分布的控制柱53，所述控制柱53两端分别转动连接有转动架54；

其中一侧的所述转动架54连接于移动板52侧面，另一侧的所述转动架54连接于防出板31一侧。

在本技术方案中，利用伸缩控制组件5可带动阻尼组件3和筛管固定板1等结构进行移动，使筛管固定板1和阻尼组件3可进行伸展和收缩。

所述中心管4内壁连接有多个支撑板55，所述螺纹轴51表面与支撑板55可转动的贯穿连接。

在本技术方案中，利用支撑板55可对螺纹轴51进行支撑。

使用时，拉动螺纹轴51，从而带动移动板52移动，此时在转动架54的配合下可带动控制柱53向外侧移动，从而可带动防出板31移动，进而可控制筛管固定板1的伸展和收缩。

相邻两个所述筛管固定板1通过拆装机构连接，所述拆装机构包括多个拆装组件6和随动组件7，相邻两个拆装组件6通过随动组件7连接，所述拆装组件6两侧分别与两个筛管固定板1可拆卸的连接；

所述拆装组件6包括固定架61，所述固定架61的截面呈H型结构，所述固定架61和阻尼组件3外侧通过多个拆装螺栓62可拆卸的连接；

所述随动组件7包括伸缩支柱71，所述伸缩支柱71两端分别与两个固定架61侧面可滑动的贯穿连接，所述固定架61两侧分别设置有弹性遮挡带72，所述弹性遮挡带72两端分别与固定架61侧面连接；

所述随动组件7还包括异形柱73，所述中心管4一端连接有异形柱73，所述中心管4另一端开设有异形槽74。

在本技术方案中，利用拆装机构可完成相邻支护筛管之间的安装和拆卸，便于改变支护装置的长度，便于支护装置的使用、运输和存储。

使用时，根据煤层瓦斯抽采钻孔的长度，使两侧的筛管固定板1分别放置在固定架61两侧，此时一个中心管4处的异形柱73安装至另一个中心管4处的异形槽74内，然后依次安装多个拆装螺栓62，连接筛管固定板1和固定架61，完成两个支护筛管之间的连接，然后利用相同的方式依次可连接多个支护筛管，从而可改变支护装置的长度。

所述支护方法包括如下操作步骤：

步骤一、长度控制，根据煤层瓦斯抽采钻孔的长度，依次连接多个筛管固定板1，形成对应长度的支护筛管，连接时，将两个支护筛管放置在固定架61内，此时调整中心管4和固定架61的角度，使一个中心管4处的异形柱73安装至另一个中心管4处的异形槽74内，然后依次安装多个拆装螺栓62，完成两个支护筛管的连接，然后依次连接多个支护筛管，形成对应长度的支护筛管；

步骤二、放置支护筛管，将支护筛管下放至煤层瓦斯抽采钻孔内；

步骤三、防塌支护，拉动螺纹轴51，从而带动移动板52移动，配合转动架54使控制柱53向筛管固定板1外侧移动，此时可带动防出板31向筛管固定板1外侧移动，进而带动支撑骨架33和阻尼块32向筛管固定板1外侧移动，将阻尼块(32)伸出筛管固定板1，然后继续带动筛管固定板1向外侧移动，从而将多个筛管固定板1伸展开，筛管固定板1移动时，使多个阻尼组件3分别向外侧移动，此时可使伸展板21露出，最终阻尼块32插入煤体中，筛管固定板1与煤层瓦斯抽采钻孔壁紧密接触。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：包括支护筛管，所述支护筛管包括多个筛管固定板(1)，相邻的两个所述筛管固定板(1)分别通过筛管活动件(2)连接；

所述筛管活动件(2)包括伸展板(21)和防脱板(22)，所述伸展板(21)两侧均连接有防脱板(22)，两个所述防脱板(22)分别与两个筛管固定板(1)滑动连接；

阻尼组件(3)，所述筛管固定板(1)内侧设置有多个阻尼组件(3)，所述阻尼组件(3)与筛管固定板(1)滑动连接，所述阻尼组件(3)用于对煤层瓦斯抽采钻孔进行防塌支护；

所述阻尼组件(3)包括防出板(31)和阻尼块(32)，所述防出板(31)一侧连接有多个阻尼块(32)；

所述筛管固定板(1)开设有伸缩口，所述阻尼块(32)一端通过伸缩口延伸至筛管固定板(1)外侧；

中心管(4)，所述中心管(4)设置于筛管固定板(1)内侧；

伸缩控制组件(5)，所述中心管(4)通过多个伸缩控制组件(5)分别与多个阻尼组件(3)连接；

所述伸缩控制组件(5)包括螺纹轴(51)，所述螺纹轴(51)设置于中心管(4)内侧，所述螺纹轴(51)表面螺纹连接有多个移动板(52)；

所述移动板(52)侧面设置有多个呈环形阵列分布的控制柱(53)，所述控制柱(53)两端分别转动连接有转动架(54)；

其中一侧的所述转动架(54)连接于移动板(52)侧面，另一侧的所述转动架(54)连接于防出板(31)一侧。

2.如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：所述筛管固定板(1)两侧均开设有活动腔，所述防脱板(22)设置在活动腔内。

3.如权利要求2所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：所述伸展板(21)开设有多个连通口。

4.如权利要求3所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：所述阻尼块(32)包裹在支撑骨架(33)外侧，所述支撑骨架(33)一侧与防出板(31)一侧连接；

所述伸缩口处连接有定位柱(34)，所述定位柱(34)表面与支撑骨架(33)可滑动的贯穿连接。

5.如权利要求4所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：所述中心管(4)内壁连接有多个支撑板(55)，所述螺纹轴(51)表面与支撑板(55)可转动的贯穿连接。

6.如权利要求5所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置，其特征在于：相邻两个所述筛管固定板(1)通过拆装机构连接，所述拆装机构包括多个拆装组件(6)和随动组件(7)，相邻两个拆装组件(6)通过随动组件(7)连接，所述拆装组件(6)两侧分别与两个筛管固定板(1)可拆卸的连接；

所述拆装组件(6)包括固定架(61)，所述固定架(61)的截面呈H型结构，所述固定架(61)和阻尼组件(3)外侧通过多个拆装螺栓(62)可拆卸的连接；

所述随动组件(7)包括伸缩支柱(71)，所述伸缩支柱(71)两端分别与两个固定架(61)侧面可滑动的贯穿连接，所述固定架(61)两侧分别设置有弹性遮挡带(72)，所述弹性遮挡带(72)两端分别与固定架(61)侧面连接；

所述随动组件(7)还包括异形柱(73)，所述中心管(4)一端连接有异形柱(73)，所述中心管(4)另一端开设有异形槽(74)。

7.如权利要求6所述的煤层瓦斯抽采钻孔防塌支护装置支护过程中采用的支护方法，其特征在于：所述支护方法包括如下操作步骤：

步骤一、长度控制，根据煤层瓦斯抽采钻孔的长度，依次连接多个筛管固定板(1)，形成对应长度的支护筛管，连接时，将两个支护筛管放置在固定架(61)内，此时调整中心管(4)和固定架(61)的角度，使一个中心管(4)处的异形柱(73)安装至另一个中心管(4)处的异形槽(74)内，然后依次安装多个拆装螺栓(62)，完成两个支护筛管的连接，然后依次连接多个支护筛管，形成对应长度的支护筛管；

步骤二、放置支护筛管，将支护筛管下放至煤层瓦斯抽采钻孔内；

步骤三、防塌支护，拉动螺纹轴(51)，从而带动移动板(52)移动，配合转动架(54)使控制柱(53)向筛管固定板(1)外侧移动，此时可带动防出板(31)向筛管固定板(1)外侧移动，进而带动支撑骨架(33)和阻尼块(32)向筛管固定板(1)外侧移动，将阻尼块(32)伸出筛管固定板(1)，然后继续带动筛管固定板(1)向外侧移动，从而将多个筛管固定板(1)伸展开，筛管固定板(1)移动时，使多个阻尼组件(3)分别向外侧移动，此时可使伸展板(21)露出，最终阻尼块(32)插入煤体中，筛管固定板(1)与煤层瓦斯抽采钻孔壁紧密接触。