一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置及方法

技术特征：
1.一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置，其特征在于：包括钻具系统和柔性护孔系统；所述钻具系统包括钻头(4)和钻杆(3)；所述钻头(4)安装在钻杆(3)的首端；所述钻头(4)具有中心孔道；所述中心孔道与钻杆(3)的内腔连通；所述柔性护孔系统包括前端固定装置(5)、注水支撑管(6)和柔性护孔支架(9)；所述注水支撑管(6)的管壁上设置有注水孔；所述注水支撑管(6)的首端连接固定有前端固定装置(5)，尾端与液压泵联通；所述前端固定装置(5)具有支撑钩爪；所述支撑钩爪采用压簧结构；所述注水支撑管(6)布置在钻杆(3)的内腔中；所述前端固定装置(5)布置在钻头(4)的中心孔道中；所述前端固定装置(5)的支撑钩爪与中心孔道的内壁卡合；所述柔性护孔支架(9)为网套结构物；所述柔性护孔支架(9)包括沿纵向依次排列的若干环状支撑管；每根环状支撑管包括若干单元波，单元波沿周向依次排列；相邻两根环状支撑管呈镜面对称分布；相邻两根环状支撑管相对的两个波峰之间固定连接；相邻两根环状支撑管的内腔连通；若干环状支撑管的内腔构成管网结构；在非工作状态下，呈紧缩状态的柔性护孔支架(9)套设在注水支撑管(6)的管身上；所述注水孔与柔性护孔支架(9)的管网内腔连通；工作时，钻具系统将柔性护孔系统输送至预设部位；推动注水支撑管(6)，前端固定装置(5)从钻头(4)的中心孔道伸出；支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中；退出钻具系统；液压泵向注水支撑管(6)内注入高压水；所述柔性护孔支架(9)充压膨胀扩张，对钻孔进行支撑；抽采完成后，柔性护孔支架(9)卸压收缩。2.根据权利要求1所述的一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置，其特征在于：所述柔性护孔支架(9)的网眼根据碎软煤层的破碎程度选择。3.根据权利要求1所述的一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置，其特征在于：所述注水支撑管(6)由若干段支撑管拼接制得；每段支撑管上对应设置有柔性护孔支架(9)。4.根据权利要求1所述的一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置，其特征在于：所述柔性护孔支架(9)采用硅青铜弹性合金制成。5.根据权利要求1所述的一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置，其特征在于：所述注水支撑管(6)的注水孔与柔性护孔支架(9)的管网内腔通过注水承压软管连通。6.一种根据权利要求3所述的系统的碎软煤层抽采钻孔柔性护孔方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据矿井瓦斯测定数据，在待施工区域施工考察孔；其中，考察孔的孔径与抽采钻孔保持一致；每施工1m，收集钻屑，统计粒径；2)依据工作面防突设计，施工抽采钻孔；根据不同深度钻屑粒径分布，分段选择不同孔径柔性护孔支架；3)钻具系统将柔性护孔系统输送至预设部位后；推动注水支撑管(6)；前端固定装置(5)从钻头(4)的中心孔道伸出；支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中；4)退出钻具系统；液压泵向注水支撑管(6)内注入高压水；所述柔性护孔支架(9)充压膨胀扩张，对钻孔进行支撑；5)清理抽采钻孔内的小粒径煤屑；6)柔性支架末端连接封孔套管10，套管直径略大于收缩支架直径。支架展开后，在封孔套管内粘土进行短期封孔，套管外用混凝土进行永久封孔并连接瓦斯抽采管，进行瓦斯抽
采。7)抽采达标后，将柔性护孔系统回收。停止向柔性支架内注入高压水，支架卸压后回弹恢复收缩状态后，断开套管与瓦斯抽采管之间的连接，破除封孔套管内短期封孔，将柔性支架及注水支撑管从封孔套管中取出，实现柔性护孔系统回收，并对钻孔进行永久封孔。7.根据权利要求6所述的一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔方法，其特征在于：步骤5)中，将喷水管伸入抽采钻孔内；喷水管向抽采钻孔内注水清理从网孔中落下的小粒径煤屑。

技术总结
发明提供一种碎软煤层抽采钻孔柔性护孔装置及方法。该装置包括钻具系统和柔性护孔系统。工作时，钻具系统将柔性护孔系统输送至预设部位。推动注水支撑管，前端固定装置从钻头的中心孔道伸出。支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中。退出钻具系统。液压泵向注水支撑管内注入高压水。注水承压水囊充压膨胀。所述柔性护孔支架扩张，对钻孔进行支撑。抽采完成后，柔性护孔支架卸压收缩。柔性护孔支架可实现钻孔完孔后的快速护孔；柔性护孔支架的展开程度由支架弹性收缩力、注入水压以及外部护孔应力决定，三力达到平衡时支架动态平衡，此时柔性支架的展开程度随钻孔形状的改变而改变，自适应不同的钻孔环节，实时与孔壁贴合。实时与孔壁贴合。实时与孔壁贴合。


技术研发人员：邹全乐 刘涵 马腾飞 张碧川 孔繁杰 王鑫 江城子 赵佳佳
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/6/24