一种探放水随钻孔口套管及方法与流程

本发明属于探放水钻探工程，特别涉及一种探放水随钻孔口套管及方法。

背景技术：

1、水害作为煤矿五大自然灾害之一，严重威胁着煤矿的安全生产。各级事故通报表明，透水事故是主要的重特大事故类型之一。近年来，煤矿透水事故的频繁发生，无不在警示着我们煤矿探放水的重要性。煤矿探放水钻孔施工工艺是煤矿防治水害的重要措施之一，煤矿探放水钻孔施工工艺流程主要包括开孔、下放孔口管、注浆固接、钻孔和封孔。

2、现有技术中探放水随钻孔口套管，通常是在随钻短节后部连接孔口套管，常规套管仅仅是符合钻探规程和强度的要求的管件，开孔后需要专门注浆固结流程，通过注浆固结，将孔口套管固定于裸孔中；此种操作，占用了极高比率的总施工时间，导致施工效率低下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种探放水随钻孔口套管及方法，以解决现有技术中的随钻孔口套管需要通过注浆固结的方式固定在裸孔中，导致延长施工时间，降低施工效率的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

3、一种探放水随钻孔口套管，包括套管总成和钻杆总成；

4、所述的套管总成包括依次连接的套管钻头、随钻短节、至少一个稳固管件、至少一个第一多通道套管和第二多通道套管。

5、所述的钻杆总成包括依次连接的钻头、随钻钻杆和多根钻杆；所述的钻杆总成穿过套管总成内部；所述的钻头伸出套管钻头前端；所述的随钻钻杆位于随钻短节内部。

6、所述的稳固管件通过扭矩传递管件与第一多通道套管同轴且固定连接；所述的稳固管件外壁上开设有环形的安装槽，所述的安装槽内部安装有膨胀稳固管；所述的膨胀稳固管采用弹性材料；所述的稳固管件侧壁内部开设有至少一个液压通道，所有所述的液压通道均沿轴向延伸并与安装槽连通。

7、所述的稳固管件侧壁内部沿轴向开设有至少一个贯通的注浆通道。

8、所有所述的注浆通道和液压通道均独立设置。

9、所有所述的第一多通道套管和第二多通道套管上均开设有与稳固管件对应的注浆通道和液压通道。

10、相邻的稳固管件、第一多通道套管和第二多通道套管之间的注浆通道和液压通道均一一对应地密封连接。

11、本发明还具有以下特征：

12、进一步地，所有所述的第一多通道套管和第二多通道套管之间均通过快速接头连接。

13、所述的第二多通道套管上设置有液压连接件；所述的液压连接件上对应位置设置有液压接头和注浆接头；所述的第二多通道套管通过液压连接件与外部液压装置和外部注浆装置对应连接。

14、进一步地，所述的稳固管件数量大于时，所有所述的稳固管件串联设置，所有稳固管件的液压通道均连通；

15、其中，位于最后端的稳固管件的后部设置有扭矩传递管件。

16、进一步地，所述的稳固管件管壁内部相对开设有2个液压通道和2个注浆通道。

17、进一步地，所有所述的注浆通道内均对应安装有一个注浆管；

18、所有所述的液压通道内均对应安装有一个液力输送管。

19、进一步地，所述的随钻短节内部设置有扭矩传递内扣，所述的扭矩传递内扣中部开设有贯通的连接孔；所述的连接孔为棱柱形，并沿随钻短节轴向延伸；

20、所述的连接孔内能够穿入随钻钻杆；所述的随钻钻杆前部设置有扭矩传递块；所述的扭矩传递块与该贯通孔形状匹配；所述的扭矩传递内扣与随钻钻杆之前的连接方式为间隙配合；

21、所述的随钻钻杆后部固定设置有导向限位块；所述的导向限位块上开设有螺旋形的转动槽，所述的转动槽沿随钻钻杆轴向延伸；所述的转动槽两端均开放设置；

22、所述的扭矩传递内扣内壁上固定连接有至少一个导向轴销，所述的导向轴销能够进入的转动槽内部，并能够通过转动槽与导向限位块进行相对移动；

23、所述的扭矩传递块上设置有限位加固板；

24、所述的转动槽末端与导向轴销接触时，所述的随钻钻杆前端正对连接孔后端；所有所述的导向轴销均通过固定块与扭矩传递内扣内壁固定连接。

25、进一步地，所述的扭矩传递内扣前部开设有四棱柱形的连接孔，后部为向随钻短节内壁倾斜的斜面；

26、所述的扭矩传递块前端形状与扭矩传递内扣后部形状相匹配。

27、进一步地，所述的稳固管件上滑动套装有一个压缩弹簧；

28、所有所述的液力输送管均连通至液力活塞一端；所有所述的液力活塞另一端均与压缩弹簧端部对应位置连接；所述的压缩弹簧另一端与膨胀稳固管相连；

29、所述的压缩弹簧另一端与膨胀稳固管稳定件相连；

30、所述的膨胀稳固管稳定件为套装在稳固管件上的管状结构，膨胀稳固管稳定件上开设有安装槽，所述的膨胀稳固管前端嵌装在该安装槽内；

31、所述的膨胀稳固管后端与扭矩传递管件相接触；所述的扭矩传递管件与稳固管件相接触的位置上开设有沿轴向延伸的贯通槽，膨胀稳固管稳定件后端能够进入该贯通槽内部。

32、进一步地，所有所述的稳固管件的管壁内部开设有多个均匀分布且贯通设置的排气孔；所有所述的排气孔均沿稳固管件径向延伸且分别连通至对应的注浆通道；

33、所有所述的排气孔内均通过垫片密封安装有一个堵头，所述的堵头与对应的排气孔之间的连接方式为过盈配合。

34、一种探放水随钻孔口套管的使用方法，该方法基于权利要求所述的探放水随钻孔口套管，包括以下步骤：

35、步骤1，设计钻孔轨迹、多通道套管深度、提钻角度α和钻进角度β；

36、步骤2，安装随钻短节、钻头、随钻钻杆和一根钻杆；

37、步骤3，使用外部装置带动钻杆沿着设计好的钻孔轨迹进行回转钻进，进而带动钻头进行钻进；

38、步骤4，当随钻短节的/进入钻孔时停止钻进，连接稳固管件；同时，在上一根钻杆后部再连接一根钻杆；

39、步骤5，当稳固管件的/进入钻孔时停止钻进，连接一根第一多通道套管；同时，在上一根钻杆后部再连接一根钻杆；

40、步骤6，在上一根多通道套管的/进入钻孔时停止钻进，再连接一根多通道套管；同时，在上一根钻杆后部再连接一根钻杆；

41、步骤7，判断钻探过程中是否探到矿井水；

42、若是，使用外部液压装置输出液压，令稳固管件的膨胀稳固管的膨胀，使用外部的注浆装置进行注浆，直至浆液固结后进入步骤；

43、若不是，使用外部液压装置输出液压，令稳固管件的膨胀稳固管的膨胀，令所述的探放水随钻孔口套管固定在钻孔中，直至所有多通道套管连接稳固后进入步骤；

44、步骤8，重复步骤6-7，直至距离孔口套管深度设计要求仅差最后一根钻杆时，连接一根第二多通道套管；同时，在上一根钻杆后部再连接一根钻杆；

45、步骤9，使用外部装置将所有钻杆旋转β角度后继续钻进，直至达到设计孔深；

46、步骤10，使用外部装置按照提钻角度α，提拉所有钻杆；

47、步骤11，当提拉所有钻杆至多通道套管设计深度时，旋转－α，提出所有钻杆；同时，使用随钻短节提出套管总成和钻头；

48、步骤12，回收所有部件。

49、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

50、(ⅰ)本发明的探放水随钻孔口套管，在随钻短节后方设置有能够传递扭矩的稳固管件，在稳固管件侧壁上开设有注浆通道和液力通道；在钻探过程中探到矿井水时，还能够进行常规的注浆，使浆液固结在孔内，不影响正常施工进度。在钻探过程中未探到矿井水时，通过外部装置向液力通道传递液压，进而挤压膨胀稳固管，使膨胀稳固管径向膨胀变大，最终使稳固管件固定在裸孔中，代替原本的浆液固结，节省了大量时间，提升施工效率。此外，通过多个第一多通道套管和第二多通道套管的组合形式，实现了套管总成和钻杆总成共同钻进、提升钻进效率的同时，在钻进和回收时都更加便捷，进一步提升了施工效率。

51、(ⅱ)本发明的探放水随钻孔口套管，通过在随钻短节外管前部设置扭矩连接端件，为钻头传递扭矩进行钻探作业。在随钻短节外管内部的导向轴销与导向限位块配合，带动随钻钻杆转动至正对连接孔的位置上，使其能够进入连接孔内部，最终使随钻钻杆能够带动随钻短节转动。在需要回收随钻短节时，只需要限制随钻钻杆周向转动，此时导向轴销无法与导向限位块产生相对转动，拉动随钻钻杆即可完成回收。通过纯机械式的配合方式，简化了结构的同时有效实现钻探功能，减少装卸所需要的时间，保证整体施工效率，适于工业上大规模使用与推广。