用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法，包括前端护孔花管、中部护孔花管，用于瓦斯抽采的耐压护孔花管可通过增减中部护孔花管数量来改变长度，以适应不同深度的抽采钻孔；抽采孔钻好后，将前端棱状耐压护孔花管与中部棱状耐压护孔花管通过凸连接件与凹连接件连接，通过钻杆内部伸入抽采孔，中部棱状耐压护孔花管尾部与封孔管相连。本发明专利技术设计新颖，内部设置内支撑可以在高应力条件下进行瓦斯抽采，同时可以根据煤层条件选择不同的内支撑，可以在保证安全的条件下，提高抽采效率。

【技术实现步骤摘要】
用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法
本专利技术属于高应力下煤矿煤层瓦斯抽采
，具体涉及一种用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法。
技术介绍
随着易采煤层的不断减少，煤矿开采条件越来越复杂，地应力也不断增大，在瓦斯抽采时，地应力的作用会使孔壁收缩，并挤压护孔花管，对护孔花管产生较大的横向压力，破坏护孔花管，致使瓦斯抽采通道堵塞，影响瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采浓度，严重影响瓦斯抽采工作进度和煤矿的安全生产，给矿方带来了一定的经济损失。目前使用的护孔花管是一般圆柱状的PVC管，抗压能力低，在高应力条件下容易发生破坏，因此，亟需一种新型的耐压护孔花管，保障抽采工作的顺利进行。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法，该专利技术使用一种新的护孔花管结构，能够提高护孔花管的抗压强度，并且可以通过改变护孔花管的结构特征适应不同的抽采条件，在保证安全抽采的条件下，最大化提高抽采效率。用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，包括前端护孔花管、中部护孔花管，其特征在于所述前端护孔花管、中部护孔花管同轴，前端护孔花管末端与中部护孔花管连接，中部护孔花管之间可相互连接，用于瓦斯抽采的耐压护孔花管可通过增减中部护孔花管数量来改变长度，以适应不同深度的抽采钻孔。用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：所述前端护孔花管包括半开口棱状多孔外管、内支撑，前端护孔花管首端段封闭，尾端设置为具有连接功能的结构，不同的内支撑可适用于不同的抽采孔条件。用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：所述中部护孔花管包括棱状多孔外管、内支撑、凸连接件、凹连接件，凸、凹连接件可相互连接，适用不同深度的抽采孔。.用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管的使用方法，采用上述的用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据煤壁坚固性系数确定护棱状孔花管结构参数；（2）根据所在煤层的埋藏深度确定棱状护孔花管结构参数；（3）选择同时满足（1）（2）条件的棱状护孔花管；用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管的使用方法，其特征在于：步骤（1）确定护孔花管结构参数的具体方式为：当煤层的坚固性系数0.8≥f＞0.5时，使用护孔花管，棱状耐压护孔花管不需要设置内支撑；当煤层的坚固性系数0.5≥f＞0.3时，使用护孔花管，内支撑个数1-4个，棱状耐压封护孔花管内支撑截面面积与棱状耐压护孔花管外管内截面面积的比值0～0.3；当煤层的坚固性系数f≤0.3时，使用护孔花管，内支撑个数不低于1-10个，棱状耐压封护孔花管内支撑截面面积与棱状耐压护孔花管外管内截面面积的比值0～0.7。用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管的使用方法，其特征在于：步骤（2）确定护孔花管结构参数的具体方式为：当抽采孔所在煤层的埋深500m＜h≤800m，使用护孔花管，棱状耐压护孔花管不需要设置内支撑；当抽采孔所在煤层的埋深800m＜h≤1200m，使用护孔花管，内支撑个数1-4个，棱状耐压封护孔花管内支撑截面面积与棱状耐压护孔花管外管内截面面积的比值0～0.3；当抽采孔所在煤层的埋深h＞1200m，使用护孔花管，内支撑个数不低于1-10个，棱状耐压封护孔花管内支撑截面面积与棱状耐压护孔花管外管内截面面积的比值0～0.7。附图说明图1本专利技术工作状态结构示意图；图2本专利技术前端棱状耐压护孔花管二棱内支撑剖视图；图3本专利技术前端棱状耐压护孔花管二棱内支撑三维视图；图4本专利技术中部棱状耐压护孔花管二棱内支撑轴向剖视图；图5本专利技术前端棱状耐压护孔花管三棱内支撑剖视图；图6本专利技术前端棱状耐压护孔花管三棱内支撑三维视图；图7本专利技术中部棱状耐压护孔花管三棱内支撑轴向剖视图；图8本专利技术前端棱状耐压护孔花管四棱内支撑剖视图；图9本专利技术前端棱状耐压护孔花管四棱内支撑三维视图；图10本专利技术中部棱状耐压护孔花管四棱内支撑轴向剖视图；图11本专利技术前端棱状耐压护孔花管五棱内支撑剖视图；图12本专利技术前端棱状耐压护孔花管五棱内支撑三维视图；图13本专利技术中部棱状耐压护孔花管五棱内支撑轴向剖视图；图14本专利技术前端棱状耐压护孔花管六棱内支撑剖视图；图15本专利技术前端棱状耐压护孔花管六棱内支撑三维视图；图16本专利技术中部棱状耐压护孔花管六棱内支撑轴向剖视图；图17本专利技术耐压护孔花管剖面示意图；图18本专利技术前端三棱状耐压护孔花管剖视图；图19本专利技术中部三棱状耐压护孔花管剖视图；图20本专利技术前端四棱状耐压护孔花管剖视图；图21本专利技术中部四棱状耐压护孔花管剖视图；图22本专利技术前端五棱状耐压护孔花管剖视图；图23本专利技术中部五棱状耐压护孔花管剖视图；图24本专利技术前端六棱状耐压护孔花管剖视图；图25本专利技术中部六棱状耐压护孔花管剖视图；图26本专利技术受力状态对比图；图27本专利技术变形对比示意图。实施案例实施案例一：如图1～图4，图17，图26，图27所示，本专利技术一种用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法，包括中部棱状耐压护孔花管5、前端棱状耐压护孔花管6，其中，中部棱状耐压护孔花管5由中部六棱护孔花管外壁10与二棱内支撑12组成；前端棱状耐压护孔花管6由前端六棱护孔花管外壁11与二棱内支撑12组成，棱状耐压封护孔花管内支撑截面20面积与棱状耐压护孔花管外管内截面21面积的比值0～0.3。工作时，抽采管1与封孔管2相连，封孔管2与煤层4之间充填封孔材料3，封孔管2通过连接结构与中部棱状耐压护孔花管5相连，中部棱状耐压护孔花管5通过连接结构与前端棱状耐压护孔花管6连接。用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管及其使用方法，施工方法包括以下步骤：根据所在的煤层地质条件确定选择前端棱状耐压护孔花管6与中部棱状耐压护孔花管5，其内支撑选择为二棱内支撑12，抽采孔钻好后，将前端棱状耐压护孔花管6与中部棱状耐压护孔花管6通过凸连接件7与凹连接件8连接，通过钻杆内部伸入抽采孔，中部棱状耐压护孔花管5尾部与封孔管2相连。之后注入封孔材料3，待其凝固后将封孔管2与抽采管1连接。下面介绍一下本专利技术实施例一棱状内支撑增强抗压能力的原理：如图1～图4，图26，图27所示，煤层4中地应力增大挤压封孔材料3，根据力的传导作用，会对前端棱状耐压护孔花管6与中部棱状耐压护孔花管5施加较大应力。与柱状护孔花管相比，护孔花管外管采用棱状结构，可以使本来大部分垂直作用于外管表面的力变成倾斜作用，变相减小护孔花管所承受的应力；当护孔花管承受压力时，护孔花管会发生变形，具体表现为压力方向上压缩，压力垂直方向上扩张，护孔花管内部增加内支撑，内支撑表现为即抗拉又抗压，在护孔花管受到压力时能够有效防止护孔花管变形。实施案例二：如图1，图5～图7所示，与实施案例一不同之处在于，根据煤层地质条件选择了三棱内支撑13与中部六棱状护孔花管外壁10所构成的中部棱状耐压护孔花管5，三棱内支撑13与前端六棱状护孔花管外壁11所构成的前端棱状耐压护孔花管6。实施案例三：如图1，图8～图10所示，与实施案例二不同之处在于，根据煤层地质条件选择了四棱内支撑14与中部六棱状护孔花管外壁10所构成的中部棱状耐压护孔花管5，四棱内支撑14与前端六棱状护孔花管外壁11所构成的前端棱状耐压护孔花管6。实施案例四：如图1，图11～图13所示，与实施案例三不同之处在于，根据煤层地质本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，包括前端护孔花管、中部护孔花管，前端护孔花管、中部护孔花管同轴，前端护孔花管末端与中部护孔花管连接，中部护孔花管之间可相互连接，用于瓦斯抽采的耐压护孔花管可通过增减中部护孔花管数量来改变长度，以适应不同深度的抽采钻孔。

【技术特征摘要】
1.用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，包括前端护孔花管、中部护孔花管，前端护孔花管、中部护孔花管同轴，前端护孔花管末端与中部护孔花管连接，中部护孔花管之间可相互连接，用于瓦斯抽采的耐压护孔花管可通过增减中部护孔花管数量来改变长度，以适应不同深度的抽采钻孔。2.根据权利要求1所述的用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：所述前端护孔花管包括半开口棱状多孔管外管、内支撑，内支撑设置于半开口棱状多孔管外管的内部，半开口棱状多孔管外管外形呈棱状，用于提高护孔花管管抵抗抽采钻孔变形的能力；内支撑能够加强前端护孔花管的抗压能力，前端护孔花管首端段封闭，尾端设置为具有连接功能的结构。3.根据权利要求1所述的用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：所述中部护孔花管包括棱状多孔管外管、内支撑、凸连接件、凹连接件，内支撑设置于棱状多孔管外管的内部，棱状多孔管外管外形呈棱状，用于提高护孔花管管抵抗抽采钻孔变形的能力；内支撑能够加强前端护孔花管的抗压能力，凸、凹连接件可相互连接。4.用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管的使用方法，采用如权利要求1所述的用于瓦斯抽采的棱状耐压护孔花管，其特征在于：包括以下步骤：（1）根据煤壁坚固性系数确定护棱状孔花管结构参数；（2）根据所在煤层的埋藏深度确定棱状护孔花管结构参数；（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永龙，余在江，韦纯福，王振锋，王志明，孙志东，张钧祥，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41