【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤炭开采，具体涉及一种采空区快速钻穿防护装置及方法。
技术介绍
1、煤炭的开采和利用对经济发展起到巨大的推动作用，随着浅部煤炭资源日渐枯竭，深部煤炭资源的勘探以及生产地质保障都更趋紧迫，但是深部煤炭的勘探和地质安全保障需要面对浅部煤层采空区的问题，在施工中往往因此导致施工周期长，安全风险大，甚至因此造成废孔等事故。
2、针对浅部煤层采空区，目前常采用注浆封堵、下通天套管隔离的方法，但是实际施工中因为井下采掘空间大，注浆、填料数量非常巨大，而且受地层倾角变化影响，进一步加剧了填料、注浆封堵采空区的难度，使得工期超长，成本剧增；而下通天套管存在地质情况不明，地质与钻探结合不紧密以及成本较高的问题，一些项目因为地质情况不明造成钻孔报废。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述技术问题提供一种采空区快速钻穿防护装置，通过在裂隙带与底板扰动带之间设置隔离套管，保证后续施工安全，减少孔内事故；缩短了工期，成本低。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：采空区快速钻穿防护装置包括竖直设置的隔离套管，所述隔离套管的顶端通过第一密封连接结构连接裂隙带上方的大径孔，所述隔离套管的底端通过第二密封连接结构连接底板扰动带的下部小径孔。
3、有益效果：
4、(1)通过在裂隙带与底板扰动带之间设置隔离套管，保证后续施工安全，减少孔内事故；
5、(2)与注浆封堵的方式相比，缩短了工期，降低了成本；
6、(3)与下通天
7、优选地，所述第一密封连接结构包括上部止水部、橡胶伞、刚性托块和柔性止水块，所述柔性止水块、所述刚性托块、所述橡胶伞和所述上部止水部从下往上依次固定在所述隔离套管的外壁上。
8、采用上述进一步方案的有益效果是橡胶伞和刚性托块起到良好的支撑作用；上部止水部起到良好的止水效果；柔性止水块为吸收膨胀材料，便于上部止水部存留。
9、优选地，所述柔性止水块为海带或膨胀橡胶。
10、采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，止水效果好。
11、优选地，所述橡胶伞的数量有多个，多个所述橡胶伞层叠设置在所述隔离套管上。
12、采用上述进一步方案的有益效果是用于承托上部止水部。
13、优选地，所述隔离套管的顶端固定连接有倒喇叭口状的连接筒，所述连接筒与所述橡胶伞之间设有所述上部止水部。
14、采用上述进一步方案的有益效果是便于后期安装钻具，起到牵引作用。
15、优选地，所述第二密封连接结构包括下部止水部，所述下部止水部设置在所述隔离套管底部的外壁上。
16、采用上述进一步方案的有益效果是对隔离套管下部进行密封。
17、优选地，所述隔离套管底部设有若干个旋流孔。
18、采用上述进一步方案的有益效果是方便水泥浆通过旋流孔快速流入隔离套管与孔之间的间隙。
19、优选地，所述隔离套管的顶部内设有用于丝扣连接钻杆的反扣螺栓头。
20、采用上述进一步方案的有益效果是便于在安装好装置后，通过转动拆卸钻杆。
21、本专利技术的目的之二，提供一种采空区快速钻穿防护方法，包括所述的采空区快速钻穿防护装置，包括以下步骤：
22、s1：根据煤层采高m，顶板岩性计算出导水裂隙带高度hli和底板扰动带深高度h1；
23、s2：钻进至弯曲下沉带，下入护壁套管，护壁套管外壁采用水泥浆封闭止水；
24、s3：钻进至裂隙带以上2-5m，对已完井段扩孔至设计孔径；
25、s4：钻进至终孔，底部预留5m以上底部沉沙段的空间；
26、s5：将隔离套管、第一密封连接结构和第二密封连接结构整体下入，向隔离套管的底部注水泥浆，在隔离套管底部形成下部止水部，然后向隔离套管的上部注水泥浆，在隔离套管上部形成上部止水部，完成采空区快速钻穿防护工作。
27、有益效果：
28、通过在裂隙带与底板扰动带之间设置隔离套管，保证后续施工安全，减少孔内事故；缩短了工期，降低了成本，操作方便。
29、优选地，在s5之后，还包括止水检测步骤：当下部止水部侯凝48h后，向隔离套管内注水，观测隔离套管内水位是否发生变化；当上部止水部侯凝48h后，向隔离套管内注水，观测隔离套管内水位是否发生变化。
30、采用上述进一步方案的有益效果是对隔离套管上下的密封性检测，防止出现漏水情况，提高安全性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述第一密封连接结构包括上部止水部(7)、橡胶伞(8)、刚性托块(9)和柔性止水块(10)，所述柔性止水块(10)、所述刚性托块(9)、所述橡胶伞(8)和所述上部止水部(7)从下往上依次固定在所述隔离套管(13)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述柔性止水块(10)为海带或膨胀橡胶。
4.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述橡胶伞(8)的数量有多个，多个所述橡胶伞(8)层叠设置在所述隔离套管(13)上。
5.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述隔离套管(13)的顶端固定连接有倒喇叭口状的连接筒(5)，所述连接筒(5)与所述橡胶伞(8)之间设有所述上部止水部(7)。
6.根据权利要求1所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述第二密封连接结构包括下部止水部(12)，所述下部止水部(12)设置在所述隔离套
7.根据权利要求6所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述隔离套管(13)底部设有若干个旋流孔(11)。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述隔离套管(13)的顶部内设有用于丝扣连接钻杆的反扣螺栓头(6)。
9.一种采空区快速钻穿防护方法，包括权利要求1-8任一项所述的采空区快速钻穿防护装置，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种采空区快速钻穿防护方法，其特征在于：在S5之后，还包括止水检测步骤：当下部止水部(12)侯凝48h后，向隔离套管(13)内注水，观测隔离套管(13)内水位是否发生变化；当上部止水部(7)侯凝48h后，向隔离套管(13)内注水，观测隔离套管(13)内水位是否发生变化。
...【技术特征摘要】
1.一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述第一密封连接结构包括上部止水部(7)、橡胶伞(8)、刚性托块(9)和柔性止水块(10)，所述柔性止水块(10)、所述刚性托块(9)、所述橡胶伞(8)和所述上部止水部(7)从下往上依次固定在所述隔离套管(13)的外壁上。
3.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述柔性止水块(10)为海带或膨胀橡胶。
4.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述橡胶伞(8)的数量有多个，多个所述橡胶伞(8)层叠设置在所述隔离套管(13)上。
5.根据权利要求2所述的一种采空区快速钻穿防护装置，其特征在于：所述隔离套管(13)的顶端固定连接有倒喇叭口状的连接筒(5)，所述连接筒(5)与所述橡胶伞(8)之间设有所述上部止水部(7)。
6.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦立涛，韩暖，苗利伟，郭亚楠，王心雨，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局第二水文地质队，
类型：发明
国别省市：
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