技术领域
[0001] 本发明属于煤矿安全技术领域，涉及一种钻孔排水技术，具体为一种下向钻孔排水装置及方法。
相关背景技术
[0002] 我国矿井水文地质条件复杂，多数煤层的顶底板会有含水岩层存在，从而加大了瓦斯治理难度。在瓦斯治理过程中通常会在煤层的顶底板施工穿层钻孔来进行瓦斯抽采从而治理瓦斯。然而，穿层钻孔会将煤层与含水岩层沟通，致使地层水入侵到煤体中，入侵到煤体中的地层水将煤体的孔隙或裂隙完全填充或部分填充，并在钻孔内形成积水，给矿井瓦斯抽采带来了严重的困难。
[0003] 目前针对地层水入侵抽采钻孔的主要解决方法可分为两种：提高封孔质量和排除钻孔积水。提高封孔质量很难在复杂的地质条件下有效地阻止地层水入侵，排除钻孔积水的方法主要有下面这几种。
[0004] 陈加军和赵先凯提出利用井下压风克服钻孔积水自重，排除下向钻孔积水的方法来提高瓦斯抽采效率，并在卧龙湖煤矿进行了工程试验，结果表明该方法可以将瓦斯抽放浓度提高 7.8%左右，在一定程度上可有效提高积水钻孔的瓦斯抽采效率。淮南矿业集团针对下向钻孔积水的问题，提出了一套钻孔施工、护孔、孔底自动排水、瓦斯抽采量在线监测的成套技术，该技术通过自动排水装置和压风系统可以将钻孔积水进行排放，从而提高瓦斯抽采效率。王金良和刘晓设计了瓦斯抽采孔自动排水排渣系统，该系统利用高压注水将钻孔底部的残渣排出，再采用压风将积水排出，从而来提高下向穿层钻孔的抽采效率。周鑫隆等通过注浆堵孔和压风排水的方法来提高下向穿层钻孔瓦斯抽采效率，并在潘三矿17181工作面进行了现场试验，结果表明该方法可以达到增透消突的目的。高建成等提出了封堵注浆、两堵一注的封孔方式及排水技术，该方法同样是通过高压气体定期将钻孔内的积水排出从而达到提高瓦斯抽采效率的目的。可以看出，现行针对水侵下向穿层钻孔的主要排水方法为压风排水法，但是该方法同样存在较大缺陷：①对于长距离下向穿层钻孔，该方法的排水效果较差，很难将钻孔积水完全排出；②长时间定期对钻孔内进行压风会稀释瓦斯抽采浓度，从而给后期瓦斯利用带来了较大困难；③长时间压风吹扫容易将封孔质量较差和一般的钻孔吹开导致封孔失败，给抽采系统带来更大的损害，从而严重影响抽采效率。因此以上方法的适用范围有限。
[0005] 综上所述，对于无法有效排除积水的钻孔，尤其是长距离水侵下向穿层钻孔积水， 给瓦斯抽采工作带来了严重的难题。所以，目前要解决的技术问题有三点：1、深度较大的钻孔排水时采用压风无法排出，因为煤矿压风压力为0.4 0.6MPa，~
实际上煤矿井下往往达不到这个值，所以当下向孔深度30m以上的时候，就不一定能将水排出来；
2、压风排水容易破坏封孔质量，影响抽采系统的瓦斯浓度；
3、长时间定期对钻孔内进行压风会稀释瓦斯抽采浓度，从而给后期瓦斯利用带来了较大困难。
具体实施方式
[0019] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。
[0020] 参见图1和图2，本实施例提出一种下向钻孔排水装置，包括积水缸1和排水管2；所述积水缸1设置在钻孔3内；钻孔3为下向钻孔，即从上部钻至煤层底板处的钻孔；钻孔3内存有积水，通过本装置的目的是将钻孔3内的积水完全排出。
[0021] 所述排水管2一端插入积水缸1内且靠近积水缸1的底部，所述排水管2的另一端从钻孔3的孔口伸出；所述排水管2底部设置有上向单向阀4；所述上向单向阀4开启后使水流只能向上流动；所述积水缸1顶部设置有筛体5，且筛体5将积水缸1顶部缸口全部填充，筛体5上设置有筛孔6，筛体5起到过滤的作用，可以筛分煤渣岩渣和水，对筛体5下部的滑块7和积水缸1内壁进行保护；所述积水缸1内滑动连接有滑块7，所述滑块7连接有动力杆8，所述动力杆8底部穿过筛体5与滑块7连接。所述钻孔3顶部设置有封孔段10，所述动力杆8的顶端穿过封孔段10延伸至钻孔3的孔口外部，封孔段10内设置有套管11，所述动力杆8穿过套管
11与封孔段10滑动连接。
[0022] 并且动力杆8顶端连接有驱动装置；驱动装置可以为液压驱动或电力驱动，通过驱动装置拉动动力杆8，动力杆8带动滑块7沿积水缸1上下移动，所述滑块7位于筛体5的下方；所述滑块7上设置有下向单向阀9，下向单向阀9开启后用于将滑块7上方空间和滑块7下方空间连通；下向单向阀9开启后使水流只能向下流动。
[0023] 在实际应用中可将积水缸1的筛体5位置放在煤层底板中或者更深一点，这样可以保证将钻孔3内积水水面排至煤层底板以下保证煤层不被水浸泡，提高瓦斯抽采效率，保障矿井安全生产。
[0024] 下向钻孔排水装置应用的原理为连通器原理，排水管2和积水缸1组成一个连通器；具体的，通过采用本装置还提出一种下向钻孔排水方法，包括以下步骤：S1、初始状态将滑块7滑动至积水缸1底部，此时排水管2底部的上向单向阀4和滑块7中的下向单向阀9都处于关闭状态；
S2、通过动力杆8将滑块7向上提至筛体5位置，上提滑块7的过程中，钻孔3内通过筛体5上的筛孔6流入积水缸1内的水会对下向单向阀9产生作用力，在水流的作用下下向单向阀9开启，通过下向单向阀9钻孔3内的水流入到积水缸1中；在此过程中，上向单向阀4关闭，保证排水管2中的水不流入积水缸1中；随着滑块7逐渐上提，积水缸1中的水越来越多，直至滑块7到达筛体5位置停止；
S3、再将动力杆8向下驱动，滑块7向下滑动，此时下向单向阀9由于水流的推动致使下向单向阀9关闭，积水缸1中的水由于受到滑块7及下向单向阀9的挤压，将排水管2底部的上向单向阀4推开，积水缸1中的水被挤压到排水管2中并排出，一个排水过程完毕。
[0025] 将步骤S1至S3反复进行多次，直至将钻孔3内的积水全部排出。
[0026] 本装置中的滑块下滑过程为外部动力，可根据深度大小选择人力，风动或电动，并可配备变速器，其动力可达到压风的几倍甚至几十倍，不会因为动力不足排不出水。本方法不用压风排水，对封孔质量没有影响，因此也不会涉及到漏气等情况，对抽采系统瓦斯浓度没有影响。本方法采用机械动力对滑块7做往复运动，不采用压风排水，因此不会向孔内注空气，对抽采系统内瓦斯浓度没有影响。
[0027] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
