瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤層卸壓增透措施、鉆孔水力沖孔和水力割縫技術(shù)，屬于煤礦井工開采技術(shù)領(lǐng)域，確切的說(shuō)是涉及一種瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯災(zāi)害是高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井最主要的災(zāi)害之一，也是制約其生產(chǎn)的主要瓶頸之一。隨著開采深度的增加，瓦斯含量和瓦斯壓力逐漸增大，解決瓦斯問(wèn)題需要的工程量和成本也越來(lái)越大，尤其是對(duì)于單一低透氣性煤層，瓦斯抽采效率低下，大量穿層鉆孔需要采取合適的增透措施，以加快瓦斯治理進(jìn)度，達(dá)到抽、掘、采平衡，保證礦井產(chǎn)量。穿層鉆孔水力沖孔措施對(duì)于單一低透氣性高瓦斯煤層具有良好的卸壓、增透、快速消突作用，在諸多增透措施中具有安全性高、簡(jiǎn)便易行、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。
[0003]在地應(yīng)力和瓦斯壓力等因素的作用下，抽采鉆孔成孔后其周圍會(huì)形成環(huán)形的應(yīng)力集中區(qū)，使得煤層透氣性降低，降低了鉆孔的有效影響范圍，同時(shí)保持較高的瓦斯壓力，影響瓦斯抽采效果。在地壓的作用下，高瓦斯突出松軟煤層的內(nèi)部孔隙和裂隙都很小，為了增大煤體的透氣性系數(shù)，必須采取一定的措施促成新裂隙及局部卸壓條件，才能改善煤層內(nèi)部瓦斯的流動(dòng)情況。水力沖孔是在巖巷中向具有自噴能力的煤層中打鉆孔，利用巖柱的安全屏障保證安全，采用鉆頭切割和高壓水沖刷煤體、激發(fā)噴孔，排出硬度小、透氣性差的軟煤和瓦斯，釋放突出潛能以減少和消除突出危險(xiǎn)性的措施。
[0004]當(dāng)前使用的水力沖孔工藝，絕大部分為先用普通鉆具施工鉆孔，然后退鉆更換水力沖孔鉆具進(jìn)行沖孔，存在施工效率低、工藝繁瑣以及普通鉆具不能沖孔、沖孔鉆具排渣能力弱的缺點(diǎn)。有的鉆沖割一體鉆頭，其沖孔時(shí)僅有徑向噴嘴，無(wú)前方噴嘴，具有水射流覆蓋范圍不全的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提供一種瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，以簡(jiǎn)化穿層鉆孔水力沖孔工藝，提高施工效率和瓦斯抽采效率。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，在鉆機(jī)上安裝高壓密封三棱鉆桿，鉆桿的前端部安裝鉆沖一體化鉆頭，該鉆沖一體化鉆頭采用加強(qiáng)合金破碎鉆頭并分別設(shè)有若干朝斜前方向、徑向及正前方向噴射的變流量噴嘴，鉆桿的中部安裝有放噴裝置，放噴裝置通過(guò)管路分別連接瓦斯抽采管和煤氣水分離裝置，鉆機(jī)的后端通過(guò)高壓密封水尾連接有高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置，該高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置分別設(shè)有高壓水源入口和低壓水源入口，其采用礦用乳化液栗為水力沖孔高壓水源，并配有乳化液栗箱及井下補(bǔ)水管路保證沖孔水量，乳化液栗箱通過(guò)高壓膠管與高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置的高壓水源入口連接；鉆孔施工時(shí)首先通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供低壓水源，鉆沖一體化鉆頭上的變流量噴嘴全開，保證鉆孔施工排渣需要，當(dāng)鉆孔施工完畢進(jìn)行沖孔時(shí)，不退鉆而通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供高壓水源，同時(shí)，關(guān)閉斜前方向、徑向的變流量噴嘴，僅留下正前方向的變流量噴嘴出水，進(jìn)行水力沖孔。
[0007]所述的變流量噴嘴通過(guò)外螺紋旋裝在鉆沖一體化鉆頭上。
[0008]所述的高壓密封三棱鉆桿與鉆機(jī)之間采用Y型聚氨酯密封圈密封。
[0009]本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法是在穿層鉆孔施工和水力沖孔使用鉆沖一體化鉆頭，既能滿足低水壓鉆孔施工時(shí)冷卻鉆頭和排渣的需要，也能在高水壓水力沖孔時(shí)形成高壓水射流進(jìn)行沖孔，其操作簡(jiǎn)便、使用方便，簡(jiǎn)化了水力沖孔工藝、提高了水力沖孔施工效率。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法的工藝圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明的瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法的具體實(shí)施例如圖1所示，其是在鉆機(jī)5上安裝高壓密封三棱鉆桿3，在該高壓密封三棱鉆桿3的前端部安裝鉆沖一體化鉆頭1，該鉆沖一體化鉆頭1采用加強(qiáng)合金破碎鉆頭并在鉆頭上分別設(shè)有若干朝斜前方向、徑向及正前方向噴射的變流量噴嘴2。鉆機(jī)5的后端設(shè)有高壓密封水尾6并通過(guò)管路連接高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置7，采用礦用乳化液栗12做為水力沖孔用高壓水源，并配有乳化液栗箱13及井下補(bǔ)水管路14保證沖孔水量，乳化液栗箱13通過(guò)高壓膠管9與高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置7的高壓水入口連接，低壓水源8通過(guò)低壓管路與高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置7的低壓水入口連接。
[0012]使用時(shí)，在鉆桿3的中部安裝有放噴裝置4，放噴裝置4通過(guò)管路分別連接瓦斯抽采管10和煤氣水分離裝置11。鉆孔施工時(shí)首先通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置7為鉆機(jī)提供低壓水，此時(shí)水壓較小，多個(gè)變流量噴嘴2同時(shí)出水，形成較大的出水口面積，出水量達(dá)到200L/min以上，保證鉆孔施工排渣需要；當(dāng)鉆孔施工完畢進(jìn)行沖孔時(shí)，不退鉆而通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置7為鉆機(jī)提供高壓水，同時(shí)，關(guān)閉斜前方向、徑向的變流量噴嘴2，僅留下正前方向的變流量噴嘴2出水，此時(shí)出水面積減小、形成高壓水射流，有效射程達(dá)到3m以上，有效的進(jìn)行水力沖孔。
[0013]通過(guò)以上操作，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)穿層鉆孔施工和水力沖孔使用一體化鉆頭，既能滿足低水壓鉆孔施工時(shí)冷卻鉆頭和排渣的需要，也能在高水壓水力沖孔時(shí)形成高壓水射流進(jìn)行沖孔，簡(jiǎn)化了水力沖孔工藝、提高了施工效率。
[0014]以上實(shí)例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進(jìn)等，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，其特征在于，在鉆機(jī)上安裝高壓密封三棱鉆桿，鉆桿的前端部安裝鉆沖一體化鉆頭，該鉆沖一體化鉆頭采用加強(qiáng)合金破碎鉆頭并分別設(shè)有若干朝斜前方向、徑向及正前方向噴射的變流量噴嘴，鉆桿的中部安裝有放噴裝置，放噴裝置通過(guò)管路分別連接瓦斯抽采管和煤氣水分離裝置，鉆機(jī)的后端通過(guò)高壓密封水尾連接有高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置，該高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置分別設(shè)有高壓水源入口和低壓水源入口，其采用礦用乳化液栗為水力沖孔高壓水源，并配有乳化液栗箱及井下補(bǔ)水管路保證沖孔水量，乳化液栗箱通過(guò)高壓膠管與高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置的高壓水源入口連接；鉆孔施工時(shí)首先通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供低壓水源，鉆沖一體化鉆頭上的變流量噴嘴全開，保證鉆孔施工排渣需要，當(dāng)鉆孔施工完畢進(jìn)行沖孔時(shí)，不退鉆而通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供高壓水源，同時(shí)，關(guān)閉斜前方向、徑向的變流量噴嘴，僅留下正前方向的變流量噴嘴出水，進(jìn)行水力沖孔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，其特征在于，所述的變流量噴嘴通過(guò)外螺紋旋裝在鉆沖一體化鉆頭上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，其特征在于，所述的高壓密封三棱鉆桿與鉆機(jī)之間采用Y型聚氨酯密封圈密封。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瓦斯抽采鉆孔鉆沖一體化施工方法，其是在鉆機(jī)的鉆桿前端部安裝鉆沖一體化鉆頭，鉆機(jī)的后端通過(guò)高壓密封水尾連接有高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置，鉆孔施工時(shí)首先通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供低壓水源，鉆沖一體化鉆頭上的變流量噴嘴全開，保證鉆孔施工排渣需要，當(dāng)鉆孔施工完畢進(jìn)行沖孔時(shí)，不退鉆而通過(guò)高低壓水源轉(zhuǎn)換裝置為鉆機(jī)提供高壓水源，同時(shí)，關(guān)閉斜前方向、徑向的變流量噴嘴，僅留下正前方向的變流量噴嘴出水，進(jìn)行水力沖孔。本發(fā)明在穿層鉆孔施工和水力沖孔使用一體化鉆頭，既能滿足低水壓鉆孔施工時(shí)冷卻鉆頭和排渣的需要，也能在高水壓水力沖孔時(shí)形成高壓水射流進(jìn)行沖孔，簡(jiǎn)化了水力沖孔工藝、提高了施工效率。
【IPC分類】E21F7/00, E21B7/18, E21B21/00
【公開號(hào)】CN105298391
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510859789
【發(fā)明人】王志堅(jiān), 張清田, 王永信, 俞宏慶, 魏培瑾, 劉新中, 貴宏偉, 常建新, 姚學(xué)慶, 郭艷飛, 王良金, 鄭秦嶺, 毋保中
【申請(qǐng)人】河南焦煤能源有限公司科學(xué)技術(shù)研究所
【公開日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日