一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置及其使用方法，該裝置包括水射流高低壓切換裝置、防噴孔導(dǎo)流裝置、氣渣分離排出裝置。所述水射流高低壓切換裝置位于鉆頭和鉆桿之間，可以實(shí)現(xiàn)低壓鉆進(jìn)和高壓水射流割縫、沖孔靈活切換；所述防噴孔導(dǎo)流裝置位于鉆桿和鉆孔之間，用于將鉆孔中噴出的水煤渣、瓦斯導(dǎo)入所述氣渣分離排出裝置；所述氣渣分離排出裝置通過管路和所述防噴孔導(dǎo)流裝置連接，用于將水煤渣、瓦斯在封閉環(huán)境中分離、排出。整套裝置可以實(shí)現(xiàn)高低壓鉆進(jìn)靈活切換，及時(shí)將氣渣收集、分離排出，簡單可靠，安裝拆卸簡捷，方便多次使用，尤其是同一工作地點(diǎn)多個(gè)鉆孔作業(yè)。
【專利說明】一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦開采設(shè)備領(lǐng)域，特別地涉及一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前煤礦局部卸壓增透措施中的高壓水射流割縫或者沖孔等水力化措施施工過程中經(jīng)常發(fā)生噴孔現(xiàn)象，一旦噴孔非常容易造成巷道瓦斯超限，且水煤渣隨處噴射使得作業(yè)環(huán)境更加惡劣。目前礦井下常用的防噴封孔器只是一個(gè)簡單的三通裝置，裝置與鉆桿密封不嚴(yán)，與鉆孔接觸不緊，防噴孔效果差，甚者整個(gè)裝置隨著大規(guī)模噴孔的發(fā)生而噴出鉆孔，造成危險(xiǎn)，當(dāng)噴孔過于嚴(yán)重時(shí)，不能達(dá)到消除瓦斯超限的作用；
同時(shí)，高壓水射流割縫或沖孔作業(yè)過程中經(jīng)常發(fā)生反復(fù)退鉆桿、鉆頭堵死、高壓水射流壓力損失等現(xiàn)象，一種辦法是通過升級(jí)鉆頭如鉆割或者鉆沖一體化鉆頭，但是上述一體化鉆頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精密度要求很高，導(dǎo)致造價(jià)昂貴且非常容易損壞；另一種辦法就是簡單的在鉆頭前端開孔保證鉆進(jìn)，在鉆頭側(cè)面設(shè)置噴嘴實(shí)現(xiàn)割縫，但是這樣一來會(huì)大大損失高壓水射流的壓力，達(dá)不到預(yù)期的割縫或沖孔要求。
[0003]此外，氣渣分離時(shí)，在鉆孔口大部分是通過簡易擋板阻擋，防止鉆孔口噴出的水煤渣到處亂噴，或者是利用簡易水煤氣分離裝置導(dǎo)出，遇到噴孔時(shí)不能及時(shí)排出瓦斯，導(dǎo)致巷道瓦斯超限。并且水煤器分離裝置需要人工清理煤渣，其連接的管路容易堵死，造成抽采系統(tǒng)失效。
[0004]綜合上述原因，實(shí)現(xiàn)煤層局部卸壓增透作業(yè)過程中普通鉆孔施工與高壓水射流作業(yè)靈活切換，且不損失高壓水射流壓力；鉆孔排出的水煤渣和瓦斯可靠導(dǎo)出、收集，自動(dòng)分離、排出多功能一體化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于公開一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置及其使用方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置，包括水射流高低壓切換裝置(24)、防噴孔導(dǎo)流裝置(23)、氣渣分離排出裝置(15);
所述水射流高低壓切換裝置(24)，包含連接裝置、高低壓切換裝置、噴嘴(29)，前端與鉆頭(I)連接，后端與鉆桿(25)連接；
所述防噴孔導(dǎo)流裝置(23)，包含帶導(dǎo)流支路的套筒(35)，帶注水管(4)的膠囊(3)，膠囊襯墊(34 )，膠囊壓箍(33 )，套裝在鉆桿(25 )后端的鉆桿密封裝置(5 );
所述氣渣分離排出裝置(15)通過管路與所述防噴孔導(dǎo)流裝置(23)的導(dǎo)流支路(39)相連，包含呼吸緩沖裝置(13)、水煤渣自動(dòng)排出裝置。
[0007]優(yōu)選地，所述連接裝置為內(nèi)、外螺紋接頭；所述切換裝置(24)包括平置漏斗狀的收縮門(31)和切換鋼球(28)，所述切換鋼球(28)直徑較所述收縮門(31)最小孔徑大；所述噴嘴(29)直徑為2?4mm。[0008]優(yōu)選地，所述帶注水管(4)的膠囊(3)通過其下的膠囊襯墊(34)和其上的膠囊壓箍(33)固定在所述帶導(dǎo)流支路的套筒(35)前端；所述鉆桿密封裝置(5)包括鉆桿密封體
(37)、鉆桿密封體壓蓋(38)、兩者中間的密封填料(36);所述鉆桿密封體(37)與所述套筒
(35)內(nèi)壁固定連接，所述密封填料(36)與鉆桿(25)過盈配合。
[0009]優(yōu)選地，所述呼吸緩沖裝置(13)由柔性且具有良好伸縮性材料制成的，與所述氣渣分離排除裝置(15)固定連接；所述水煤渣自動(dòng)排出裝置由電機(jī)(12)、與電機(jī)輸出軸通過連桿連接的泥漿泵(17)組成。
[0010]優(yōu)選地，所述鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置的使用方法，包括如下步驟:
首先，普通打鉆f 2rn，退出鉆頭(I)及鉆桿(25)，在鉆頭(I)與鉆桿(25)之間安裝所述
水射流高低壓切換裝置(24)，然后把帶鉆頭(I)的鉆桿(25)從防噴孔導(dǎo)流裝置(23)前端插進(jìn)，把防噴孔導(dǎo)流裝置(23 )連同帶鉆頭(I)的鉆桿(25 ) 一起置入鉆孔(2 )中；
然后，把防噴孔導(dǎo)流裝置(23)上的膠囊(3)全部塞進(jìn)鉆孔，從注水(氣)管(4)中注水(氣)，壓力至2MPa時(shí)停止，膠囊(3)膨脹與鉆孔(2)孔壁緊密接觸，然后調(diào)節(jié)鉆桿密封裝置
(5)使鉆桿(25)能自由鉆進(jìn)，防噴孔導(dǎo)流裝置(23)的導(dǎo)流支路與所述氣渣分離排出裝置
(15)用管路連接；
最后，把氣渣分離排出裝置(15)的抽采管(10)通過快速接頭(11)連接到礦井瓦斯抽采主管路(8)上，手動(dòng)壓出呼吸緩沖裝置(13)中的氣體，使之處于收縮狀態(tài)，排渣管(14)出口接礦車。
[0011]有益效果
上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:
由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)低壓鉆進(jìn)與高壓水射流割縫或者沖孔的靈活切換，不會(huì)因?yàn)殂@頭的出水孔導(dǎo)致高壓水壓力損失影響水射流割縫或沖孔的效果；把從鉆孔噴出的水煤渣及瓦斯經(jīng)過導(dǎo)流到相應(yīng)的接收裝置進(jìn)行分離、收集和排出，防止噴孔造成的瓦斯超限事故，瓦斯自動(dòng)抽入礦井主抽采管，水煤渣自動(dòng)排出進(jìn)入礦車，有效防止污染工作面環(huán)境；通過透明觀察室來確定泥漿泵的開啟與否，避免了盲目作業(yè)；呼吸緩沖裝置的使用有效防止了大型噴孔噴出的瓦斯不能及時(shí)抽出而涌入巷道導(dǎo)致瓦斯超限。整套裝置處理過程在完全密封的環(huán)境中進(jìn)行，可有效防止巷道瓦斯超限，保證施工安全；鉆進(jìn)或割縫釋放出的大量高濃度瓦斯進(jìn)入主抽采管路，可供發(fā)電或民用，節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境；避免了噴孔造成的工作環(huán)境破壞；減少清理巷道水煤渣的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]附圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖2為高低壓切換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖3為防噴孔導(dǎo)流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
如附圖所示，其中:鉆頭-1，鉆孔_2，膠囊_3，注水(氣)管-4，鉆桿密封裝置-5，鉆桿夾持器_6，水辮-7，抽采主管路-8，鉆機(jī)-9，抽采管-10，快速接頭-11，電機(jī)-12，呼吸緩沖裝置-13，排渣管-14，氣渣分離排出裝置-15，觀察孔-16，泥漿泵-17，擋板-18，清渣門-19，進(jìn)渣管-20，連接管路-21，鉆機(jī)支架-22，防噴孔導(dǎo)流裝置-23，水射流高低壓切換裝置-24，鉆桿-25，外螺紋接頭-26，鉆桿空間-27，切換鋼球-28，噴嘴-29，內(nèi)螺紋接頭_30，收縮門-31，膠囊壓箍-32，膠囊襯墊-33，套筒-34，密封填料-35，鉆桿密封體-36，鉆桿密封體壓蓋-37，導(dǎo)流支路-38，疏通管-39，采樣管-40。
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。具體實(shí)施過程如下:
將整套裝置按照下述方法進(jìn)行連接、裝配，
首先，普通打鉆f 2m，退出鉆頭I及鉆桿(25)，在鉆頭I與鉆桿25之間安裝所述水射流高低壓切換裝置24，然后把帶鉆頭I的鉆桿25從防噴孔導(dǎo)流裝置23前端插進(jìn)，把防噴孔導(dǎo)流裝置23連同帶鉆頭I的鉆桿25 —起置入鉆孔2中；
然后，把防噴孔導(dǎo)流裝置23上的膠囊3全部塞進(jìn)鉆孔，從注水(氣)管4中注水(氣)，壓力至2MPa時(shí)停止，膠囊3膨脹與鉆孔2孔壁緊密接觸，然后調(diào)節(jié)鉆桿密封裝置5使鉆桿25能自由鉆進(jìn)，防噴孔導(dǎo)流裝置23的導(dǎo)流支路與所述氣渣分離排出裝置15用管路連接；最后，把氣渣分離排出裝置15的抽采管10通過快速接頭11連接到礦井瓦斯抽采主管路8上，手動(dòng)壓出呼吸緩沖裝置13中的氣體，使之處于收縮狀態(tài)，排渣管14出口接礦車。
[0015]整套裝置全部連接好后，從排渣管14中抽出的水煤渣成色分辨鉆頭深入鉆孔的位置，當(dāng)鉆頭達(dá)到目的位置時(shí)，從水辮7處換成高壓水進(jìn)行水力割縫或者沖孔，從鉆桿2和水辮7軸連接處塞進(jìn)切換鋼球28，切換鋼球28隨水流沿鉆桿空間27流到收縮門31處，堵死該門，高壓水只能從噴嘴29噴出，在相同功率高壓泵作業(yè)下水流量降低使得水射流壓力上升，實(shí)現(xiàn)高低壓水切換，繼而進(jìn)行高壓水射流割縫或者沖孔卸壓增透作業(yè)。
[0016]鉆孔2噴出來的水煤渣、瓦斯從鉆孔2與鉆桿25之間的空隙進(jìn)入防噴孔導(dǎo)流裝置23，由于膠囊3注水(氣)后膨脹，膠囊3與鉆孔2孔壁緊密接觸，膠囊3本身為柔性材料在一定壓力作用下產(chǎn)生變形與孔壁壁面充分貼合，一方面可有效防止瓦斯氣體溢出，另一方面與壁面產(chǎn)生摩擦作用力，防止發(fā)生大規(guī)模噴孔時(shí)被噴出。套筒34后端鉆桿密封裝置5中的密封填料35與鉆桿25過盈配合，可進(jìn)一步防止瓦斯氣體從鉆桿25和套筒34之間的間隙溢出；鉆桿密封體36嵌入套筒34內(nèi)壁，固定連接，預(yù)留有保證鉆桿25正常轉(zhuǎn)進(jìn)的間隙，水煤渣運(yùn)動(dòng)至鉆桿密封體37前端面停止，少部分通過鉆桿密封體37與鉆桿25之間間隙的水煤渣運(yùn)動(dòng)至密封填料35前端面停止。這部分未及時(shí)從導(dǎo)流支路38流出的水煤渣一定程度上可作為密封層起密封作用。水煤渣、瓦斯從防噴孔導(dǎo)流裝置23的導(dǎo)流支路38流出，經(jīng)連接管路21流入進(jìn)渣管20，進(jìn)入氣渣分離排出裝置15。噴出的瓦斯氣體從抽采管路10進(jìn)入抽采主管路20，水煤渣則通過電機(jī)12帶動(dòng)泥漿泵17通過排渣管14排出到外面的礦車?？赏ㄟ^氣渣分離排出裝置的觀察孔16觀察水煤渣量，控制電機(jī)12的啟停。
[0017]當(dāng)發(fā)生大規(guī)模噴孔時(shí)，擋板18阻擋噴出的大量水煤渣防止其損毀氣渣分離排渣裝置15中的其他構(gòu)件。瓦斯抽采管10不能及時(shí)抽出的瓦斯進(jìn)入呼吸緩沖裝置13，經(jīng)膨脹吸氣起到緩沖作用，然后慢慢呼出收集的氣體，從瓦斯抽采管10抽出。整個(gè)流程處于密封狀態(tài)，因此可有效防止巷道或者局部瓦斯超限事故，避免噴孔時(shí)水煤渣亂噴污染工作環(huán)境。[0018]整套裝置在一個(gè)鉆孔施工完畢后，鉆機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，先從疏通管清洗防噴孔導(dǎo)流裝置，然后用水從清渣門中清洗水煤渣分離排出裝置，以防水煤渣堆積堵塞相關(guān)管路。
[0019]本文中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，由于文字表達(dá)的有限性，而客觀上存在無限的具體結(jié)構(gòu)，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)、潤飾或變化，也可以將上述技術(shù)特征以適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行組合；這些改進(jìn)潤飾、變化或組合，或未經(jīng)改進(jìn)將發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置，包括水射流高低壓切換裝置(24)、防噴孔導(dǎo)流裝置(23)、氣渣分離排出裝置(15)，其特征在于: 所述水射流高低壓切換裝置(24)，包含連接裝置、高低壓切換裝置、噴嘴(29)，前端與鉆頭(I)連接，后端與鉆桿(25)連接； 所述防噴孔導(dǎo)流裝置(23)，包含帶導(dǎo)流支路的套筒(35)，帶注水管(4)的膠囊(3)，膠囊襯墊(34 )，膠囊壓箍(33 )，套裝在鉆桿(25 )后端的鉆桿密封裝置(5 ); 所述氣渣分離排出裝置(15)通過管路與所述防噴孔導(dǎo)流裝置(23)的導(dǎo)流支路(39)相連，包含呼吸緩沖裝置(13)、水煤渣自動(dòng)排出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置，其特征在于:所述連接裝置為內(nèi)、外螺紋接頭；所述切換裝置(24)包括平置漏斗狀的收縮門(31)和切換鋼球(28)，所述切換鋼球(28)直徑較所述收縮門(31)最小孔徑大；所述噴嘴(29)直徑為2?4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置，其特征在于:所述帶注水管(4)的膠囊(3)通過其下的膠囊襯墊(34)和其上的膠囊壓箍(33)固定在所述帶導(dǎo)流支路的套筒(35)前端；所述鉆桿密封裝置(5)包括鉆桿密封體(37)、鉆桿密封體壓蓋(38)、兩者中間的密封填料(36);所述鉆桿密封體(37)與所述套筒(35)內(nèi)壁固定連接，所述密封填料(36)為疊層橡膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置，其特征在于:所述呼吸緩沖裝置(13)由柔性且具有良好伸縮性材料制成的，與所述氣渣分離排除裝置(15)固定連接；所述水煤渣自動(dòng)排出裝置由電機(jī)(12)、與電機(jī)輸出軸通過連桿連接的泥漿泵(17)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述鉆、抽、排一體化煤層卸壓增透裝置的使用方法，包括如下步驟: 首先，普通打鉆f 2m，退出鉆頭(I)及鉆桿(25)，在鉆頭(I)與鉆桿(25)之間安裝所述水射流高低壓切換裝置(24)，然后把帶鉆頭(I)的鉆桿(25)從防噴孔導(dǎo)流裝置(23)前端插進(jìn)，把防噴孔導(dǎo)流裝置(23)連同帶鉆頭(I)的鉆桿(25)—起置入鉆孔(2)中； 然后，把防噴孔導(dǎo)流裝置(23)上的膠囊(3)全部塞進(jìn)鉆孔，從注水(氣)管(4)中注水(氣)，壓力至2MPa時(shí)停止，膠囊(3)膨脹與鉆孔(2)孔壁緊密接觸，然后調(diào)節(jié)鉆桿密封裝置(5)使鉆桿(25)能自由鉆進(jìn)，防噴孔導(dǎo)流裝置(23)的導(dǎo)流支路與所述氣渣分離排出裝置(15)用管路連接； 最后，把氣渣分離排出裝置(15)的抽采管(10)通過快速接頭(11)連接到礦井瓦斯抽采主管路(8)上，手動(dòng)壓出呼吸緩沖裝置(13)中的氣體，使之處于收縮狀態(tài)，排渣管(14)出口接礦車。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK103470297SQ201310408507
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】黃淵躍, 黃海燕, 徐全, 劉非非, 徐東方, 覃佐亞 申請人:湖南省煤炭科學(xué)研究所