一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法及抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法及抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，該方法包括從石門巷道沿煤層走向鉆進(jìn)抽采孔；在抽采孔內(nèi)安設(shè)液力鉆孔的徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置；調(diào)整徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置；將水力射流噴頭以及可彎曲介質(zhì)管道置入導(dǎo)向裝置，并通過(guò)導(dǎo)向裝置使射流噴頭軸向與抽采孔軸向呈60～90°夾角的偏轉(zhuǎn)；水力噴射鉆進(jìn)分支孔至設(shè)定深度后退出噴頭；重復(fù)調(diào)整和鉆進(jìn)分支孔等，直至分支孔全部噴射完成；進(jìn)行壓裂封孔；對(duì)煤層進(jìn)行水力壓裂和瓦斯抽采直至達(dá)標(biāo)。該裝置用于分支孔的鉆進(jìn)方向和位置控制。本發(fā)明的有益效果是，抽采方法可有效減少巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備工作量，縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高采煤效率；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可方便在抽采孔內(nèi)徑向鉆進(jìn)多個(gè)分支孔。
【專利說(shuō)明】一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法及抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤層瓦斯氣抽采方法，尤其是一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法及抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤層瓦斯是一種潔凈能源，但對(duì)煤礦生產(chǎn)而言更是一種災(zāi)害源。我國(guó)的煤炭賦存地質(zhì)條件復(fù)雜，主要依靠地下開采，隨著開采深度的增加，煤層瓦斯含量逐漸增加，煤層瓦斯壓力增大，突出的危險(xiǎn)性增高，防突難度越來(lái)越大。采煤瓦斯預(yù)抽是在煤巷掘進(jìn)前對(duì)需掘進(jìn)巷道的區(qū)域進(jìn)行條帶式預(yù)抽采?，F(xiàn)有抽采方式是在煤層底板或頂板內(nèi)掘進(jìn)一底抽巷或頂抽巷，在底抽巷或頂抽巷內(nèi)向煤層條帶區(qū)域鉆孔。由于這種抽采方式需要掘進(jìn)底抽巷或頂抽巷，其工作量大，巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，掘進(jìn)效率低。為此，需要對(duì)現(xiàn)有煤層瓦斯預(yù)抽方式和裝置進(jìn)行改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一目的是針對(duì)現(xiàn)有的煤層抽采技術(shù)的不足，提供一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法，通過(guò)在煤層底板或頂板內(nèi)鉆進(jìn)抽采孔替代抽采巷，以取消底抽巷或頂抽巷，減少采煤巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備工作的工程量，縮短采煤準(zhǔn)備時(shí)間，提高采煤效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法，包括以下步驟:
[0006]a、在煤層底板或頂板內(nèi)，從石門巷道沿煤層走向鉆進(jìn)抽采孔，該抽采孔順煤層走向延伸；
[0007]b、在抽采孔內(nèi)安設(shè)由固定盤和活動(dòng)導(dǎo)向部件構(gòu)成的液力鉆孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，并將固定盤與抽采孔的孔口處巖壁固定連接；
[0008]C、按擬鉆分支孔鉆進(jìn)的設(shè)定方向和位置調(diào)整徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置的活動(dòng)導(dǎo)向部件；
[0009]d、將水力噴射鉆孔設(shè)備的射流噴頭，以及與射流噴頭連接的可彎曲介質(zhì)管道置入活動(dòng)導(dǎo)向部件內(nèi)，并通過(guò)活動(dòng)導(dǎo)向部件前端使射流噴頭軸向與抽采孔軸向呈60?90°夾角的偏轉(zhuǎn)；
[0010]e、利用水力噴射鉆孔設(shè)備鉆進(jìn)分支孔至設(shè)定深度后，退出可彎曲介質(zhì)管道和射流嗔頭；
[0011]f、重復(fù)步驟c?e，直至設(shè)定區(qū)域內(nèi)的分支孔全部噴射完成；
[0012]g、拆除鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置及水力噴射鉆孔設(shè)備，將壓裂篩管置入抽采孔，并對(duì)抽采孔按壓裂要求進(jìn)行封孔；
[0013]h、將壓裂篩管與壓裂泵組連接，利用壓裂泵組對(duì)煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域進(jìn)行水力壓裂的增透處理；
[0014]1、拆除壓裂篩管與壓裂泵組的連接管件，將壓裂篩管與煤礦井下瓦斯抽采系統(tǒng)連接，進(jìn)行煤層瓦斯抽采，直至煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域內(nèi)的瓦斯含量符合巷道安全掘進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，在井下巷道間的石門位置在煤層底板或頂板的巖層內(nèi)鉆進(jìn)沿煤層走向延伸的抽采孔，通過(guò)在該抽采孔內(nèi)設(shè)置徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置和在徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置內(nèi)安設(shè)液力噴射鉆孔噴頭和可彎曲介質(zhì)管道，實(shí)現(xiàn)以抽采孔為主干孔的多個(gè)分支孔，并通過(guò)水力壓裂增透后進(jìn)行條帶煤層氣的預(yù)抽采，從而以抽采孔替代底抽巷或頂抽巷的方式實(shí)現(xiàn)條帶瓦斯預(yù)抽采，不再需掘進(jìn)底抽巷或頂抽巷，可有效減少條帶瓦斯預(yù)抽采及煤巷掘進(jìn)的準(zhǔn)備工作，縮短采煤準(zhǔn)備時(shí)間，提高采煤效率。
[0016]本發(fā)明的第二目的是提供一種煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，通過(guò)該裝置實(shí)現(xiàn)液力噴射鉆孔的拐彎轉(zhuǎn)向，以在抽采主干孔上形成多個(gè)分支孔實(shí)現(xiàn)煤層條帶瓦斯預(yù)抽采，達(dá)到以主干孔替代底抽巷或頂抽巷的目的。
[0017]為實(shí)現(xiàn)第二目的，本發(fā)明采用如下方案。
[0018]一種煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，包括固定盤和活動(dòng)導(dǎo)向部件，固定盤設(shè)有與用于巖壁固定連接的安裝孔，固定盤的外盤面上形成有角度刻度；所述活動(dòng)導(dǎo)向部件包括過(guò)渡盤，過(guò)渡盤通過(guò)螺釘同軸連接在所述固定盤的外盤面上，過(guò)渡盤上設(shè)有的螺釘連接孔呈弧形腰槽狀，過(guò)渡盤外圓柱表面上設(shè)有刻線槽，過(guò)渡盤的內(nèi)孔表面上形成有擋舌；過(guò)渡盤通過(guò)內(nèi)孔滑動(dòng)配合有導(dǎo)向管，導(dǎo)向管的外圓柱表面上形成有與擋舌間隙配合的導(dǎo)向槽；導(dǎo)向管由彎管和直管和組成，該彎管的出口處軸線與直管軸線呈60?90°夾角的偏轉(zhuǎn)。
[0019]采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明，使用時(shí)，將活動(dòng)導(dǎo)向部件設(shè)置在煤層底板或頂板形成的抽采主干孔內(nèi)，并通過(guò)固定盤固定在主干孔的孔口巖壁上，活動(dòng)導(dǎo)向部件用于分支孔的徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向，以形成與主干孔呈60?90°夾角的分支孔，通過(guò)移動(dòng)直管調(diào)整彎管到固定盤之間的距離，以形成沿主干孔軸線分布的多個(gè)分支孔，同時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)渡盤使彎管轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，以在主干孔的同一深度位置形成多個(gè)分支孔，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)主干抽采孔替代底抽孔或頂抽孔的目的。
[0020]優(yōu)選的，所述過(guò)渡盤上固定連接有手柄。便于對(duì)過(guò)渡盤實(shí)施轉(zhuǎn)位操作。
[0021]優(yōu)選的，所述直管由多個(gè)直管段組成，與所述彎管相鄰的直管段焊接在彎管上，相鄰兩直管段通過(guò)3?6個(gè)圓周均布的端面齒以及與該端面齒配合的端面槽形成凸凹互補(bǔ)的連接結(jié)構(gòu)，在相鄰兩直管段的端面齒與端面槽的配合段上，通過(guò)卡圈槽設(shè)有用于二者軸向連接的軸用彈性卡圈；所述導(dǎo)向槽設(shè)在直管段上。可方便地增減直管段的數(shù)量調(diào)整彎管與固定盤之間的距離，從而實(shí)現(xiàn)分支孔在主干孔軸向不同距離的設(shè)置。端面齒設(shè)置為三個(gè)以上可有效防止相鄰直管段發(fā)生相互轉(zhuǎn)位，以便使彎管的導(dǎo)向得到有效控制，具體數(shù)量根據(jù)直管段直徑大小和長(zhǎng)度綜合確定，以6個(gè)為上限。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述直管段位于過(guò)渡盤的管段上夾持有抱鉗。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可有效防止導(dǎo)向部件向孔內(nèi)滑移。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是，抽采方法可有效減少巷道掘進(jìn)準(zhǔn)備工作量，縮短準(zhǔn)備時(shí)間，提高采煤效率；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可方便在抽采孔內(nèi)徑向鉆進(jìn)多個(gè)分支孔。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0024]圖1是應(yīng)用本發(fā)明方法鉆進(jìn)的抽采孔I和分支孔11的位置關(guān)系示意圖。
[0025]圖2是應(yīng)用本發(fā)明方法鉆進(jìn)的抽采孔I和分支孔11軸向剖切示意圖。
[0026]圖3是應(yīng)用本發(fā)明方法對(duì)鉆進(jìn)的抽采孔I進(jìn)行封孔后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4是本發(fā)明導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明圖4的俯視圖。
[0029]圖6是本發(fā)明導(dǎo)向裝置中的直管段92結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖7是本發(fā)明圖6的仰視圖。
[0031 ]圖8是本發(fā)明圖6的俯視圖。
[0032]圖9是本發(fā)明導(dǎo)向裝置中彎管91與相鄰直管段92的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖10是本發(fā)明導(dǎo)向裝置中的抱鉗12的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施范圍之中。
[0035]實(shí)施例1參見圖1、圖2、圖3，一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法，包括以下步驟:
[0036]a、在煤層底板或頂板內(nèi)，從石門巷道沿煤層走向鉆進(jìn)抽采孔1，該抽采孔I順煤層走向延伸；
[0037]b、在抽采孔I內(nèi)安設(shè)由固定盤2和活動(dòng)導(dǎo)向部件3構(gòu)成的液力鉆孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，并通過(guò)固定盤2與抽采孔I的孔口處巖壁固定連接；
[0038]C、按擬鉆分支孔11鉆進(jìn)的設(shè)定方向和位置調(diào)整徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置的活動(dòng)導(dǎo)向部件3 ;
[0039]d、將水力噴射鉆孔設(shè)備的射流噴頭4，以及與射流噴頭4連接的可彎曲介質(zhì)管道5置入活動(dòng)導(dǎo)向部件3內(nèi)，并通過(guò)活動(dòng)導(dǎo)向部件3前端使射流噴頭4軸向與抽采孔I軸向呈60?90°夾角的偏轉(zhuǎn)；
[0040]e、利用水力噴射鉆孔設(shè)備鉆進(jìn)分支孔11至設(shè)定深度后，退出可彎曲介質(zhì)管道5和射流噴頭4 ；
[0041]f、重復(fù)步驟c?e，直至設(shè)定區(qū)域內(nèi)的分支孔11全部噴射完成；
[0042]g、拆除鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置及水力噴射鉆孔設(shè)備，將壓裂篩管6置入抽采孔1，并對(duì)抽采孔I按壓裂要求進(jìn)行封孔；
[0043]h、將壓裂篩管6與壓裂泵組連接，利用壓裂泵組對(duì)煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域進(jìn)行水力壓裂的增透處理；
[0044]1、拆除壓裂篩管與壓裂泵組的連接管件，將壓裂篩管與煤礦井下瓦斯抽采系統(tǒng)連接，進(jìn)行煤層瓦斯抽采，直至煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域內(nèi)的瓦斯含量符合巷道安全掘進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。
[0045]實(shí)施例2參見圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10，一種煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，包括固定盤2和活動(dòng)導(dǎo)向部件，固定盤2設(shè)有與用于巖壁固定連接的安裝孔21，固定盤2的外盤面上形成有角度刻度22，過(guò)渡盤7上固定連接有手柄10 ;所述活動(dòng)導(dǎo)向部件包括過(guò)渡盤7，過(guò)渡盤7通過(guò)螺釘8同軸連接在所述固定盤2的外盤面上，過(guò)渡盤7上設(shè)有的螺釘連接孔呈弧形腰槽狀，過(guò)渡盤7外圓柱表面上設(shè)有刻線槽71，過(guò)渡盤7的內(nèi)孔表面上形成有擋舌72 ;過(guò)渡盤7通過(guò)內(nèi)孔滑動(dòng)配合有導(dǎo)向管，導(dǎo)向管的外圓柱表面上形成有與擋舌72間隙配合的導(dǎo)向槽；導(dǎo)向管由彎管91和直管和組成，該彎管91的出口處軸線與直管軸線呈60?90°夾角的偏轉(zhuǎn)。所述直管由多個(gè)直管段92組成，與所述彎管91相鄰的直管段92焊接在彎管91上，相鄰兩直管段92通過(guò)四個(gè)圓周均布的端面齒92a以及與該端面齒92a配合的端面槽92b形成凸凹互補(bǔ)的連接結(jié)構(gòu)，在相鄰兩直管段92的端面齒92a與端面槽92b的配合段上，通過(guò)卡圈槽92c設(shè)有用于二者軸向連接的軸用彈性卡圈93 ;所述導(dǎo)向槽設(shè)在直管段92上。所述直管段92位于過(guò)渡盤7的管段上夾持有抱鉗12。該抱鉗12包括一端鉸接的兩半圓抱夾12a，半圓抱夾12a的自由端連接有兩平行的把手，兩把手通過(guò)螺栓12b和螺母固定連接。
[0046]在本實(shí)施例中，端面齒92a也可以是三個(gè)、五個(gè)或六個(gè)。
[0047]在利用本裝置進(jìn)行抽采的分支孔進(jìn)行鉆進(jìn)操作過(guò)程中，當(dāng)需要調(diào)整鉆進(jìn)分支孔軸向和徑向位置時(shí)，首先將水力鉆孔設(shè)備的可彎曲介質(zhì)管道和的射流噴頭4從導(dǎo)向裝置的直管部分退出，再由過(guò)渡盤7轉(zhuǎn)動(dòng)角度或者通過(guò)增減直管段92變換軸向位置。
[0048]以上雖然結(jié)合了附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員也可以意識(shí)到對(duì)所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)作出各種變化或修改，這些修改和變化應(yīng)理解為是在本發(fā)明的范圍和意圖之內(nèi)的。
【權(quán)利要求】
1.一種煤層瓦斯預(yù)抽采方法，其特征在于，包括以下步驟: a、在煤層底板或頂板內(nèi)，從石門巷道沿煤層走向鉆進(jìn)抽采孔(I)，該抽采孔(I)順煤層走向延伸； b、在抽采孔(I)內(nèi)安設(shè)由固定盤(2)和活動(dòng)導(dǎo)向部件(3)構(gòu)成的液力鉆孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，并通過(guò)固定盤(2)與抽采孔(I)的孔口處巖壁固定連接； C、按擬鉆分支孔(11)鉆進(jìn)的設(shè)定方向和位置調(diào)整徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置的活動(dòng)導(dǎo)向部件(3)； d、將水力噴射鉆孔設(shè)備的射流噴頭(4)，以及與射流噴頭(4)連接的可彎曲介質(zhì)管道(5)置入活動(dòng)導(dǎo)向部件(3)內(nèi)，并通過(guò)活動(dòng)導(dǎo)向部件(3)前端使射流噴頭(4)軸向與抽采孔(I)軸向呈60~90°夾角的偏轉(zhuǎn)； e、利用水力噴射鉆孔設(shè)備鉆進(jìn)分支孔(11)至設(shè)定深度后，退出可彎曲介質(zhì)管道(5)和射流噴頭⑷； f、重復(fù)步驟c~e，直至設(shè)定區(qū)域內(nèi)的分支孔(11)全部噴射完成； g、拆除鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置及水力噴射鉆孔設(shè)備，將壓裂篩管(6)置入抽采孔(1)，并對(duì)抽采孔(I)按壓裂要求進(jìn)行封孔； h、將壓裂篩管(6)與壓裂泵組連接，利用壓裂泵組對(duì)煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域進(jìn)行水力壓裂的增透處理； 1、拆除壓裂篩管與壓裂泵組的連接管件，將壓裂篩管與煤礦井下瓦斯抽采系統(tǒng)連接，進(jìn)行煤層瓦斯抽采，直至煤層預(yù)抽條帶控制區(qū)域內(nèi)的瓦斯含量符合巷道安全掘進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)。
2.一種煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，其特征在于，包括固定盤(2)和活動(dòng)導(dǎo)向部件，固定盤(2)設(shè)有與用于巖壁固定連接的安裝孔(21)，固定盤(2)的外盤面上形成有角度刻度(22);所述活動(dòng)導(dǎo)向部件包括過(guò)渡盤(7)，過(guò)渡盤(7)通過(guò)螺釘(8)同軸連接在所述固定盤(2)的外盤面上，過(guò)渡盤(7)上設(shè)有的螺釘連接孔呈弧形腰槽狀，過(guò)渡盤(7)外圓柱表面上設(shè)有刻線槽(71)，過(guò)渡盤(7)的內(nèi)孔表面上形成有擋舌(72);過(guò)渡盤(7)通過(guò)內(nèi)孔滑動(dòng)配合有導(dǎo)向管，導(dǎo)向管的外圓柱表面上形成有與擋舌(72)間隙配合的導(dǎo)向槽；導(dǎo)向管由彎管(91)和直管和組成，該彎管(91)的出口處軸線與直管軸線呈60~90°夾角的偏轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述過(guò)渡盤(7)上固定連接有手柄(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述直管由多個(gè)直管段(92)組成，與所述彎管(91)相鄰的直管段(92)焊接在彎管(91)上，相鄰兩直管段(92)通過(guò)3~6個(gè)圓周均布的端面齒(92a)以及與該端面齒(92a)配合的端面槽(92b)形成凸凹互補(bǔ)的連接結(jié)構(gòu)，在相鄰兩直管段(92)的端面齒(92a)與端面槽(92b)的配合段上，通過(guò)卡圈槽(92c)設(shè)有用于二者軸向連接的軸用彈性卡圈(93);所述導(dǎo)向槽設(shè)在直管段(92)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述直管段(92)位于過(guò)渡盤(7)的管段上夾持有抱鉗(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤層瓦斯預(yù)抽采孔徑向鉆進(jìn)導(dǎo)向裝置，其特征在于，所述抱鉗(12)包括一端鉸接的兩半圓抱夾(12a)，半圓抱夾(12a)的自由端連接有兩平行的把手，兩把手通過(guò)螺栓(12b)和螺 母固定連接。
【文檔編號(hào)】E21F7/00GK103899349SQ201410165740
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】覃樂(lè), 周東平, 郭臣業(yè), 沈大富, 李棟, 周俊杰, 張尚斌, 徐濤, 王聯(lián), 張翠蘭, 陳興燚 申請(qǐng)人:重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司