本實用新型涉及鉆孔設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備。

背景技術(shù)：

水害是煤礦五大自然災(zāi)害之一，一直威脅和制約著煤礦安全生產(chǎn)，且采空區(qū)突水約占煤礦水害的80℅以上，采空區(qū)積水具有時間短、水量大、破壞性強等特點，隨著煤礦開采向深部轉(zhuǎn)移，礦井水害特征越明顯，礦井涌水量增大，采空積水區(qū)與開采層層間距加大，尤其淺部煤層開采方式為刀柱式，積水區(qū)水力聯(lián)系少，孤立分布，且層間巖性軟硬度不同，給下伏煤層的放水增加了難度。但開采前必須治理水害，嚴禁頂水采煤，水害治理最有效的途徑就是利用鉆孔進行超前探放。

目前的探放技術(shù)有兩種，一種是地面抽放，一種是井下探放。地面抽放一般在積水區(qū)集中，層間距較大，井下常規(guī)探放達不到時采用地表打鉆，但存在鉆場受地形地貌限制、用水用電不方便、購地費用高、搬運困難，打鉆成本高，排放時間長，有時無法達到放水最好效果。而常規(guī)井下探放不受采空積水區(qū)形態(tài)所限，費用低、水電方便、搬運輕便，施工時間長，但層間距較大達80米軟硬巖層時，無法進行施工。如何結(jié)合兩者特點，揚長避短，既不受地形、積水區(qū)形態(tài)、軟硬巖層影響，又能長距離探放、費用低，達到探放水最佳效果成為本實用新型研究的主題，采用井下新的打鉆裝備是提高鉆孔長度和加快軟硬層鉆進速度的必由之路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決探放水的問題，提供了一種礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備。

本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備，包括鉆機，安裝于鉆機上的鉆桿，安裝于鉆桿端部且與所述鉆桿連接相通的鉆頭，所述鉆機帶動鉆桿旋轉(zhuǎn)且鉆入煤礦層，鉆桿上環(huán)設(shè)有與鉆孔相配合的止水套，鉆桿另一端安裝有兩個閥門，其中一個閥門通過高壓水管連接于高壓水泵上，高壓水泵置于蓄水池內(nèi)，另外一個閥門通過高壓風管連接于移動空壓機上。

針對鉆孔施工存在的諸多問題，改進方案從鉆機能力、排渣工藝、鉆桿強度、巷道施工條件，布孔方式等因素進行綜合考慮。

1、選用大功率并適合井下施工條件的鉆機。足夠能力的鉆機是施工長鉆孔的基礎(chǔ)，大部分鉆孔達不到設(shè)計深度，主要原因是鉆機功率小,轉(zhuǎn)速底，鉆機在施工長距離軟硬巖層鉆孔時，鉆機負荷加大，鉆機旋轉(zhuǎn)較慢，導致排粉不暢通，造成卡鉆、抱鉆現(xiàn)象，因此原來的TUX-75型鉆機顯然從鉆機結(jié)構(gòu)到扭矩、推力都不能很好地滿足要求,因而更換為TUX-150型的鉆機。

2、準確控制鉆孔傾角。從理論上講,鉆孔布置與軟硬巖層傾向盡量垂直，這樣鉆頭在穿越各巖層時孔壁能承受更大的地應(yīng)力,不易垮孔、噴孔，同時不會由于鉆桿自重造成拖桿，偏離鉆孔設(shè)計角度，這就要求在打鉆前由技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場情況摸清煤巖層賦存狀況,對鉆孔的位置、傾角做出設(shè)計,嚴格按設(shè)計施工,而不是隨意自定傾角等。

3、使用高壓風力排渣,減輕鉆孔鉆進負荷。目前礦井的井下壓風管道風壓不超過0.5MPa,而對目前的鉆具而言,這一風壓顯然不能達到足夠的供風量。為此,可使用井下移動式空壓機,使打鉆地點的風管風壓正常時達到了0.65MPa以上,最大時達0.7MPa,可通過高壓風管直接與鉆桿連接,通過鉆桿產(chǎn)生高壓風流。理論和實踐都證明,風力排渣能夠減少鉆屑與鉆桿摩擦阻力，增大鉆進速度。根據(jù)氣力輸送原理，對于一定鉆孔傾角和鉆屑顆粒，只有達到一定的風速才能使鉆屑懸浮風流中，并隨之運動，完成排渣，隨著孔深加大，供風風壓隨之增大。

4、采用水射流結(jié)合鉆齒聯(lián)合破碎。目前礦井的井下供水管道水壓不超過1.2MPa,而對目前施工長距離深孔,水壓顯然不能達到要求。為此,可利用高壓水泵通過高壓水管直接與鉆桿連接,通過鉆桿產(chǎn)生水射流。當合金鉆齒接觸煤孔壁時，由于鉆機的推動，鉆齒切入煤孔壁，鉆頭的旋轉(zhuǎn)對煤壁產(chǎn)生切削，孔壁附近的煤在切削作用下誘發(fā)出拉伸應(yīng)力，當拉伸應(yīng)力超過煤的抗拉強度時，煤孔壁就產(chǎn)生裂隙。同時，射流進入裂隙后，首先是在裂隙中產(chǎn)生張力而擴展裂隙，繼而沖擊裂隙尖端，發(fā)展裂隙，鉆齒進一步切入后，裂隙逐漸擴大。鉆齒的旋轉(zhuǎn)以及從裂隙尖端反射回來的壓力水可以帶走孔壁破碎后的煤屑，隨著后續(xù)射流的進入，煤屑被卷吸，與返回水流一起被排至孔口。

5、采用滿足風力、水力排渣和長鉆孔施工的大扭矩鉆桿。由于壓風的壓力最高為0.7MPa,水壓達到1.5 MPa時,這就要適當擴大輸送壓風的鉆桿內(nèi)孔直徑。同時,軟硬巖層長距離鉆孔的深度大,孔壁、鉆屑與鉆桿之間的摩擦阻力也大,應(yīng)適當增加鉆桿強度。所以,采用的鉆桿∮57mm都比∮42mm鉆桿不同程度地增大了鉆桿外徑和內(nèi)徑,并在鉆桿結(jié)構(gòu)上考慮了降阻問題。鉆桿直徑大了,通過的風壓、水壓和鉆桿強度等也相應(yīng)提高,更有利于長距離深孔的施工。

本實用新型所述礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢：

㈠、社會效益

1、該技術(shù)由地面施工改為井下施工，解決了地面受地形地貌條件所限，施工工序簡化，工程量少。

2、該技術(shù)采用大功率、轉(zhuǎn)距大鉆機和高壓風、水輔助設(shè)施，提高了鉆孔鉆進速度和深度。

3、該技術(shù)增加了鉆桿質(zhì)量、桿徑，利用風、水射流排渣，防止卡鉆、抱鉆事故。

4、該技術(shù)實施后，節(jié)省工時，縮短放水時間，為生產(chǎn)準備，合理部署、完成指標奠定了基礎(chǔ)。

㈡、經(jīng)濟效益

1、該技術(shù)改進應(yīng)用后，4個地面放水孔費用206萬元，地面購地費用10萬元，接電買水租房費6800元，而井下放水費用6萬元，可節(jié)約費用210萬元。

2、該技術(shù)改進應(yīng)用后，每施工120米孔，可縮短用工2個班次，工資費用節(jié)約3000元。

附圖說明

圖1為本實用新型所述礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-鉆機，2-鉆桿，3-鉆頭，4-高壓水管，5-高壓水泵，6-高壓風管，7-移動空壓機，8-止水套，9-控制閥。

具體實施方式

一種礦井施工用長距離放水孔鉆孔設(shè)備，包括鉆機1，安裝于鉆機1上的鉆桿2，安裝于鉆桿2端部且與所述鉆桿2連接相通的鉆頭3，所述鉆機1帶動鉆桿2旋轉(zhuǎn)且鉆入煤礦層，鉆桿2上環(huán)設(shè)有與鉆孔相配合的止水套8，鉆桿2另一端安裝有兩個閥門，其中一個閥門通過高壓水管4連接于高壓水泵5上，高壓水泵5置于蓄水池內(nèi)，另外一個閥門通過高壓風管6連接于移動空壓機7上。