本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置制造方法
【专利摘要】本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，包括防爆电机、与防爆电机传动连接的钻杆、钻进系统、射流冲孔系统、和定向系统，钻杆前端设有圆锥形钻头，钻进系统的高压水流由钻杆的后端中央进入从圆锥形钻头前端排出，定向系统设在钻杆前部，射流冲孔系统的高压水流由钻杆的后端外侧进入从圆锥形钻头中部喷射出。本发明设计合理、结构简单，通过定向系统对水射流方向的准确定向以及合理的射流孔眼方向设置，可以实现各分支方向的有效控制。本发明可以根据深孔透气性系数的差异引起的抽放半径的差异，施工不同类型的多分支钻孔，有效减少了以往固定孔间距造成的瓦斯抽放盲区或抽放重叠区，成本降低，安全系数大大增加。
【专利说明】本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿安全生产【技术领域】，尤其涉及一种本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置。
【背景技术】
[0002]煤炭在我国国民经济建设，能源需求方面占有举足轻重的地位。随着国家对煤炭需求的增加，煤矿开采深度及开采强度也在逐年增加。随着煤矿开采深度以及开采强度的增大，瓦斯含量、瓦斯压力也在逐渐增加，增加了煤与瓦斯突出的可能性。降低煤层中的瓦斯含量是减少煤与瓦斯突出可能性的重要举措之一。降低煤层瓦斯含量的方法有很多，目前通过在煤层或顶、底板岩层中打抽放钻孔进行瓦斯抽放是目前应用较广泛的措施之一。
[0003]随着煤矿开采机械化程度的提高，与以往相比，采煤工作面的长度、宽度也发生了巨大变化，工作面长度更长，宽度也更宽，为了更加有效、快速的降低采煤工作面的瓦斯，钻孔长度也由原来的几十米发展到现在的几百米甚至近1000米。随着钻孔深度的增加，不同深度煤层透气性系数的差异性、抽放负压的差异性等引起的不同深度抽放有效半径的差异性突显。而目前的钻孔间距的设计，大多是根据浅孔煤层透气性、抽放负压等计算或经验得出的抽放半径进行的。当钻孔深度较深，煤层透气性变化较大时，采用大致相同的孔间距进行施工，间距过大可能导致一些区域瓦斯含量不能有效降低，形成瓦斯抽采的盲区；间距过小可能造成在一些区域重叠，造成资源的浪费。
[0004]煤层是一种非均质性很强的岩石，由于煤层裂隙宽度、长度、方向、密度等的差异性，导致同一钻孔内煤层的透气性可能存在很大的差异性，进而导致进行抽放时，若不考虑煤层透气性随钻孔深度的变化，可能导致一些区域瓦斯含量降低的快，一些区域瓦斯含量难以下降，不能有效降低煤与瓦斯突出的危险性。
[0005]在煤矿井下进行多分支水平钻孔是近年来发展起来的一项技术。多分支水平钻孔因其控制面积大、若分支段布置比较合理，则抽放效果比较理想。若分支间距、开孔位置不合理，容易造成瓦斯抽放重叠区或抽放盲区，不仅影响抽放效果，而且可能造成煤与瓦斯突出。同时，在煤层中进行多分支钻孔，成本比较高，合理进行开孔及孔深度设计显得非常重要。煤储层非均质性的存在，导致主支不同深度下的透气性不同，对抽放效果会产生重要影响。
[0006]因此，迫切需要一种抽采装置及其抽采工艺，可以根据不同钻孔深度的煤层透气性系数的不同，进行瓦斯抽采设计与施工，既实现均匀降低抽采区内煤层瓦斯含量，同时又减少了不必要的施工费用，实现煤矿的安全、高效生产。
【发明内容】
[0007]本发明针对目前井下本煤层瓦斯抽采的深钻孔施工中钻孔间距不随深度变化容易造成抽采盲区和抽采重叠区的问题，本发明提供一种本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置。通过该装置可以根据煤层透气性系数随深度的变化确定出本煤层瓦斯抽采多分支孔的分支级数、分支数目，并对多分支孔快速钻进，进而达到均匀降低抽采区煤层瓦斯含量的目的，减少煤与瓦斯突出的危险性。
[0008]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，包括防爆电机6、与防爆电机6传动连接的钻杆19、钻进系统、射流冲孔系统和定向系统，钻杆19前端设有圆锥形钻头8，钻进系统的高压水流由钻杆19的后端中央进入从圆锥形钻头8前端排出，定向系统设在钻杆19前部，射流冲孔系统的高压水流由钻杆19的后端外侧进入从圆维形钻头8中部嗔射出。
[0009]所述钻进系统包括水箱1，沿钻杆19中心轴向设置的一条进水中心通道7以及设在圆锥形钻头8上的三个高压喷水孔27，进水中心通道7进水口设有第一管接头4，当钻杆19高速旋转时，第一管接头4固定不动且与进水中心通道7通过第一密封件18及第二密封件17密封连通；第一管接头4上设有第一阀门25，第一管接头4的进水口通过第一高压进水管3与水箱I连接，进水中心通道7的出水口与三个高压喷水孔27连通，第一高压进水管3上有大排量水泵2。
[0010]所述射流冲孔系统包括沿钻杆19轴向均匀布置的四条进水边缘通道21以及设在圆锥形钻头8上的四个高压射流孔26，高压射流孔26位于高压喷水孔27后侧，四条进水边缘通道21的进水口分别设有一个第二管接头15 ;第二管接头15上设有第二阀门16，四个第二管接头15的进水口通过一根第二高压进水管11与水箱I连接，每个进水边缘通道21的出水口分别对应与一个高压射流孔26连接，高压射流孔26的喷射方向与钻杆19的中心线呈10°的夹角，第二高压进水管11上沿水流方向顺次设有高压水泵12和压力表13。
[0011]所述定向系统包括位于钻杆19外的电源以及设在钻杆19内且与钻杆19同轴向的圆柱形的储液筒30，储液筒30内盛装有占储液筒30 —半体积的绝缘油33，储液筒30两端分别设有一块与钻杆19固定连接的立板29，其中一块立板29上设有位于储液筒30中心线上的铆钉形状的固定轴31，固定轴31上转动连接有漂浮在绝缘油33液面上的导电杆32，导电杆32的外端与储液筒30内壁滑动连接，储液筒30由电阻材料制成，储液筒30上在侧部沿轴向设有一道塑料绝缘块35，储液筒30上连接有位于塑料绝缘块35上侧的第一导线34，固定轴31连接有第二导线20，第一导线34和第二导线20的另一端分别与电源连接，第一导线34或第二导线20上设有电流表14。
[0012]所述钻杆19前部外侧设有位于圆锥形钻头8后侧的扩径体23。
[0013]所述防爆电机6固定在底座5上，底座5上设有支撑架10，钻杆19转动连接在支撑架10上，防爆电机6的主轴与钻杆19通过三角带或皮带9传动连接。
[0014]所述圆锥形钻头8表面设有金刚石钻进齿24。
[0015]采用上述技术方案，钻进系统主要完成钻孔钻进，并把煤粉排出的作用。钻进系统通过圆锥形钻头实现射流后的导向作用。在圆锥形钻头的切削部位安装金刚石钻进齿，实现快速切割减少钻头的磨损。为了避免钻进过程中钻具磨损造成钻孔直径减小，在钻杆四周安装了扩径体，可以有效减少孔径缩小。钻进过程中所产生的煤粉主要是通过钻杆与煤层之间的环形通道产出，从钻杆中流过的水不仅可以冷却圆锥形钻头的作用，而且可以有效带出煤粉。
[0016]进行多分支孔施工时，为了完成分支的钻进，钻进过程中需要不断改变钻进的方位，射流冲孔系统主要是通过水射流施工，实现分支孔的转向以及成孔。[0017]根据施工设计进行射流施工时，该装置可以实现360°任意角度施工，在此仅以水平方向上右侧分支孔的转向与成孔进行说明。根据定向系统确定有一组射流孔眼处于水平方向时，开启右侧的第二阀门，可以在偏向右侧10°的方向形成一个射流钻孔，随后在该导向钻孔的作用下分支孔逐渐沿水平方向且偏向右侧10°的方向钻进。达到预定距离以后，根据定向系统，当有一组高压射流孔眼处于水平方向时，开启左侧的第二阀门，根据直线平行原理，该方向与起始方向相同，这样就可以完成了二级两分支钻孔其中一个分支的钻进，对于其它多分支多分级情况，施工工艺相同。
[0018]射流冲孔系统中的高压射流孔呈90度均匀分布在圆锥形钻头的四周，高压射流孔布置在圆锥形钻头的球形部分，并且射流孔方向与钻杆轴线呈10°的夹角。在钻进过程中进水中心通道通过第一阀门控制其闭合，需要进行射流成孔时，根据要求将高压水泵连接到不同的第二管接头上，通过压力表实施观测射流过程中水压变化，以便及时做出调整。
[0019]为了尽量消除瓦斯抽采盲区和抽采重叠区，设计了多分支钻孔。多分支钻孔的开孔位置对已测试的不同深度的透气性系数与钻孔深度之间进行拟合，得出透气性系数与钻孔深度的关系，进而对分支进行设计。当设计出多分支的开孔位置及开孔方位时，为了使分支孔按照设计的方位进行钻进，设计了此定向系统，实现分支孔的定向。
[0020]定向系统的设计是基于液面一直处于水平状态的原理进行设计的。在中空的储液筒中心位置安装一个可以绕中心转动的导电杆，导电杆的外端与储液筒的内壁边缘相接触，其中储液筒的环形边缘为一环形电阻体，将导电杆的固定端以及储液筒一端分别通过第二导线和第一导线连接，并增加电源，就可以构成一个带有简易滑动变阻器的回路。通过合理设置高压射流孔的方位，使电流最大时，其中必有一组相对应的两个高压射流孔连线刚好处于水平位置。这样就可以根据电流表的读数，对射流孔方位进行准确判断。在设计储液筒时为了避免整个电路构成并联电路，影响判断。在整个电路电流最大时，从导电杆所接触的储液筒位置的下端将储液筒切开，将一塑料绝缘块连接在切口之间，这样可以有效避免整个电路形成并联。
[0021]立板为厚度为1cm，长、宽均为2.5cm的钢板，以立板上表面的中心为圆心切除一个直径为2cm、厚度为0.5cm的圆柱体,将另外一个外径为2cm,高为0.5cm的中空、带底圆柱形储液筒固定在立板切除圆柱体后的位置上。紧贴储液筒的内径固定上储液筒和塑料绝缘块。再取一块立板，并在该立板表面安装一层橡胶体。在该立板表面的中心位置安装固定轴，导电杆的内端转动连接在固定轴上。固定轴通过焊接固定在立板上。导电杆为软钢制成，具有较好的韧性，可以稍微弯曲，这样可以确保其与储液筒内壁一直处于连接状态。根据导电杆重力的大小，在其自身固定泡沫漂浮体，使其刚好可以漂浮在液面上。通过第一导线和第二导线分别连接塑料绝缘块上部的储液筒和固定轴，连接电源以后构成回路，通过电流表观测电流的变化。在储液筒中注入容量一半的绝缘油以后，将两个立板之间通过螺栓固定在一起，通过中间橡胶体的密封，可以确保绝缘油不流出。最后通过焊接将立板固定在钻杆上。
[0022]防爆电机通过固定板安装在底座上。钻杆的固定是通过支撑架进行固定的，支撑架焊接固定在底座上，尽量减少施工过程中装置的晃动。底座对防爆电机以及钻杆起到固定的作用。
[0023]为了避免注入钻杆的水从钻杆内流出，设置了第一密封件和第二密封件，第一密封件与钻杆固定连接，第二密封件与第一管接头固定连接，第一密封件和第二密封件折弯并交叉配合，在第一密封件和第二密封件之间设有环形密封橡胶垫。第一密封件与第二密封件之间的巧妙设计可以有效减少钻杆内部水的大量流出，这样不仅减少了水的流出浪费，而且避免了钻杆旋转对进水口连续注水造成影响。
[0024]本发明设计合理、结构简单，通过定向系统对水射流方向的准确定向以及合理的射流孔眼方向设置，可以实现各分支方向的有效控制。
[0025]本发明可以根据深孔透气性系数的差异引起的抽放半径的差异，施工不同类型的多分支钻孔，有效减少了以往固定孔间距造成的瓦斯抽放盲区或抽放重叠区，成本降低，安全系数大大增加。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A-A断面图；
图3是图1中的C向视图；
图4是图1中定向系统的侧视图；
图5是抽采孔的主孔和分支孔的第一种结构示意图；
图6是抽采孔的主孔和分支孔的第二种结构示意图；
图7是抽采孔的主孔和分支孔的第三种结构示意图；
图8是抽采孔的主孔和分支孔的第四种结构示意图；
图9是抽采孔的主孔和分支孔的第五种结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]如图1?图4所示，本发明的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，包括防爆电机6、与防爆电机6传动连接的钻杆19、钻进系统、射流冲孔系统和定向系统，钻杆19前端设有圆锥形钻头8，钻进系统的高压水流由钻杆19的后端中央进入从圆锥形钻头8前端排出，定向系统22设在钻杆19前部，射流冲孔系统的高压水流由钻杆19的后端外侧进入从圆锥形钻头8中部喷射出。
[0028]钻进系统包括水箱1，沿钻杆19中心轴向设置的一条进水中心通道7以及设在圆锥形钻头8上的三个高压喷水孔27，进水中心通道7进水口设有第一管接头4，当钻杆19高速旋转时，第一管接头4固定不动且与进水中心通道7通过第一密封件18及第二密封件17密封连通；第一管接头4上设有第一阀门25，第一管接头4的进水口通过第一高压进水管3与水箱I连接，进水中心通道7的出水口与三个高压喷水孔27连通，第一高压进水管3上有大排量水泵2。
[0029]射流冲孔系统包括沿钻杆19轴向均匀布置的四条进水边缘通道21以及设在圆锥形钻头8上的四个高压射流孔26，高压射流孔26位于高压喷水孔27后侧，四条进水边缘通道21的进水口分别设有一个第二管接头15 ;第二管接头15上设有第二阀门16，四个第二管接头15的进水口通过一根第二高压进水管11与水箱I连接，每个进水边缘通道21的出水口分别对应与一个高压射流孔26连接，高压射流孔26的喷射方向与钻杆19的中心线呈10°的夹角，第二高压进水管11上沿水流方向顺次设有高压水泵12和压力表13。[0030]定向系统22包括位于钻杆19外的电源以及设在钻杆19内且与钻杆19同轴向的圆柱形的储液筒30，储液筒30内盛装有占储液筒30 —半体积的绝缘油33，储液筒30两端分别设有一块与钻杆19固定连接的立板29，其中一块立板29上设有位于储液筒30中心线上的铆钉形状的固定轴31，固定轴31上转动连接有漂浮在绝缘油33液面上的导电杆32，导电杆32的外端与储液筒30内壁滑动连接，储液筒30由电阻材料制成，储液筒30上在侧部沿轴向设有一道塑料绝缘块35，储液筒30上连接有位于塑料绝缘块35上侧的第一导线34，固定轴31连接有第二导线20，第一导线34和第二导线20的另一端分别与电源连接，第一导线34或第二导线20上设有电流表14。储液筒30的中心线、一条进水边缘通道21的中心线和进水中心通道7的中心线位于同一个平面上。
[0031]钻杆19前部外侧设有位于圆锥形钻头8后侧的扩径体23。
[0032]防爆电机6固定在底座5上，底座5上设有支撑架10，钻杆19转动连接在支撑架10上，防爆电机6的主轴与钻杆19通过三角带或皮带9传动连接。
[0033]圆锥形钻头8表面设有金刚石钻进齿24，金刚石钻进齿24具有极高的硬度，专门适用于钻进多煤矸石的煤层，大大提高了钻杆的使用寿命。
[0034]钻进系统主要完成钻孔钻进，并把煤粉排出的作用。钻进系统通过圆锥形钻头8实现射流后的导向作用。在圆锥形钻头8的切削部位安装金刚石钻进齿24，实现快速切割减少圆锥形钻头8的磨损。为了避免钻进过程中钻具磨损造成钻孔直径减小，在钻杆19四周安装了扩径体23，可以有效减少孔径缩小。钻进过程中所产生的煤粉主要是通过钻杆19与煤层之间的环形通道产出，从钻杆19中流过的水不仅可以冷却圆锥形钻头8的作用，而且可以有效带出煤粉。
[0035]进行多分支孔施工时，为了完成分支的钻进，钻进过程中需要不断改变钻进的方位，射流冲孔系统主要是通过水射流施工，实现分支孔的转向以及成孔。
[0036]根据施工设计进行射流施工时，该装置可以实现360°任意角度施工，在此仅以水平方向上右侧分支孔的转向与成孔进行说明。根据定向系统22确定有一组高压射流孔26眼处于水平方向时，开启右侧的第二阀门16，可以在偏向右侧10°的方向形成一个射流钻孔，随后在该导向钻孔的作用下分支孔逐渐沿水平方向且偏向右侧10°的方向钻进。达到预定距离以后，根据定向系统22，当有一组射流孔眼处于水平方向时，开启左侧的第二阀门16，根据直线平行原理，该方向与起始方向相同，这样就可以完成了二级两分支钻孔其中一个分支的钻进，对于其它多分支多分级情况，施工工艺相同。
[0037]射流冲孔系统中的高压射流孔26呈90度均匀分布在圆锥形钻头8的四周，高压射流孔26布置在圆锥形钻头8的球形部分，并且高压射流孔26方向与钻杆19轴线呈10°的夹角。在钻进过程中进水中心通道7通过第一阀门25控制其闭合，需要进行射流成孔时，根据要求将高压水泵12连接到不同的第二管接头15上，通过压力表13实施观测射流过程中水压变化，以便及时做出调整。
[0038]为了尽量消除瓦斯抽采盲区和抽采重叠区，设计了多分支钻孔。多分支钻孔的开孔位置主要通过已测试的不同深度的透气性系数，采用预测的方法得到。当设计出多分支的开孔位置及开孔方位时，为了使分支孔按照设计的方位进行钻进，设计了此定向系统22，实现分支孔的定向。
[0039]定向系统22的设计是基于液面一直处于水平状态的原理进行设计的。在中空的储液筒30中心位置安装一个可以绕中心转动的导电杆32，导电杆32的外端与储液筒30的内壁边缘相接触，其中储液筒30的环形边缘为一环形电阻体，将导电杆32的固定端以及储液筒30 —端分别通过第二导线20和第一导线34连接，并增加电源(图中未示意出)，就可以构成一个带有简易滑动变阻器的回路。通过合理设置高压射流孔26的方位，使电流最大时，其中必有一组相对应的两个高压射流孔连线刚好处于水平位置。这样就可以根据电流表14的读数，对高压射流孔26方位进行准确判断。在设计储液筒30时为了避免整个电路构成并联电路，影响判断。在整个电路电流最大时，从导电杆32所接触的储液筒30位置的下端将储液筒30切开，将一塑料绝缘块35连接在切口之间，这样可以有效避免整个电路形成并联。
[0040]立板29为厚度为1cm，长、宽均为2.5cm的钢板，以立板29上表面的中心为圆心切除一个直径为2cm、厚度为0.5cm的圆柱体,将另外一个外径为2cm,高为0.5cm的中空、带底圆柱形储液筒30固定在立板29切除圆柱体后的位置上。紧贴储液筒30的内径固定上储液筒30和塑料绝缘块35。再取一块立板29，并在该立板29表面安装一层橡胶体。在该立板29表面的中心位置安装固定轴31，导电杆32的内端转动连接在固定轴31上。固定轴31通过焊接固定在立板29上。导电杆32为软钢制成，具有较好的韧性，可以稍微弯曲，这样可以确保其与储液筒30内壁一直处于连接状态。根据导电杆32重力的大小，在其自身固定泡沫漂浮体，使其刚好可以漂浮在液面上。通过第一导线34和第二导线20分别连接塑料绝缘块35上部的储液筒30和固定轴31，连接电源以后构成回路，通过电流表14观测电流的变化。在储液筒30中注入容量一半的绝缘油33以后，将两个立板29之间通过螺栓固定在一起，通过中间橡胶体的密封，可以确保绝缘油33不流出。最后通过焊接将立板29固定在钻杆19上。
[0041]防爆电机6通过固定板安装在底座5上。钻杆19的固定是通过支撑架10进行固定的，支撑架10焊接固定在底座5上，尽量减少施工过程中装置的晃动。底座5对防爆电机6以及钻杆19起到固定的作用。
[0042]为了避免注入钻杆19的水从钻杆19内流出，设置了第一密封件18和第二密封件17，第一密封件18与钻杆19固定连接，第二密封件17与第一管接头4固定连接，第一密封件18和第二密封件17折弯并交叉配合，在第一密封件18和第二密封件17之间设有环形密封橡胶垫。第一密封件18与第二密封件17之间的巧妙设计可以有效减少钻杆19内部水的大量流出，这样不仅减少了水的流出浪费，而且避免了钻杆19旋转对进水口连续注水造成影响。
[0043]如图5-9所示的是抽采孔钻成后主孔37和分支孔38的结构。当然，具体形状结
构由实际需要确定。
[0044]本发明可以满足多种级数、分支的钻进，在此仅以两级、第二级四个分支的钻进工艺进行描述，施工步骤为:
I)根据该区地质情况，先期进行的不同深度的透气性系数大小测试结果，确定出钻孔不同深度的抽采半径。
[0045]2)根据煤层透气性系数随钻孔深度的变化规律，对本煤层多分支瓦斯抽采孔的分支级数、分支数目、各级深度进行设计与计算。
[0046]3)将本发明移动到预施工位置，检查以后进行组装、固定。[0047]4)开启大排量水泵2以及防爆电机6开始钻孔的钻进，钻进到预定位置，完成一级钻进深度。
[0048]5)关闭大排量水泵2，根据电流表14读数大小，缓慢调节钻杆19，直至电流表读数达到最大，停止调节，关闭防爆电机6。
[0049]6)连接右侧的高压水射流管路，开启高压水泵12，进行高压水射流，在钻孔的一侧位置上形成一定深度的开孔，直到达到设计深度。
[0050]7)关闭高压水泵12，断开射流管路。
[0051]8)开启大排量水泵2和防爆电机6沿着开孔进行钻进，直到达到预定深度。
[0052]9)关闭大排量水泵2，根据电流表读数再次调节钻杆19，当电流表14读数最大时，停止调节，关闭防爆电机6。
[0053]10)连接左侧的高压水射流管路，开启高压水泵12，进行高压水射流，在钻孔的设计位置形成一定深度的开孔，直到达到设计深度。
[0054]11)关闭高压水泵12，断开射流管路。
[0055]12)开启大排量水泵2和防爆电机6，直至钻至预定的钻孔深度。
[0056]13)其它三个方向三个分支的钻进工艺和该分支相同，在此不再赘述。只需按照上述方法依次完成钻进即可。
[0057]14)当完成了设计的所有钻孔分支的钻孔后，把仪器从钻孔中移出。
[0058]15)对管路进行清洗、整理。
[0059]16)密封钻孔孔口，连接瓦斯抽采管路进行瓦斯抽采。
[0060]本实施例并没有对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:包括防爆电机(6)、与防爆电机(6)传动连接的钻杆(19)、钻进系统、射流冲孔系统、和定向系统,钻杆(19)如端设有圆锥形钻头(8)，钻进系统的高压水流由钻杆(19)的后端中央进入从圆锥形钻头(8)ill端排出，定向系统设在钻杆(19)如部，射流冲孔系统的闻压水流由钻杆(19)的后端外侧进入从圆锥形钻头(8)中部喷射出。
2.根据权利要求1所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述钻进系统包括水箱(I)、沿钻杆(19)中心轴向设置的一条进水中心通道(7)以及设在圆锥形钻头(8)上的三个高压喷水孔(27)，进水中心通道(7)进水口设有第一管接头(4)，当钻杆(19)高速旋转时，第一管接头(4)固定不动且与进水中心通道(7)通过第一密封件(18)及第二密封件(17)密封连通；第一管接头(4)上设有第一阀门(25)，第一管接头(4)的进水口通过第一高压进水管(3 )与水箱(I)连接，进水中心通道(7 )的出水口与三个高压喷水孔(27)连通，第一高压进水管(3)上有大排量水泵(2)。
3.根据权利要求2所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述射流冲孔系统包括沿钻杆(19)轴向均匀布置的四条进水边缘通道(21)以及设在圆锥形钻头(8)上的四个高压射流孔(26)，高压射流孔(26)位于高压喷水孔(27)后侧，四条进水边缘通道(21)的进水口分别设有一个第二管接头(15);第二管接头(15)上设有第二阀门(16)，四个第二管接头(15)的进水口通过一根第二高压进水管(11)与水箱(I)连接，每个进水边缘通道(21)的出水口分别对应与一个高压射流孔(26)连接，高压射流孔(26)的喷射方向与钻杆(19)的中心线呈10°的夹角，第二高压进水管(11)上沿水流方向顺次设有高压水泵(12)和压力表(13)。
4.根据权利要求1或2或3所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述定向系统包括位于钻杆(19)外的电源以及设在钻杆(19)内且与钻杆(19)同轴向的圆柱形的储液筒(30 )，储液筒(30 )内盛装有占储液筒(30 ) 一半体积的绝缘油(33 )，储液筒(30 )两端分别设有一块与钻杆(19 )固定连接的立板(29 )，其中一块立板(29 )上设有位于储液筒(30)中心线上的铆钉形状的固定轴(31)，固定轴(31)上转动连接有漂浮在绝缘油(33 )液面上的导电杆(32 )，导电杆(32 )的外端与储液筒(30 )内壁滑动连接，储液筒(30 )由电阻材料制成，储液筒(30 )上在侧部沿轴向设有一道塑料绝缘块(35 )，储液筒(30 )上连接有位于塑料绝缘块(35)上侧的第一导线(34)，固定轴(31)连接有第二导线(20)，第一导线(34)和第二导线(20)的另一端分别与电源连接，第一导线(34)或第二导线(20)上设有电流表(14)。
5.根据权利要求4所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述钻杆(19)前部外侧设有位于圆锥形钻头(8)后侧的扩径体(23)。
6.根据权利要求4所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述防爆电机(6 )固定在底座(5 )上，底座(5 )上设有支撑架(10 )，钻杆(19 )转动连接在支撑架(10 )上，防爆电机(6 )的主轴与钻杆(19 )通过三角带或皮带(9 )传动连接。
7.根据权利要求4所述的本煤层瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔装置，其特征在于:所述圆锥形钻头(8 )表面设有金刚石钻进齿(24 )。
【文档编号】E21B10/42GK103437705SQ201310361453
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】倪小明, 贾炳, 高保彬, 曹运兴, 张玉贵 申请人:河南理工大学