瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层卸压增透措施、钻孔水力冲孔和水力割缝技术，属于煤矿井工开采技术领域，确切的说是涉及一种瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法。
【背景技术】
[0002]瓦斯灾害是高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井最主要的灾害之一，也是制约其生产的主要瓶颈之一。随着开采深度的增加，瓦斯含量和瓦斯压力逐渐增大，解决瓦斯问题需要的工程量和成本也越来越大，尤其是对于单一低透气性煤层，瓦斯抽采效率低下，大量穿层钻孔需要采取合适的增透措施，以加快瓦斯治理进度，达到抽、掘、采平衡，保证矿井产量。穿层钻孔水力冲孔措施对于单一低透气性高瓦斯煤层具有良好的卸压、增透、快速消突作用，在诸多增透措施中具有安全性高、简便易行、效果显著的优点，具有广阔的发展前景。
[0003]在地应力和瓦斯压力等因素的作用下，抽采钻孔成孔后其周围会形成环形的应力集中区，使得煤层透气性降低，降低了钻孔的有效影响范围，同时保持较高的瓦斯压力，影响瓦斯抽采效果。在地压的作用下，高瓦斯突出松软煤层的内部孔隙和裂隙都很小，为了增大煤体的透气性系数，必须采取一定的措施促成新裂隙及局部卸压条件，才能改善煤层内部瓦斯的流动情况。水力冲孔是在岩巷中向具有自喷能力的煤层中打钻孔，利用岩柱的安全屏障保证安全，采用钻头切割和高压水冲刷煤体、激发喷孔，排出硬度小、透气性差的软煤和瓦斯，释放突出潜能以减少和消除突出危险性的措施。
[0004]当前使用的水力冲孔工艺，绝大部分为先用普通钻具施工钻孔，然后退钻更换水力冲孔钻具进行冲孔，存在施工效率低、工艺繁琐以及普通钻具不能冲孔、冲孔钻具排渣能力弱的缺点。有的钻冲割一体钻头，其冲孔时仅有径向喷嘴，无前方喷嘴，具有水射流覆盖范围不全的缺点。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:提供一种瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，以简化穿层钻孔水力冲孔工艺，提高施工效率和瓦斯抽采效率。
[0006]本发明的技术方案是:一种瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，在钻机上安装高压密封三棱钻杆，钻杆的前端部安装钻冲一体化钻头，该钻冲一体化钻头采用加强合金破碎钻头并分别设有若干朝斜前方向、径向及正前方向喷射的变流量喷嘴，钻杆的中部安装有放喷装置，放喷装置通过管路分别连接瓦斯抽采管和煤气水分离装置，钻机的后端通过高压密封水尾连接有高低压水源转换装置，该高低压水源转换装置分别设有高压水源入口和低压水源入口，其采用矿用乳化液栗为水力冲孔高压水源，并配有乳化液栗箱及井下补水管路保证冲孔水量，乳化液栗箱通过高压胶管与高低压水源转换装置的高压水源入口连接；钻孔施工时首先通过高低压水源转换装置为钻机提供低压水源，钻冲一体化钻头上的变流量喷嘴全开，保证钻孔施工排渣需要，当钻孔施工完毕进行冲孔时，不退钻而通过高低压水源转换装置为钻机提供高压水源，同时，关闭斜前方向、径向的变流量喷嘴，仅留下正前方向的变流量喷嘴出水，进行水力冲孔。
[0007]所述的变流量喷嘴通过外螺纹旋装在钻冲一体化钻头上。
[0008]所述的高压密封三棱钻杆与钻机之间采用Y型聚氨酯密封圈密封。
[0009]本发明的瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法是在穿层钻孔施工和水力冲孔使用钻冲一体化钻头，既能满足低水压钻孔施工时冷却钻头和排渣的需要，也能在高水压水力冲孔时形成高压水射流进行冲孔，其操作简便、使用方便，简化了水力冲孔工艺、提高了水力冲孔施工效率。
【附图说明】
[0010]图1为本发明瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法的工艺图。
【具体实施方式】
[0011]本发明的瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法的具体实施例如图1所示，其是在钻机5上安装高压密封三棱钻杆3，在该高压密封三棱钻杆3的前端部安装钻冲一体化钻头1，该钻冲一体化钻头1采用加强合金破碎钻头并在钻头上分别设有若干朝斜前方向、径向及正前方向喷射的变流量喷嘴2。钻机5的后端设有高压密封水尾6并通过管路连接高低压水源转换装置7，采用矿用乳化液栗12做为水力冲孔用高压水源，并配有乳化液栗箱13及井下补水管路14保证冲孔水量，乳化液栗箱13通过高压胶管9与高低压水源转换装置7的高压水入口连接，低压水源8通过低压管路与高低压水源转换装置7的低压水入口连接。
[0012]使用时，在钻杆3的中部安装有放喷装置4，放喷装置4通过管路分别连接瓦斯抽采管10和煤气水分离装置11。钻孔施工时首先通过高低压水源转换装置7为钻机提供低压水，此时水压较小，多个变流量喷嘴2同时出水，形成较大的出水口面积，出水量达到200L/min以上，保证钻孔施工排渣需要；当钻孔施工完毕进行冲孔时，不退钻而通过高低压水源转换装置7为钻机提供高压水，同时，关闭斜前方向、径向的变流量喷嘴2，仅留下正前方向的变流量喷嘴2出水，此时出水面积减小、形成高压水射流，有效射程达到3m以上，有效的进行水力冲孔。
[0013]通过以上操作，本发明可实现穿层钻孔施工和水力冲孔使用一体化钻头，既能满足低水压钻孔施工时冷却钻头和排渣的需要，也能在高水压水力冲孔时形成高压水射流进行冲孔，简化了水力冲孔工艺、提高了施工效率。
[0014]以上实例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。
【主权项】
1.一种瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，其特征在于，在钻机上安装高压密封三棱钻杆，钻杆的前端部安装钻冲一体化钻头，该钻冲一体化钻头采用加强合金破碎钻头并分别设有若干朝斜前方向、径向及正前方向喷射的变流量喷嘴，钻杆的中部安装有放喷装置，放喷装置通过管路分别连接瓦斯抽采管和煤气水分离装置，钻机的后端通过高压密封水尾连接有高低压水源转换装置，该高低压水源转换装置分别设有高压水源入口和低压水源入口，其采用矿用乳化液栗为水力冲孔高压水源，并配有乳化液栗箱及井下补水管路保证冲孔水量，乳化液栗箱通过高压胶管与高低压水源转换装置的高压水源入口连接；钻孔施工时首先通过高低压水源转换装置为钻机提供低压水源，钻冲一体化钻头上的变流量喷嘴全开，保证钻孔施工排渣需要，当钻孔施工完毕进行冲孔时，不退钻而通过高低压水源转换装置为钻机提供高压水源，同时，关闭斜前方向、径向的变流量喷嘴，仅留下正前方向的变流量喷嘴出水，进行水力冲孔。2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，其特征在于，所述的变流量喷嘴通过外螺纹旋装在钻冲一体化钻头上。3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，其特征在于，所述的高压密封三棱钻杆与钻机之间采用Y型聚氨酯密封圈密封。
【专利摘要】本发明公开了一种瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法，其是在钻机的钻杆前端部安装钻冲一体化钻头，钻机的后端通过高压密封水尾连接有高低压水源转换装置，钻孔施工时首先通过高低压水源转换装置为钻机提供低压水源，钻冲一体化钻头上的变流量喷嘴全开，保证钻孔施工排渣需要，当钻孔施工完毕进行冲孔时，不退钻而通过高低压水源转换装置为钻机提供高压水源，同时，关闭斜前方向、径向的变流量喷嘴，仅留下正前方向的变流量喷嘴出水，进行水力冲孔。本发明在穿层钻孔施工和水力冲孔使用一体化钻头，既能满足低水压钻孔施工时冷却钻头和排渣的需要，也能在高水压水力冲孔时形成高压水射流进行冲孔，简化了水力冲孔工艺、提高了施工效率。
【IPC分类】E21F7/00, E21B7/18, E21B21/00
【公开号】CN105298391
【申请号】CN201510859789
【发明人】王志坚, 张清田, 王永信, 俞宏庆, 魏培瑾, 刘新中, 贵宏伟, 常建新, 姚学庆, 郭艳飞, 王良金, 郑秦岭, 毋保中
【申请人】河南焦煤能源有限公司科学技术研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年12月1日