一种井下施工瓦斯穿层钻孔的防喷装置的制作方法

1.本实用新型涉及矿用设备施工技术领域，特别涉及一种井下施工瓦斯穿层钻孔的防喷装置。


背景技术：

2.井下钻孔抽采是煤矿瓦斯治理和消除煤与瓦斯突出的主要措施之一，通过抽采降低煤层瓦斯含量，减少矿井回采时的瓦斯涌出量和降低煤与瓦斯突出的危险性。地面抽采的方式是，在地面施工钻井，并通过井管对煤层进行压裂，在煤层中形成压裂影响区，然后通过瓦斯的自然压力释放或者回注水来使瓦斯释放出来，从而达到抽采煤层中瓦斯的效果。该技术源于采油技术，目前运行的比较成熟。但是目前煤矿地质结构比较复杂，地面直接抽采并不能完全达到彻底抽采瓦斯的效果。在很多情况下，还要靠在井下巷道内直接钻孔抽放的方法来排瓦斯。钻孔抽放时为了防止瓦斯外泄就需要在钻具上使用防喷装置。
3.申请人于2020年9月2日(公告号：cn 212837666 u)向中国国家知识产权局申请了一项名为“一种矿用钻孔施工防煤与瓦斯喷出装置”的实用新型专利，该专利公开了一种矿用钻孔施工防煤与瓦斯喷出装置，并进一步公开了其结构包括腔体和把哨，所述把哨的个数为两个，且分别设置于所述腔体的左右两端，把哨与腔体相连通，所述把哨远离腔体的一端设置有弯头，所述弯头与所述把哨之间固定设置有管卡，腔体的前端固定设置有相互连通的孔内管，所述孔内管的侧端固定套设有膨胀胶圈，所述腔体的后壁设置有圆形开口，所述腔体的后端设置有与所述圆形开口相匹配的后端盖，所述后端盖的下端通过铰接方式与腔体固定连接，后端盖的上端通过搭扣锁与腔体连接，所述搭扣锁包括相互匹配的固定底座、固定锁头和搭扣，所述固定底座的下端与所述腔体的上壁后端固定连接，固定底座的上端设置有手把，所述手把的后端通过手把销与固定底座的上端固定连接，所述搭扣设置于所述手把的上端，搭扣的前端通过手把活动销与手把的中部连接，手把的中部设置有与所述手把活动销相匹配的手把环，所述手把活动销伸入所述手把环，搭扣的后端中部设置有与所述固定锁头相匹配的搭扣眼，所述固定锁头的下端固定设置于所述后端盖的后壁上端，固定锁头的上端插入所述搭扣眼，所述把固定销和所述手把活动销之间固定设置有弹簧，所述圆形开口的内壁四周设置有o型硅胶圈，所述o型硅胶圈后端的圆形开口侧壁上设置有毛刷，所述毛刷呈环状。
4.该专利申请虽然解决了o型硅胶圈和毛刷快速更换的问题，但是其还存在以下问题：在该专利申请中，公开了其在具体应用时，钻机钻杆依次穿入后端盖、圆形开口、腔体和孔内管后，开始对岩壁进行钻孔抽放，在这个过程中，毛刷和o型硅胶圈对钻杆和后端盖之间的缝隙进行密封，防止煤与瓦斯的喷出，使钻孔内返的煤渣和水通过孔内管流进腔体，腔体内部的煤渣水混合物通过两个把哨分别抽出或排出(两个把哨分别对应连接抽采管或排渣管)。由于钻机钻杆在岩层钻孔时，由于岩层组成成分不确定，钻头从松软岩层突然碰到坚硬颗粒或者物体时，钻机钻杆很容易向某个方向发生径向圆跳动，从而与该方位的o型硅胶圈、毛刷、孔内管产生过多的摩擦，造成o型硅胶圈和毛刷局部磨损过快，影响密封效果，
需要频繁更换。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种井下施工瓦斯穿层钻孔的防喷装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种井下施工瓦斯穿层钻孔的防喷装置，包括腔体，腔体左右两侧分别设有一个与之连通的把哨，腔体底部连接有与之相通的孔内管，孔内管外壁上套设有膨胀胶圈，还包括导向密封机构，所述导向密封机构包括外套筒、内套筒、轴承压板和多个轴承，所述外套筒上下端面分别外延有法兰盘，外套筒内腔底端面环内壁固定设有第一环形隔板，内套筒同轴设置于外套筒内，内套筒外壁和外套筒内壁之间通过多个轴承转动连接；轴承压板为环形结构，轴承压板套设于内套筒上并且与外套筒上端面的法兰盘通过螺栓紧固连接；内套筒上端面高出于轴承压板上端面，内套筒内径与钻机钻杆间隙配合，高出于轴承压板上端面的内套筒侧壁上设有用于固定钻机钻杆的顶丝；
7.腔体内壁固定设有第二环形隔板，第二环形隔板位于两个把哨与腔体连通口的上部；腔体上端面设有外延的法兰盘，导向密封机构通过外套筒下端面的法兰盘和腔体上端面的法兰盘螺栓紧固连接，两个法兰盘之间夹设有环形密封垫圈；
8.第二环形隔板与环形密封垫圈之间的空腔内至少设置有一个环形毛刷，环形毛刷被环形密封垫圈紧压固定。
9.优选的，内套筒与钻机钻杆之间间隙不大于0.2mm。
10.优选的，轴承为两个，分别设置于外套筒内壁上部和下部，轴承与轴承压板或第一环形隔板之间通过轴承垫圈轴向支撑，两个轴承之间通过轴承隔套轴向支撑。
11.优选的，两个把哨分别为抽采把哨和排渣把哨，抽采把哨用于连接瓦斯抽采装置，排渣把哨用于连接排渣装置；抽采把哨和排渣把哨的轴线之间夹角为120
°
。
12.优选的，抽采把哨和排渣把哨在腔体左右两侧且位置相对称。
13.本技术的装置结构合理，导向密封机构能够给钻机钻杆提供定位和导向，避免钻杆发生大的径向跳动，有效延长了环形密封垫圈和环形毛刷的使用寿命；导向密封机构和腔体之间通过法兰固定连接，该连接方式密封可靠，同时也便于维护拆卸。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
具体实施方式
15.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本实用新型作进一步详细说明，目的是帮助本领域的技术人员对本实用新型的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
16.实施例1
17.参见图1，一种井下施工瓦斯穿层钻孔的防喷装置，包括腔体1，腔体左右两侧分别设有一个与之连通的把哨，两个把哨分别为抽采把哨2和排渣把哨3，抽采把哨用于连接瓦
斯抽采装置，排渣把哨用于连接排渣装置；抽采把哨和排渣把哨的轴线之间夹角为120
°
。更进一步优选，抽采把哨和排渣把哨在腔体左右两侧，抽采把哨和排渣把哨位置相对称。
18.腔体底部连接有与之相通的孔内管4，孔内管外壁上套设有膨胀胶圈5，还包括导向密封机构，所述导向密封机构包括外套筒6、内套筒7、轴承压板8和两个轴承9，所述外套筒上下端面分别外延有法兰盘，外套筒内腔底端面环内壁固定设有第一环形隔板10，内套筒同轴设置于外套筒内，内套筒外壁和外套筒内壁之间通过两个轴承转动连接，两个轴承分别设置于外套筒内壁上部和下部，轴承与轴承压板或第一环形隔板之间通过轴承垫圈11轴向支撑，两个轴承之间通过轴承隔套12轴向支撑；轴承压板为环形结构，轴承压板套设于内套筒上并且与外套筒上端面的法兰盘通过螺栓紧固连接；内套筒上端面高出于轴承压板上端面，内套筒内径与钻机钻杆间隙配合，内套筒与钻机钻杆之间间隙不大于0.2mm，高出于轴承压板上端面的内套筒侧壁上设有用于固定钻机钻杆的顶丝13；
19.腔体内壁固定设有第二环形隔板14，第二环形隔板位于两个把哨与腔体连通口的上部；腔体上端面设有外延的法兰盘，导向密封机构通过外套筒下端面的法兰盘和腔体上端面的法兰盘螺栓紧固连接，两个法兰盘之间夹设有环形密封垫圈15；
20.第二环形隔板与环形密封垫圈之间的空腔内设置有一个环形毛刷16，环形毛刷被环形密封垫圈紧压固定。
21.本技术的使用方法为：先将钻孔扩孔，扩孔直径与膨胀胶圈相匹配，撤钻，之后将钻机钻杆依次穿过内套筒、环形密封垫圈、环形毛刷、孔内管，再之后将本技术的防喷装置的孔内管和膨胀胶圈送入钻孔内，使膨胀胶圈贴合岩壁，根据需要，转动本技术的防喷装置，使抽采把哨和排渣把哨分别与瓦斯抽采装置和排渣装置连接；之后通过拧紧顶丝将钻机钻杆和内套筒相对固定，启动钻机进行钻采作业，钻孔内返的煤渣、水、瓦斯通过孔内管进入腔体内，并分别从抽采把哨和排渣把哨排出，在钻采过程中，钻杆和内套筒一起转动，通过轴承与外套筒转动摩擦，内套筒在此过程中，给钻杆提供轴向导向和径向约束，减小减弱了钻杆在钻孔过程受力不均导致的跳动，使钻杆与环形密封垫圈和环形毛刷均匀摩擦，有效延长了环形密封垫圈和环形毛刷的使用寿命。
22.以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，只要是采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本实用新型的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。