一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置的制作方法

本技术涉及一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置。

背景技术：

1、《防治煤与瓦斯突出细则》第三十二条规定“煤层瓦斯压力达到或者超过 2mpa 的区域，以及施工钻孔时出现喷孔、顶钻等动力现象的，应当采取防止瓦斯超限和喷孔顶钻伤人等措施或者使用远程操控钻机施工”。

2、现有防喷技术主要是依靠钻进时安装防喷装置来防止钻孔喷孔和瓦斯超限，防喷装置主要由孔口捕捉器和煤水分离器组成。穿层钻孔开孔一定深度后安装带套管的孔口捕捉器，钻进过程中使用固定直径的钻具，孔口捕捉器设置接口通过软管连接煤气分离器，排出的钻屑和瓦斯进入分离器后分离，瓦斯顺抽采管路抽走，而钻屑则顺排渣口流出。

3、作为在井下向上钻孔抽采，现有技术的客观缺点：

4、（1）钻头钻进至松软煤层时，钻孔易塌孔，导致返渣通道不畅，钻具往复进退瞬间疏通钻孔时，集聚的瓦斯瞬间喷出。

5、（2）防喷装置孔口捕捉器与钻杆密封不严，常规的防喷装置钻杆密封往往采取皮垫等材料，在钻杆钻动摩擦情况下易变形，造成间隙不断扩大，导致瓦斯漏出。

6、（3）分离器容积有限，当瞬间喷出的瓦斯量较大时易从分离器外溢甚至将孔口捕捉器冲出，导致周边瓦斯异常。

7、（4）钻进过程中瓦斯涌出量大时易从钻杆尾端泄露。

8、（5）钻进产生的煤尘易造成抽采系统污染，还会从孔口捕捉器等地方溢出，造成环境污染。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置，通过在孔口捕捉器与钻机液压夹持器之间设置可调定位顶杆，避免了在喷孔严重时孔口捕捉器冲出钻孔。

2、为了实现上述目的，本实用新型的方案是：

3、一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置，包括孔口捕捉器和钻机，钻机在井下钻场向顶部的岩层、煤层钻孔抽采煤层瓦斯，其中：所述孔口捕捉器包括捕捉器本体，捕捉器本体前端设置有钻孔连接管，钻孔连接管与捕捉器本体内腔连通，所述钻孔连接管向上置于岩层钻孔中，所述钻机带有钻头的钻杆在捕捉器本体尾端穿入经捕捉器本体内腔从钻孔连接管内孔穿出向煤层钻进，在捕捉器本体尾端与钻机的钻杆夹持器之间设置有可调长度的定位顶杆，定位顶杆顶住捕捉器本体将孔口捕捉器定位，所述钻杆与捕捉器本体尾端之间设置有密封套，钻杆在密封套中转动，所述捕捉器本体内腔从前至尾顺序设置有供水接口、瓦斯输出接口和钻渣排出接口，所述供水接口连接供水管路向内腔喷水用于除尘，所述瓦斯输出接口连接抽采汇流器用于抽取接收煤层的瓦斯，所述钻渣排出接口连接气水渣分离器用于接收钻下的岩渣和煤渣。

4、方案进一步是：所述定位顶杆是两根螺纹杆，两根螺纹杆设置在钻机钻杆的两侧，在钻机的钻杆夹持器上设置有两个调节螺母，所述两根螺纹杆分别旋入两个调节螺母中，通过转动调节螺母调节螺纹杆伸出的长度实现对经捕捉器本体的定位调节。

5、方案进一步是：所述气水渣分离器上设置有出气口，出气口通过管路连接抽采汇流器将随煤渣流入的瓦斯排入抽采汇流器。

6、方案进一步是：所述气水渣分离器在接收钻下的岩渣和煤渣的接收进口对面侧壁上设置外端封闭的伸缩膨胀器用以自动调节气水渣分离器舱室容积，在气水渣分离器接收进口与底板之间倾斜设置有过滤网，在气水渣分离器底板测设置有排水口，在过滤网倾斜下端的气水渣分离器侧壁上设置有排渣口。

7、方案进一步是：所述气水渣分离器在排水口上设置有浮球阀，在排渣口设置有控制阀门，当水位到达一定高度时，浮球阀打开排除积水，控制阀门定时打开清理钻渣。

8、方案进一步是：所述密封套是铸铁密封套，铸铁密封套与捕捉器本体尾端相嵌安装。

9、本实用新型的有益效果是：通过在孔口捕捉器与钻机液压夹持器之间设置可调定位顶杆，避免了在喷孔严重时孔口捕捉器冲出钻孔。在钻孔穿煤过程中使用发明实现边钻边抽，降低钻孔施工区域内煤层瓦斯压力，减少瓦斯喷孔风险。效果包括：

10、（1）实现了采用边钻边抽，钻进时利用钻具直接抽采瓦斯，降低了煤层瓦斯压力，穿煤喷孔次数减少；

11、（2）使用本实用新型使钻孔内喷出的大部分瓦斯直接进入抽采系统，可有效避免瓦斯超限，钻孔喷出的煤尘经喷雾降尘，从而避免粉尘污染环境；

12、（3）采用的伸缩性分离器可以有效增大容积，可以容纳更多瞬间涌出的瓦斯，防喷能力大大提高，避免因容积有限造成的瓦斯外溢。

13、下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

技术特征：

1.一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置，包括孔口捕捉器和钻机，钻机在井下钻场向顶部的岩层、煤层钻孔抽采煤层瓦斯，其特征在于，所述孔口捕捉器包括捕捉器本体，捕捉器本体前端设置有钻孔连接管，钻孔连接管与捕捉器本体内腔连通，所述钻孔连接管向上置于岩层钻孔中，所述钻机带有钻头的钻杆在捕捉器本体尾端穿入经捕捉器本体内腔从钻孔连接管内孔穿出向煤层钻进，在捕捉器本体尾端与钻机的钻杆夹持器之间设置有可调长度的定位顶杆，定位顶杆顶住捕捉器本体将孔口捕捉器定位，所述钻杆与捕捉器本体尾端之间设置有密封套，钻杆在密封套中转动，所述捕捉器本体内腔从前至尾顺序设置有供水接口、瓦斯输出接口和钻渣排出接口，所述供水接口连接供水管路向内腔喷水用于除尘，所述瓦斯输出接口连接抽采汇流器用于抽取接收煤层的瓦斯，所述钻渣排出接口连接气水渣分离器用于接收钻下的岩渣和煤渣。

2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔防喷装置，其特征在于，所述定位顶杆是两根螺纹杆，两根螺纹杆设置在钻机钻杆的两侧，在钻机的钻杆夹持器上设置有两个调节螺母，所述两根螺纹杆分别旋入两个调节螺母中，通过转动调节螺母调节螺纹杆伸出的长度实现对经捕捉器本体的定位调节。

3.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔防喷装置，其特征在于，所述气水渣分离器上设置有出气口，出气口通过管路连接抽采汇流器将随煤渣流入的瓦斯排入抽采汇流器。

4.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔防喷装置，其特征在于，所述气水渣分离器在接收钻下的岩渣和煤渣的接收进口对面侧壁上设置外端封闭的伸缩膨胀器用以自动调节气水渣分离器舱室容积，在气水渣分离器接收进口与底板之间倾斜设置有过滤网，在气水渣分离器底板测设置有排水口，在过滤网倾斜下端的气水渣分离器侧壁上设置有排渣口。

5.根据权利要求4所述的瓦斯抽采钻孔防喷装置，其特征在于，所述气水渣分离器在排水口上设置有浮球阀，在排渣口设置有控制阀门，当水位到达一定高度时，浮球阀打开排除积水，控制阀门定时打开清理钻渣。

6.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔防喷装置，其特征在于，所述密封套是铸铁密封套，铸铁密封套与捕捉器本体尾端相嵌安装。

技术总结
本技术公开了一种井下钻场向上钻孔的瓦斯抽采钻孔防喷装置，包括孔口捕捉器和钻机，钻机在井下钻场向顶部的岩层、煤层钻孔抽采煤层瓦斯，捕捉器本体前端设置有钻孔连接管，钻孔连接管向上置于岩层钻孔中，带有钻头的钻杆在捕捉器本体尾端穿入经捕捉器本体内腔从钻孔连接管内孔穿出，在捕捉器本体尾端与钻机的钻杆夹持器之间设置有可调长度的定位顶杆，定位顶杆顶住捕捉器本体将孔口捕捉器定位，捕捉器本体内腔从前至尾顺序设置有供水接口、瓦斯输出接口和钻渣排出接口，供水接口连接供水管路向内腔喷水用于除尘，瓦斯输出接口连接抽采汇流器用于抽取接收煤层的瓦斯，钻渣排出接口连接气水渣分离器用于接收钻下的岩渣和煤渣。

技术研发人员：杜文辉,郑光辉,王波,朱涛,苏继敏,邢旭东,刘凯文,刘炳权,赵志昕,曹维龙
受保护的技术使用者：北京天地华泰矿业管理股份有限公司
技术研发日：20231011
技术公布日：2024/4/24