[發明專利]全封閉風力排渣抽放瓦斯深孔鉆進系統及方法

有效

• 申請號: 201310321778.8
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103352718A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 韓曉明
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王聚才;王金

技術領域

本發明涉及煤礦松軟突出煤層抽放瓦斯鉆孔系統及方法，尤其涉及用于煤礦松軟突出煤層全封閉風力排渣的無煤塵及瓦斯排放污染的深孔鉆進成孔系統及方法。

背景技術

采用鉆孔進行瓦斯抽采是瓦斯治理的主要方法之一，也是綜合利用瓦斯的基礎。在高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井和無保護層開采的單一煤層開采突出礦井，施工順層鉆孔預抽煤層瓦斯是回采工作面的主要區域防突措施，而在煤層中鉆孔的深度則決定了瓦斯的抽采效率和治理的有效程度。

我國在松軟突出煤層中的鉆孔深度大部分在100米以下，究其原因，就在于松軟突出煤層在煤化過程中，遭到地質構造的破壞作用，煤質松軟，煤層透氣性低，瓦斯含量高，煤層具有吸濕膨脹軟化的特點，煤壁抵抗外界環境擾動能力差。利用常規鉆孔作業方法在松軟突出煤層中施工抽采鉆孔時，經常發生塌孔、堵孔、噴孔及頂鉆等現象，目前還沒有完善可行的技術與配套鉆具滿足松軟突出煤層抽放瓦斯鉆孔的深孔成孔的技術要求。

由于松軟煤層具有吸濕膨脹軟化的特點，目前常規鉆孔作業方法均采用壓縮空氣吹塵的干法鉆孔技術，即利用壓縮空氣從鉆桿的內孔吹至孔底，使鉆頭鉆進時產生的煤屑和壓縮空氣一道沿鉆桿和孔壁間的環空（環形空間）進行輸送。由于孔壁粗糙不平，氣流輸送煤屑過程中阻力比較大，大顆粒的煤屑容易在環空中產生局部堆積，從而造成堵孔及頂鉆等現象。同時，沿環空噴出的含煤屑的氣流會導致工作面的作業環境污染，對作業人員的身體健康造成嚴重危害。

另外，噴出的氣流瓦斯濃度高，遇到高溫、靜電及明火等條件時，具有發生瓦斯及煤塵爆炸的危險。目前，主要采用在孔口設置孔口除塵器的方法進行降塵，如多級無動力孔口除塵器（200920032546.X）、礦用濕式扎口除塵器（200620110816.0）和抽放鉆孔集塵裝置（201110296642.7）等。煤礦專用吸風鉆（201110075077.1）則利用積塵袋來實現減少煤塵的目的。但上述設備由于體積大，快速撤、裝和搬運困難，難以適應鉆孔位置頻繁更換的需求。同時，由鉆桿和孔壁間的環空噴出的氣流經過除塵后，仍然排放到作業環境的空氣中，造成工作面瓦斯濃度高，遇到高溫、靜電及明火等條件時，具有發生瓦斯爆炸的危險。另外，煤礦專用吸風鉆（201110075077.1）雖然在鉆頭部位的腔體內套裝多級濾芯，但在連續鉆進的過程中，大顆粒的煤屑很快便會將濾芯堵塞，使鉆頭截落下來的煤屑無法被風力吸走，使鉆頭無法實現鉆孔的連續鉆進作業。

發明內容

本發明的目的在于提供一種全封閉風力排渣抽放瓦斯深孔鉆進系統。

?

為實現上述目的，本發明的全封閉風力排渣抽放瓦斯深孔鉆進系統的結構是：以鉆進方向為前向，包括設有內孔的鉆桿，該鉆桿包括兩段以上依次螺接在一起的中空鉆桿段；鉆桿的前端設有反螺旋粉碎吸塵鉆頭，鉆桿的后部連接在鉆機上；鉆孔孔口處的鉆桿上同軸套設有孔口密封管，孔口密封管由鉆孔內延伸至鉆孔外，孔口密封管后端處的鉆桿上設有密封填料以及將密封填料壓緊在鉆桿和孔口密封管之間的密封壓蓋；孔口密封管與鉆桿外壁之間形成截面呈環形的進風部，進風部通過第一連接管連接有移動式空氣壓縮機；鉆桿后端通過氣動旋轉接頭連接有第二連接管，第二連接管的另一端連接有抽排輸送管路排渣器，抽排輸送管路排渣器具有一排渣口和一出氣口，所述排渣口向下連接有排渣筒，排渣筒上間隔設有上閥門和下閥門；所述出氣口通過第三連接管連接有瓦斯抽放泵，瓦斯抽放泵連接有瓦斯排放管。

所述反螺旋粉碎吸塵鉆頭包括連接桿和三個以上均勻設置的反螺旋刀翼，各反螺旋刀翼的棱部均設有刀片；各反螺旋刀翼的后端均連接在所述連接桿的前端，連接桿的后部直徑小于連接桿的主體直徑并形成用于連接鉆桿的聯接部，聯接部的周向表面設有聯接螺紋；所述連接桿內于軸線部位設有前后貫通連接桿的軸向氣道，軸向氣道的前端和后端皆設有喇叭口；所述連接桿內設有與所述軸向氣道相連通的徑向氣道，徑向氣道沿徑向貫通所述連接桿且其兩端設有喇叭口；軸向氣道后端的喇叭口用于與鉆桿相連通，軸向氣道前端的喇叭口以及徑向氣道兩端的喇叭口作為吸氣口。

所述孔口密封管上設有用于測量所述進風部處風壓的壓力表。

所述氣動旋轉接頭上設有真空表。

所述下閥門下方設有礦車。

所述瓦斯排放管上設有瓦斯濃度檢測儀。

所述抽排輸送管路排渣器于其濾網處設有防堵塞沖氣口，所述第一連接管與所述防堵塞沖氣口之間連接有第四連接管；所述排渣筒上設有鋼化玻璃觀察口。

本發明的目的還在于提供一種全封閉風力排渣抽放瓦斯深孔鉆進方法。