[发明专利]定向长钻孔下向施工的自动排水排渣装置及其施工方法

说明书

本发明的目的在于提供一种定向长钻孔下向施工时的自动排水、排渣措施，属于煤矿施工技术领域，用于煤矿定向长钻孔下向施工时的排水、排渣。该措施通过时间控制开关控制压风管路的启停来实现瓦斯抽采与自动排水、排渣之间的相互转化，包括瓦斯抽采系统、钻孔瓦斯封孔系统、带有定时切换功能的压风管路系统和自动排水排渣器；本发明提供的定向长钻孔下向施工时排水、排渣措施能够快速的实现瓦斯抽采和排除钻孔内积水、积渣的切换，避免了钻孔内的积水、积渣对钻孔瓦斯抽采效果的影响。

技术领域

本发明属于煤矿施工技术领域，具体涉及一种定向长钻孔下向施工的自动排水排渣装置及其施工方法。

背景技术

钻孔瓦斯抽采是煤矿瓦斯治理的主要技术手段，现行的钻孔技术主要通过定向钻机向煤层钻孔以达到对煤层卸压抽采瓦斯的目的。但是定向钻孔在煤岩体强度较低（尤其是松软岩层中）时，定向钻孔积渣会造成钻孔卡钻，埋钻事故。定向钻孔积渣主要是因为钻孔壁周围煤体坍塌与清水介质的携渣能力有限。当定向钻孔轨迹向着煤层深部延伸时，定向钻头的旋转运动对钻孔壁形成持续的机械扰动，加之流体介质的浸泡软化以及水力冲蚀作用，使煤岩体在靠近钻头位置的应力结构发生破坏，造成孔壁失稳坍塌，进而对定向钻机的钻进造成影响。除此之外，由于现行的煤矿井下瓦斯抽采定向钻孔都是以近水平钻孔为主，针对向下钻孔的瓦斯抽采的排水、排渣依旧是亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定向长钻孔下向施工时的自动排水、排渣措施，该方法所需设备的结构简单、常见且易于控制，能够有效且自动排除定向长钻孔下向施工时产生的积水、积渣，保证瓦斯抽采系统的工作环境。

本发明提供的定向长钻孔下向施工时排水、排渣措施能够快速的实现瓦斯抽采和排除钻孔内积水、积渣的切换，避免了钻孔内的积水、积渣对钻孔瓦斯抽采效果的影响。

本发明采用如下技术方案：

一种定向长钻孔下向施工的自动排水排渣装置，包括瓦斯抽采系统、钻孔瓦斯封孔系统、带有定时切换功能的压风管路系统和自动排水排渣器；

所述瓦斯抽采系统包括瓦斯抽采管和集气箱，瓦斯抽采管位于斜向下的钻孔内，钻孔的末端为储水储渣洞，钻孔的一侧连通有定向长钻孔，钻孔瓦斯封孔系统位于瓦斯抽采管上，所述钻孔瓦斯封孔系统位于钻孔和定向长钻孔连通处的上方，瓦斯抽采管的一端与集气箱连接，集气箱的上方设有负压阀，负压阀的一端连接有瓦斯抽放分支管路，瓦斯抽放分支管路的一端连接有瓦斯抽放管路；

所述钻孔瓦斯封孔系统包括位于瓦斯抽采管上的两个囊袋，囊袋上连接有注浆管，两个囊袋之间设有出浆管，出浆管上设有注浆口，囊袋的一端设有堵头；

所述带有定时切换功能的压风管路系统包括位于巷道内的导风管Ⅰ，导风管Ⅰ的一端连接有压风装置，另一端连接有伸入钻孔的导风管Ⅱ，导风管Ⅱ延伸至钻孔底部的储水储渣洞，导风管Ⅰ上设有电磁阀，电磁阀上连接有时间控制开关；

所述自动排水排渣器通过压力阀位于集气箱的底部。

所述集气箱与负压阀之间通过法兰连接。

所述负压阀与瓦斯抽放分支管路之间通过法兰连接。

所述集气箱和压力阀之间通过法兰连接。

所述集气箱的一侧的顶端设有进水管，另一侧的底端设有出水管，集气箱内设有隔离渗透板，设有出水管的一侧上方设有回流管，集气箱的底部设有底座。

一种定向长钻孔下向施工的自动排水排渣的施工方法，包括如下步骤：

第一步，下向钻孔施工，先使用φ173mm的钻头钻进，待钻进到煤层底板后，继续钻进，直至钻头钻进至距离煤层底板1~2m处停止钻进，将钻杆后退至距离煤层底板3m的距离，下入造斜件，排除孔内积渣后，并用封孔装置从环空进行封孔，在封孔时增设导风管Ⅱ直通钻孔孔底，在预定位置使用φ96mm的钻头沿预定方向钻进；