[发明专利]一种煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置及方法

权利要求书

1.一种煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：包括钻机（11）和高压泵（3），钻机钻杆（13）中设置有输送高压水流的高压水管（14）和输送填料的高压管（15），高压水管（14）和高压管（15）一端通过复合轴承（17）分别与钻机钻头（18）上的割缝喷嘴（21）和充填喷嘴（22）连通；高压泵（3）进口与供水管（1）连通，高压泵（3）出口经三通阀（6）分为两路，一路安装填料混合器（8）后与钻机钻杆（13）中的高压管（15）另一端连通，另一路直接与钻机钻杆（13）中的高压水管（14）另一端连通。

2.根据权利要求1所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：所述高压泵（3）出口通过三通（4）安装有溢流阀（5）。

3.根据权利要求1所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：所述三通阀（6）分别与钻机钻杆（13）中的高压水管（14）和高压管（15）连通的两支路上均安装有调节阀（9）和压力表（10）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：所述复合轴承（17）包括轴承本体和两侧的密封盖（32），轴承本体中开设有两个沿轴线贯穿轴承本体的环形槽（28），一侧密封盖（32）上开设有分别与两环形槽连通的接口（26），另一侧密封盖（32）上开设有分别与两环形槽连通的出水口（30）和出料口（31），出水口（30）和出料口（31）分别与钻机钻头（18）上的割缝喷嘴（21）和充填喷嘴（22）连通。

5.根据权利要求1-3任一项所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：所述填料混合器（8）顶部安装有给料仓（7）。

6.根据权利要求1-3任一项所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持装置，其特征在于：所述高压水管（14）和高压管（15）由多根分管组成，各分管通过快速接头（16）连接。

7.一种采用权利要求1装置进行煤层割缝卸压增透和缝槽保持的方法，其特征在于包括以下步骤:

（1）打开钻机开始钻孔，当钻机施工至指定位置后停止打钻；

（2）开启高压泵，将三通阀扳至高压水管开通位置，对煤层进行割缝作业，保持水力割出的缝槽与主应力平行；

（3）割缝作业结束后，将三通阀扳至高压管开通位置，混料器开始混料供料，开始对缝槽进行充填作业；

（4）充填作业结束后关闭高压泵，并将钻杆退钻至下个割缝处重复进行步骤（2），步骤（3）；直至钻头退至钻孔封孔位置时，煤层割缝卸压和缝槽保持作业完毕。

8.根据权利要求7所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持方法，其特征在于：所述步骤（1）中钻孔前收集现场煤层所受三向应力资料，根据三向应力设计抽采钻孔，使水力割缝方向与主应力平行以减少主应力对缝槽闭合作用。

9.根据权利要求7所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持方法，其特征在于：所述高压泵输出压力为0～100MPa。

10.根据权利要求7所述的煤层割缝卸压增透和缝槽保持方法，其特征在于：所述混料器顶部安装有给料仓，给料仓连续定量给混合器供给2～5mm的不规则碎石，混合器将不规则碎石与水混合后输送至钻机内的高压管中。