[发明专利]全封闭风力排渣抽放瓦斯深孔钻进系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿松软突出煤层抽放瓦斯钻孔系统及方法，尤其涉及用于煤矿松软突出煤层全封闭风力排渣的无煤尘及瓦斯排放污染的深孔钻进成孔系统及方法。

背景技术

采用钻孔进行瓦斯抽采是瓦斯治理的主要方法之一，也是综合利用瓦斯的基础。在高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井和无保护层开采的单一煤层开采突出矿井，施工顺层钻孔预抽煤层瓦斯是回采工作面的主要区域防突措施，而在煤层中钻孔的深度则决定了瓦斯的抽采效率和治理的有效程度。

我国在松软突出煤层中的钻孔深度大部分在100米以下，究其原因，就在于松软突出煤层在煤化过程中，遭到地质构造的破坏作用，煤质松软，煤层透气性低，瓦斯含量高，煤层具有吸湿膨胀软化的特点，煤壁抵抗外界环境扰动能力差。利用常规钻孔作业方法在松软突出煤层中施工抽采钻孔时，经常发生塌孔、堵孔、喷孔及顶钻等现象，目前还没有完善可行的技术与配套钻具满足松软突出煤层抽放瓦斯钻孔的深孔成孔的技术要求。

由于松软煤层具有吸湿膨胀软化的特点，目前常规钻孔作业方法均采用压缩空气吹尘的干法钻孔技术，即利用压缩空气从钻杆的内孔吹至孔底，使钻头钻进时产生的煤屑和压缩空气一道沿钻杆和孔壁间的环空（环形空间）进行输送。由于孔壁粗糙不平，气流输送煤屑过程中阻力比较大，大颗粒的煤屑容易在环空中产生局部堆积，从而造成堵孔及顶钻等现象。同时，沿环空喷出的含煤屑的气流会导致工作面的作业环境污染，对作业人员的身体健康造成严重危害。

另外，喷出的气流瓦斯浓度高，遇到高温、静电及明火等条件时，具有发生瓦斯及煤尘爆炸的危险。目前，主要采用在孔口设置孔口除尘器的方法进行降尘，如多级无动力孔口除尘器（200920032546.X）、矿用湿式扎口除尘器（200620110816.0）和抽放钻孔集尘装置（201110296642.7）等。煤矿专用吸风钻（201110075077.1）则利用积尘袋来实现减少煤尘的目的。但上述设备由于体积大，快速撤、装和搬运困难，难以适应钻孔位置频繁更换的需求。同时，由钻杆和孔壁间的环空喷出的气流经过除尘后，仍然排放到作业环境的空气中，造成工作面瓦斯浓度高，遇到高温、静电及明火等条件时，具有发生瓦斯爆炸的危险。另外，煤矿专用吸风钻（201110075077.1）虽然在钻头部位的腔体内套装多级滤芯，但在连续钻进的过程中，大颗粒的煤屑很快便会将滤芯堵塞，使钻头截落下来的煤屑无法被风力吸走，使钻头无法实现钻孔的连续钻进作业。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全封闭风力排渣抽放瓦斯深孔钻进系统。

 

为实现上述目的，本发明的全封闭风力排渣抽放瓦斯深孔钻进系统的结构是：以钻进方向为前向，包括设有内孔的钻杆，该钻杆包括两段以上依次螺接在一起的中空钻杆段；钻杆的前端设有反螺旋粉碎吸尘钻头，钻杆的后部连接在钻机上；钻孔孔口处的钻杆上同轴套设有孔口密封管，孔口密封管由钻孔内延伸至钻孔外，孔口密封管后端处的钻杆上设有密封填料以及将密封填料压紧在钻杆和孔口密封管之间的密封压盖；孔口密封管与钻杆外壁之间形成截面呈环形的进风部，进风部通过第一连接管连接有移动式空气压缩机；钻杆后端通过气动旋转接头连接有第二连接管，第二连接管的另一端连接有抽排输送管路排渣器，抽排输送管路排渣器具有一排渣口和一出气口，所述排渣口向下连接有排渣筒，排渣筒上间隔设有上阀门和下阀门；所述出气口通过第三连接管连接有瓦斯抽放泵，瓦斯抽放泵连接有瓦斯排放管。

所述反螺旋粉碎吸尘钻头包括连接杆和三个以上均匀设置的反螺旋刀翼，各反螺旋刀翼的棱部均设有刀片；各反螺旋刀翼的后端均连接在所述连接杆的前端，连接杆的后部直径小于连接杆的主体直径并形成用于连接钻杆的联接部，联接部的周向表面设有联接螺纹；所述连接杆内于轴线部位设有前后贯通连接杆的轴向气道，轴向气道的前端和后端皆设有喇叭口；所述连接杆内设有与所述轴向气道相连通的径向气道，径向气道沿径向贯通所述连接杆且其两端设有喇叭口；轴向气道后端的喇叭口用于与钻杆相连通，轴向气道前端的喇叭口以及径向气道两端的喇叭口作为吸气口。

所述孔口密封管上设有用于测量所述进风部处风压的压力表。

所述气动旋转接头上设有真空表。

所述下阀门下方设有矿车。

所述瓦斯排放管上设有瓦斯浓度检测仪。

所述抽排输送管路排渣器于其滤网处设有防堵塞冲气口，所述第一连接管与所述防堵塞冲气口之间连接有第四连接管；所述排渣筒上设有钢化玻璃观察口。

本发明的目的还在于提供一种全封闭风力排渣抽放瓦斯深孔钻进方法。