[发明专利]煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备与方法

权利要求书

1.一种煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，由增压供风系统、射流发泡系统、定向钻进系统和尘气泡沫分离系统组成，其特征在于：

增压供风系统提供压力空气，所述压力空气包含低压空气和高压空气，所述射流发泡系统连接至增压供风系统并将压力空气与泡沫液混合产生高压泡沫，所述定向钻进系统连接至射流发泡系统以利用高压泡沫进行钻孔施工，所述尘气泡沫分离系统连接至增压供风系统并利用压力空气用于将钻屑、瓦斯气体从孔口返出的污染泡沫中分离，避免粉尘和瓦斯气体逸出；

所述增压供风系统由井上空气压缩机、矿用空气压缩机、低压输风管路、中压输风管路、矿用空气增压机、驱动风管、增压风管和高压风管组成，所述井上空气压缩机与低压输风管路连接；所述矿用空气压缩机与中压输风管路连接；所述矿用空气增压机通过驱动风管与低压输风管路连接，并通过增压风管与中压输风管路连接，所述矿用空气增压机通过高压风管向外部输出高压风；

所述射流发泡系统包含依次连接的气体监控系统、冲击射流发泡器、液体监控系统、泡沫液泵和泡沫液箱，所述气体监控系统将高压气体引入至冲击射流发泡器，所述气体监控系统至少包含第一流量调节阀和矿用高压气体流量计，所述泡沫液泵连接至泡沫液箱，所述液体监控系统设置于泡沫液泵和冲击射流发泡器之间。

2.如权利要求1所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，其特征在于：所述矿用空气增压机包含驱动进风口、增压进风口、增压机构和高压储气罐，所述驱动进风口和增压进风口分别连接至驱动风管和增压风管，所述增压机构的出口连接至高压储气罐。

3.如权利要求1所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，其特征在于：所述冲击射流发泡器包含外壳，所述外壳的一端设有气体导流口，以引入高压气体，所述外壳内设有位于气体导流口侧的冲击板，所述外壳的另一端设有插入外壳内的液体射流管，以将泡沫液体引入，所述外壳设有泡沫出口，在所述泡沫出口和冲击板之间还设有供液体射流管贯穿的切割网。

4.如权利要求1所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，其特征在于：所述尘气泡沫分离系统包含集尘器、输尘管和分离器，所述集尘器通过输尘管连通至分离器，所述分离器设有气体射流器、水雾喷淋器和固液排放口。

5.如权利要求4所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，其特征在于：所述分离器内设有多块间隔相对设置的拦截板，所述拦截板相对输尘管的另一侧设有气体抽采口，从而将其内的有害气体及时抽出。

6.如权利要求1所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备，其特征在于：所述定向钻进系统包含依次连接的旋转输送器、异形钢钻杆、异形无磁钢钻杆、逆止阀钻具、双轴双向减震器、空气螺杆马达和定向钻头，所述旋转输送器连接至射流发泡系统，以通过射流发泡系统的高压泡沫流引入。

7.一种煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：连接如权利要求1-6中任一所述的煤矿井下松软突出煤层泡沫增压定向钻进装备的各组成系统，依次连接好增压供风系统、射流发泡系统、定向钻进系统和尘气泡沫分离系统；

步骤二：进行高压和低压供风，通过增压供风系统供给所需的压力气体；

步骤三：将高压气体引入射流发泡系统，通过射流发泡系统产生高压泡沫流；

步骤四：通过高压泡沫流驱动定向钻进系统进行定向钻进；

步骤五：通过尘气泡沫分离系统进行气尘泡沫分离；

步骤六：完孔抽采。