[发明专利]碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理装备与方法

权利要求书

1.一种碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：底板岩巷施工，在需要进行瓦斯治理的区域中央，待掘煤巷下方的底板内掘进一条底板岩巷；

步骤二：定向造穴增透钻孔主孔施工，以底板岩巷为钻场，调整双级可调高压泵车为定向钻进模式，施工定向造穴增透钻孔的主孔，主孔施工过程中预留分支点，直至达到预定深度；

步骤三：定向造穴增透钻孔分支孔施工，提钻至预留分支点，开出分支孔后，从底板进入煤层，沿煤层钻进至无法施工；

步骤四：定向造穴增透，调整双级可调高压泵车为造穴增透模式，由分支孔底部向分支点方向，间隔一定距离进行定向造穴，形成一组卸压洞穴，其包含如下子步骤：

子步骤一：冲孔造穴，利用流量监测模块实时监测高压密封钻杆内的冲洗液流量，当冲洗液流量大于300L/min时，步进电机推动转换推杆下移，关闭轴向冲洗液通道，同时转换推杆带动防逆流活塞压缩液压油腔内的液压油，防逆流胶筒封堵防逆流转换短节和钻孔之间的空间，轴向冲洗液通道关闭后，冲洗液压力升高，推动单向阀，打开阶梯型通孔，冲洗液通过造穴喷头高速射出，破碎孔壁煤层，进行造穴；

子步骤二：造穴测控，实时测量造穴喷头朝向和卸压洞穴深度，当该方向的卸压洞穴深度达到设计值后，利用窄体全方位定向钻机回转和拉动高压密封钻杆，调整造穴方向与位置，继续进行冲孔造穴；

子步骤三：煤渣收集称重，冲孔造穴产生的煤渣、煤层释放的瓦斯气体和冲洗液组成混合物由煤渣收集器收集，向煤渣计量器输送，卸压洞穴形成后，排净煤渣计量器中的污染冲洗液，称重计量器测得的煤渣计量器重量增加值即为冲孔造穴的产渣量，当产渣量低于设计要求时，重复子步骤一、子步骤二进行造穴施工；当产渣量超过设计要求时，停止冲孔造穴，清理煤渣；

子步骤四：钻具复位；

步骤五：定向造穴增透钻孔施工，调整双级可调高压泵车为定向钻进模式，重复步骤三、步骤四完成定向造穴增透钻孔的所有分支孔钻进与造穴增透，施工完成后连接矿井瓦斯抽采管路，进行瓦斯抽采。

2.如权利要求1所述的碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理方法，其特征在于：所述的定向造穴增透钻孔包括主孔、分支孔和卸压洞穴，其中主孔位于煤层底板内，长度≥400m；分支孔从主孔分离，由底板进入煤层后，沿煤层布置，分支孔数量≥3个；卸压洞穴位于分支孔的煤层孔段，单个分支孔上卸压洞穴数量≥3个。

3.如权利要求2所述的碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理方法，其特征在于：定向造穴增透钻孔群包括左侧钻孔、中部钻孔和右侧钻孔，其中左侧钻孔和右侧钻孔与底板岩巷走向垂直，钻孔间距≤瓦斯抽采有效直径，覆盖底板岩巷两侧的多个回采工作面，进行瓦斯区域预抽；中部钻孔与底板岩巷走向平行，覆盖待掘煤巷，进行瓦斯条带预抽。

4.一种应用权利要求1所述的碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理方法的碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理装备，包括孔口设备和孔内设备，其特征在于：

孔口设备包括依次连接的双级可调高压泵车、窄体全方位定向钻机和煤渣分离计量装置以提供定向钻进和造穴增透动力及冲洗液和进行污染冲洗液处理与煤渣称重，所述孔内设备包括依次连接的高压密封钻杆、无线随钻测量装置、定向造穴装置、螺杆马达和钻头以定向造穴增透钻孔钻进和造穴增透施工；

所述双级可调高压泵车具有定向钻进和造穴增透两种工作模式，其中定向钻进时，冲洗液输出泵量≤260L/min，冲洗液额定压力≤12MPa；造穴增透时，冲洗液输出泵量≥300L/min，冲洗液额定压力≥20Mpa，所述的窄体全方位定向钻机的开孔方位在0～360°范围内调整，所述煤渣分离计量装置由煤渣收集器和煤渣计量器组成。

5.如权利要求4所述的碎软低渗煤层随钻定向造穴增透区域瓦斯治理装备，其特征在于：煤渣收集器设有低负压瓦斯抽采口、煤渣排出口；煤渣计量器通过输送管与煤渣收集器连接，顶部设有煤渣输入口和高负压瓦斯抽采口，侧部依次设有煤渣清理口A、煤渣清理口B和废水排出口，底部设有称重计量器，内部设有一级煤渣过滤网和二级煤渣过滤网。