[发明专利]一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统及方法

说明书

本发明提供了一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统，包括钻机、空压机(8)以及高压喷浆泵(7)，所述空压机(8)以及高压喷浆泵(7)均分别通过高压空气管路(5)、喷浆管路(4)与钻机的钻杆(6)内部管路连通，所述钻杆(6)末端连接转动钻头(11)，所述转动钻头四周设有出煤装置用于导出钻头破碎的煤块，所述钻杆(6)内部管路上设有喷浆口。本发明还提供了一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷方法。本发明通过在钻孔煤壁内形成固结材料层，从而实现了卸压钻孔成孔支护一体化，降低了施工时间，提高了煤矿施工的安全性。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，特别涉及一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统及方法。

背景技术

随着煤矿开采深度和开采强度不断增加，矿井冲击地压灾害频发。冲击地压不仅影响剧烈、危害大，也是煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害的诱因。除去优化采矿设计方法和加强支护强度外，煤层卸压钻孔、预掘卸压硐室、顶板深孔爆破和底板切槽法等区域性措施也可以有效消除应力高度集中，预防冲击地压。其中，煤层卸压钻孔法因其成本低、施工简单、适应性高的特点而普遍采用。但是部分软弱煤层卸压孔在工作面来压之前已经塌孔，造成成孔率低，减弱了卸压效果。普通的煤钻机只有破煤打孔的功能，还需要另外的支护装备对成孔支护，不仅占用设备多且增加了施工时间。

基于此，现急需一种能够实现卸压钻孔成孔支护一体化的冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统及方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提出一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统及方法，通过卸压钻孔成孔支护一体化，实现了降低施工时间，提高了施工安全性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷系统，包括钻机、空压机以及高压喷浆泵，所述空压机以及高压喷浆泵均分别通过高压空气管路、喷浆管路与钻机的钻杆内部管路连通，所述钻杆末端连接转动钻头，所述转动钻头四周设有出煤装置用于导出钻头破碎的煤块，所述钻杆内部管路上设有喷浆口。

进一步的，所述出煤装置为螺旋叶。

进一步的，还包括支架，所述钻机的动力头液压马达固定于所述支架上。

进一步的，还包括夹持器，所述夹持器位于远离动力头液压马达的钻杆一侧，并与钻杆、支架连接用于固定及定位钻机。

进一步的，所述喷浆口位于钻杆内部管路的末端的转动钻头上用于产生旋转喷浆。

进一步的，当高压空气管路接通，所述旋转喷浆通过喷浆口输送到钻孔煤壁形成均匀固接材料层。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种冲击倾向性煤层防冲钻机旋喷方法，包括以下步骤：

S1、钻机到达指定位置，连通空压机和高压喷浆泵；接通高压空气管路后，通过二重管钻杆连接的顶部转动钻头顶入煤壁破煤，钻杆转动带动钻杆四周的出煤装置将钻头破碎的煤块导出钻孔；

S2、将钻头推进到目标深度后，转动钻头空转15～30秒，调整到适当气压配合出煤装置将煤渣从钻孔中清除；

S3、接通喷浆管路，开启高压喷浆泵，浆液经钻杆中间的管路从喷浆口喷出，再接通空压机供给高压气体，使得浆液顺利送达钻头处并喷出，在钻孔煤壁上形成固结材料层；钻头反向旋转退出，退出过程中保持匀速，可在卸压孔内壁均匀地喷涂固结材料。

进一步的，当煤体单轴抗压强度为30～45MPa时，所述浆液采用黄泥浆固结材料，水土重量比为4∶1。

进一步的，当煤体单轴抗压强度为24～30MPa时，所述浆液采用水泥浆和粉煤灰充填材料，水泥：粉煤灰：水的重量比为1∶1∶(1.2～1.5)。