[发明专利]立体交叉瓦斯抽采钻孔的同步施工方法

说明书

本发明涉及一种立体交叉瓦斯抽采钻孔的同步施工方法，属于煤矿安全领域，包括以下步骤：S1：依据现场工程需求，在回采工作面顺槽内的煤壁上施工开孔；S2：开启钻机，使得钻杆嵌入套、钻杆产生旋转运动，进而带动钻杆端部的钻头对煤体进行切削；S3：随着钻头对煤体切削作业的进行，产生的煤屑沿钻杆外壁的螺旋凹槽逐步运动至钻孔孔口；随着钻进的不断进行，同时开启钻机使夹持装置向钻孔延伸的方向运动，进而使得支撑架在滑移平台上往钻孔延伸的方向运动；S4：待四个钻孔钻进至预定深度后，随即关闭钻机，并拆除传动杆与夹持装置、旋转驱动杆的连接；而后拉动支撑架，并拆除钻杆嵌入套与钻杆的连接。

技术领域

本发明属于煤矿安全领域，涉及一种立体交叉瓦斯抽采钻孔的同步施工方法。

背景技术

我国煤层的基础条件差，透气性普遍较低，瓦斯抽采是防治煤与瓦斯突出的主要技术措施，探索更为有效的抽采瓦斯的措施在我国显得更重要。根据弹塑性力学理论，钻孔周围应力高于煤层原始应力，钻孔壁附近形成一个塑性圈。当第2个钻孔从第1个钻孔上或下面交叉穿过时，第2个钻孔由于受第1个钻孔应力集中的影响，其塑性圈向外扩展。同理，第1个钻孔由于受第2个钻孔的影响，其塑性区也要向外扩展，而且在一定高程差下，交叉钻孔的塑性区存在相交的情况，塑性区相交在本质上增加了煤体的裂隙，使煤体的透气性增强，有利于瓦斯的解吸、流动与抽采。目前，由于受煤层瓦斯地质条件的限制，我国西南诸多矿井尚不适宜于采用先进的长距离定向钻孔抽采煤层瓦斯工艺，仍然采用密集平行钻孔、平面交叉钻孔和立体交叉钻孔抽采瓦斯的方式。大量的现场工程实践表明：密集平行钻孔、平面交叉钻孔和立体交叉钻孔中，当属立体交叉钻孔抽采瓦斯的衰减系数最小，平均百米钻孔抽采量最大；此外，在同等钻孔工程量下，立体交叉钻孔的抽采能力往往是密集平行钻孔和平面交叉钻孔的数倍以上，故立体交叉钻孔的抽采效率明显高于密集平行钻孔和平面交叉钻孔。但由于立体交叉钻孔的方位角不同，因此在井下实际的施工过程中需在施工完一钻孔后，随即进行挪动钻机的作业，并调整施钻的方位角，使得施工的钻孔在空间上呈现立体交叉的格局。故，传统的立体交叉瓦斯抽采钻孔的施工效率较低，且人员劳动强度大。此外，若煤层厚度较薄，此时施工密集平行或平面交叉钻孔的瓦斯抽采效率与立体交叉钻孔相当。综上所述，目前针对煤矿井下回采工作面立体交叉钻孔的施工中普遍存在的挪钻工序频繁、施工效率低且人员劳动强度大的问题，亟需研发一种新型的高效作业方法，提高立体交叉瓦斯抽采钻孔的施工效率，减轻井下作业人员的劳动强度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种立体交叉瓦斯抽采钻孔的同步施工方法，针对煤矿井下回采工作面立体交叉钻孔的施工中普遍存在的挪钻工序频繁、施工效率低且人员劳动强度大的问题，采用传动杆将钻机的夹持装置与旋转驱动杆连接，则可通过开启钻机使得传动杆与旋转驱动杆产生旋转运动，进而带动旋转曲轴产生以传动杆轴心为圆心的圆周运动，则使得与钻杆嵌入套连接的钻杆产生旋转运动，同时，由于钻杆的另一端与钻头连接，进而实现4个钻头同步对煤体进行切削。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种立体交叉瓦斯抽采钻孔的同步施工方法，包括以下步骤：

S1：依据现场工程需求，在回采工作面顺槽内的煤壁上施工开孔；

S2：开启钻机，使得传动杆在钻机的驱动下产生旋转运动；所述传动杆与钻机的夹持装置连接，另一端与旋转驱动杆连接，在钻机开启后产生相同的旋转运动，所述旋转驱动杆的另一端与旋转曲轴连接，旋转驱动杆的旋转运动使得旋转曲轴做以传动杆轴线为圆心的圆周运动，进而带动十字旋转轴产生以传动杆轴线为圆心的圆周运动，使得钻杆旋转摇柄产生以各自对应铰链中心的圆周运动，最终使得钻杆嵌入套、钻杆产生旋转运动，进而带动钻杆端部的钻头对煤体进行切削；

S3：随着钻头对煤体切削作业的进行，产生的煤屑沿钻杆外壁的螺旋凹槽逐步运动至钻孔孔口；随着钻进的不断进行，同时开启钻机使夹持装置向钻孔延伸的方向运动，进而使得支撑架在滑移平台上往钻孔延伸的方向运动，从而带动支撑架上的旋转驱动杆、旋转曲轴、十字旋转轴、钻杆旋转摇柄、圆盘座和钻杆整体往钻孔延伸的方向运动；