[发明专利]煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统及方法

权利要求书

1.一种煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，包括电控定向钻机、防爆空压机、气动螺杆马达和随钻测量系统，所述电控定向钻机能带动气动螺杆马达在防爆空压机的驱动下，根据随钻测量系统的方位指示进行滑动定向钻进或回转复合钻进；其特征在于，还包括多功能辅助车、遥控器、孔口除尘系统、油雾润滑系统、孔内应急降温和压风监测系统；

所述多功能辅助车包括履带式底盘、辅助车体平台和辅助车控制器；

所述孔口除尘系统包括设在电控定向钻机的主机前端的孔口集尘装置，还包括设在辅助车体平台上的射流除尘器；所述孔口集尘装置内设有负压传感器，孔口集尘装置一端密封连通钻孔，另一端与钻杆间密封，底部为出渣孔，顶部设有出气孔且出气孔通过导风管与射流除尘器相连；所述射流除尘器包括沿污风流动方向分别设置的一组水幕和雾化喷头；辅助车控制器能通过负压传感器反馈信息调节供水电控球阀和供风电控球阀以控制射流除尘器的供水量和抽风量；

所述油雾润滑系统包括设在气动螺杆马达上的空气雾化喷头，还包括设在辅助车体平台上的油箱、注油泵；空气雾化喷头分别连通防爆空压机和注油泵，辅助车控制器能通过电磁比例阀控制注油泵从油箱抽取润滑剂加压后送至空气雾化喷头以形成喷射状油雾随压风进入气动螺杆马达；

所述孔内应急降温和压风监测系统包括设在孔口集成装置上的温度传感器、设在气动螺杆马达上的旋涡式流量计和防爆蝶阀；辅助车控制器能通过对比温度传感器得到的返风温度和旋涡式流量计得到的进风温度，控制电控球阀向气动螺杆马达的压风管路注水或控制防爆蝶阀关闭防爆空压机和油雾润滑系统；旋涡式流量计得到的进风压力、流量和进风温度能实时反馈给辅助车控制器并显示在遥控器上。

2.如权利要求1所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，其特征在于，所述电控定向钻机包括履带车体、设在履带车体上的主机、泵站和钻机控制器；所述泵站上设有压力传感器以实时监测钻孔施工过程中泵压、给进压力、起拔压力、回油压力的变化情况。

3.如权利要求2所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，其特征在于，所述压力传感器、温度传感器和负压传感器采集的数据能通过钻机控制器实时传递给辅助车控制器并实时显示在遥控器屏幕上；所述遥控器能向钻机控制器和辅助车控制器发射控制指令。

4.如权利要求1所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，其特征在于，所述孔口集尘装置一端通过孔口管与钻孔间密封以防止钻孔漏风，另一端通过密封皮碗与钻杆间密封；孔口集尘装置底部出渣孔处设有排渣管和密封皮带以将大颗粒粉尘引导到地面，同时避免粉尘掉落地面时产生扬尘。

5.如权利要求1所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，其特征在于，所述孔口集尘装置内沿孔内返渣运动方向设有多组阻挡垫片，阻挡垫片上设有水雾喷头以对孔内返出的大颗粒进行初级阻挡和沉降。

6.如权利要求1所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统，其特征在于，所述射流除尘器末端设有瓦斯收集装置，并与井下负压抽放管相连，将净化后的孔内返风收集到负压抽放管内以防止施工现场瓦斯超限。

7.权利要求1所述的煤矿井下碎软煤层空气定向钻进系统自适应孔口除尘方法，其特征在于，包括：钻孔施工过程中，当射流除尘器的抽风量大于防爆空压机的送风量时，孔口集尘装置腔体内形成负压，此时不会发生粉尘泄露问题；孔口集尘装置内的负压传感器将腔体内压力值实时传递给辅助车控制器，辅助车控制器将该压力值与设定值进行比较，当压力值大于设定值时，辅助车控制器控制供水电控球阀和供风电控球阀增大阀芯开度，使射流除尘器产生更大负压以提高污风处理能力；当压力值小于设定值时，辅助车控制器控制供水电控球阀和供风电控球阀减小阀芯开度，减小射流除尘器产生负压以降低射流噪音和节约用水。