一种井下瓦斯孔的钻孔装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开的一种井下瓦斯孔的钻孔装置，首先在排采区域开钻套管孔，在孔口密封固定封孔套管，然后在封孔套管上连接钻孔装置，钻孔时通过空心钻杆给钻孔内加压注入冷却液，起到支撑孔壁的作用，待岩层段的孔穿透后，在岩层中加压注入护壁泥浆，在孔内形成一定的静水压力，能够起到稳固岩壁的作用，进入煤层后采用清水钻进，钻进过程中产生的水渣经过水渣分离装置进行分离，实现资源的二次利用，待钻进至终孔时，在孔内加压状态下更换排采管线，进行缓慢降压排采，采用缓慢降压排采的方法，能够避免出现速敏效应，将孔壁间隙堵塞的问题，降低瓦斯孔的瓦斯量的衰减效率，提高瓦斯的抽取量。

A drilling device for underground gas hole

【技术实现步骤摘要】
一种井下瓦斯孔的钻孔装置
本技术涉及煤矿井下抽采瓦斯
，具体为一种井下瓦斯孔的钻孔装置。
技术介绍
煤矿高瓦斯矿井抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。抽采瓦斯可以减少通风负担，能够解除通风不易解决的瓦斯难题，降低通风费用，尤其针对高瓦斯的矿井或采区，瓦斯抽放在安全上技术上和经济上都是必须的。本煤层预抽煤层瓦斯和底抽巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯，都是煤矿治理瓦斯和防治煤与瓦斯突出的重要手段之一，利用抽放钻孔对煤体进行卸压，通过抽放降低煤体瓦斯压力与瓦斯含量，从而达到消突和安全生产的目的。但无论是本煤层抽采、顶板岩巷下行穿采还是底抽巷上行抽采，煤层瓦斯抽采过程中，钻孔易变形、坍塌等现象会经常发生，极大降低了钻孔成孔率，降低了瓦斯抽采效率，增加了抽采成本，严重限制了矿井瓦斯抽采达标进程。特别底抽巷钻孔预抽煤层瓦斯，由于钻孔要穿过岩层、煤层分界面会产生应力集中，煤层和岩层抗压强度和泊松比不同，钻孔的轴线与分界面法线还要有一定夹角，所以极易塌孔卡钻，严重影响抽采效果，而且抽出的瓦斯浓度很低。如晋煤集团胡底煤业顶板岩巷钻场中施工下行穿层钻孔对1301轨道顺槽及胶带顺槽煤巷条带瓦斯进行预抽，在实际钻孔施工过程中，塌孔、不返渣、串孔等现象频发，钻孔成孔率仅为70％左右，单孔浓度基本均低于30％且衰减快，百米煤孔流量仅为0.03m3/min·hm，远不能满足矿井安全生产的要求；即就是在煤层水平钻孔抽采也存在塌孔、卡钻、串孔、单孔浓度底、单孔瓦斯量衰减很快等问题，有必要通过新的技术方法加以改进。
技术实现思路
针对现有技术中瓦斯孔容易坍塌的问题，本技术提供一种井下瓦斯孔的钻孔装置，提高瓦斯孔的成孔率，提高瓦斯的抽采效率，提高瓦斯抽采浓度，降低抽采成本。本技术是通过以下技术方案来实现：一种井下瓦斯孔的钻孔装置，其特征在于，包括钻杆、保压阀、三通管、动静组合密封装置、钻机和水渣分离装置；所述保压阀的一端与安装在瓦斯孔口部的封孔套管连接，保压阀的另一端与三通管入口连接，三通管出口与动静组合密封装置的一端连接，三通管的水渣出口连接水渣分离装置连接；钻机的钻杆依次穿过动静组合密封装置、三通管、保压阀和封孔套管对煤岩层进行钻进，动静组合密封装置用于在拆装钻杆和钻孔时，对钻杆和三通管进行密封并夹固钻杆，使钻孔中处于加压状态。优选的，所述水渣分离装置包括排水管、离心水渣分离器和储渣筒；其中，离心水渣分离器通过水渣进入管与三通管的渣液输出口连接，离心水渣分离器的顶部设置有排水管，离心水渣分离器的排渣口通过闸阀与储渣筒的入口连接，储渣筒的出口设置有排渣闸阀，排渣时，闸阀和排渣闸阀交替打开。优选的，所述排水管上还设置有水压调节阀，用于调节排水的速率和钻孔内的压力。优选的，所述离心水渣分离器为圆筒结构，水渣进入管的端部与离心水渣分离器外壁的切点连接，使进入水渣分离器中的水渣能够沿筒壁做离心旋转运动。优选的，所述水渣分离器圆筒的下端还设置有空心圆台，圆台的出口与闸阀连接。优选的，所述封孔套管和保压阀之间还设置有增压阀，增压阀为三通阀门，增压阀的一端与封孔套管连接，加压口通过管路与高压水泵连接。优选的，所述增压阀上还设置有用于检测瓦斯孔压力的压力表。优选的，所述瓦斯孔的与封孔套管之间设置有密封材料。与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：本技术提供的井下瓦斯孔的钻孔装置，包括密封安装在瓦斯孔口位置的封孔套管，封孔套管与三通管的一端连接，三通管的另一端与动静组合密封装置连接，动静组合密封装置与钻机连接，在钻孔时通过空心钻杆给孔内加压注入冷却排渣液对钻头冷却，对孔壁起到一定的支撑作用，解决孔壁坍塌的问题，提高瓦斯抽采浓度，钻杆动密封在动静组合密封装置中，在加装或拆卸钻杆时，避免孔内压力损失，进而造成孔壁坍塌，钻进过程中产生的水渣进入水渣分离装置，水渣分离装置通过阀门控制，在不降低孔内压力的情况对水渣进行分离，保证瓦斯孔的成孔率。附图说明图1为本技术钻孔装置的使用状态图；图2为本技术渣液分离装置的结构图。图中：1、钻杆；2、岩体；3、封孔材料；4、封孔套管；5、保压阀；6、三通管；7、动静组合密封装置；8、水渣分离装置；9、水压调节阀；10、排水管；11、离心水渣分离器；12、水渣进入管；13、闸阀；14、储渣筒；15、排渣闸阀；16、排渣口；17、钻机。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，所述是对本技术的解释而不是限定。参阅图1和图2，一种井下瓦斯孔的钻孔装置，包括钻杆1、封孔套管4、保压阀5、三通管6、动静组合密封装置7、钻机17和水渣分离装置。其中，所述钻杆1与钻机17连接，钻杆1位空心结构，钻孔时将通过钻杆1的内孔向煤岩层的孔中加压供给冷却液，用于对钻杆1端部的钻头进行冷却，同时，冷却液能够将切削的岩屑自钻孔中冲出，以及起到支撑孔壁的作用。封孔套管4密封套装在瓦斯孔的口部，封孔套管4的口部与保压阀5的一端连接，保压阀5的另一端与三通管6入口连接，三通管6出口与动静组合密封装置7的一端连接，钻机17的钻杆1依次穿过动静组合密封装置7、三通管6、保压阀5和封孔套管4对煤层进行钻孔。保压阀5在钻孔过程中处于常开状态，钻杆1穿过保压阀5进行钻工作业，当钻孔完成后，需要将三通管6、静组合密封装置7和钻机17拆卸掉，更换瓦斯排采管线，此时，保压阀处于关闭状态，用于使钻孔中处于加压状态，防止瓦斯孔坍塌。动静组合密封装置7用于在拆装钻杆1和钻孔的过程中对钻杆和三通管6进行密封，使钻孔中处于加压状态，动静组合密封装置7为带压作业密封装置，优选为油田带压作业密封装置。水渣分离装置8包括水压调节阀9、排水管10、离心水渣分离器11和储渣筒14。其中，离心水渣分离器11上设置有水渣进入管12，水渣进入管12的一端与离心水渣分离器11连通，水渣进入管12的另一端与三通管6的渣液输出口连接，水渣通过水渣进入管12进入离心水渣分离器11进行水渣分离。所述离心水渣分离器11为圆筒结构，下端为圆锥台结构，离心水渣分离器11的顶部设置有排水管10，排水管10的出口设置有水压调节阀9，通过水压调节阀9能够调节钻孔作业时瓦斯孔中的压力，防止钻孔过程中因压力减小，导致已加工的孔导致坍塌。水压调节阀9的出口与蓄水槽连接，排出的水在蓄水槽中沉淀净化后，便于二次利用。水渣进入管12的端部与离心水渣分离器11外壁的切点连接，水渣在压力作用下进入离心水渣分离器11中，水沿其侧壁旋转流动，渣体的沉淀至离心水渣分离器11的底部，进而实现水渣的离心分离，分离后的水经过排水管排至蓄水槽。离心水渣分离器11的底部出口设置有闸阀13，闸阀13的出口与储渣筒14的入口连接，储渣筒14的底部出口设置有排渣闸阀15，排渣闸阀15与排渣口连接。水渣在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种井下瓦斯孔的钻孔装置，其特征在于，包括钻杆(1)、保压阀(5)、三通管(6)、动静组合密封装置(7)、钻机(17)和水渣分离装置(8)；/n所述保压阀(5)的一端与安装在瓦斯孔口部的封孔套管(4)连接，保压阀(5)的另一端与三通管(6)入口连接，三通管(6)出口与动静组合密封装置(7)的一端连接，三通管(6)的水渣出口连接水渣分离装置(8)连接；/n钻机的钻杆(1)依次穿过动静组合密封装置(7)、三通管(6)、保压阀(5)和封孔套管(4)对煤岩层进行钻进，动静组合密封装置(7)用于在拆装钻杆和钻孔时，对钻杆和三通管(6)进行密封并夹固钻杆，使钻孔中处于加压状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种井下瓦斯孔的钻孔装置，其特征在于，包括钻杆(1)、保压阀(5)、三通管(6)、动静组合密封装置(7)、钻机(17)和水渣分离装置(8)；
所述保压阀(5)的一端与安装在瓦斯孔口部的封孔套管(4)连接，保压阀(5)的另一端与三通管(6)入口连接，三通管(6)出口与动静组合密封装置(7)的一端连接，三通管(6)的水渣出口连接水渣分离装置(8)连接；
钻机的钻杆(1)依次穿过动静组合密封装置(7)、三通管(6)、保压阀(5)和封孔套管(4)对煤岩层进行钻进，动静组合密封装置(7)用于在拆装钻杆和钻孔时，对钻杆和三通管(6)进行密封并夹固钻杆，使钻孔中处于加压状态。


2.根据权利要求1所述井下瓦斯孔的钻孔装置，其特征在于，所述水渣分离装置包括排水管(10)、离心水渣分离器(11)和储渣筒(14)；
其中，离心水渣分离器(11)通过水渣进入管(12)与三通管(6)的渣液输出口连接，离心水渣分离器(11)的顶部设置有排水管(10)，离心水渣分离器(11)的排渣口通过闸阀(13)与储渣筒(14)的入口连接，储渣筒(14)的出口设置有排渣闸阀(15)，排渣时，闸阀(13)和排渣闸阀(15...

【专利技术属性】
技术研发人员：田振林，
申请(专利权)人：田振林，
类型：新型
国别省市：陕西;61