煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法技术

煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，包括以下步骤：（1）安装钻孔扩孔段封孔管件；（2）将翼形水渣气分流器的与钻孔扩孔段封孔管件的下端口连接；（3）对应连接翼形水渣气分流器、负压储能器、水渣收集器、控制系统以及巷道内的瓦斯抽采管路；（4）在钻杆上套设上钻杆密封导向装置，将钻杆密封导向装置固定连接到翼形水渣气分流器的中连接口，钻杆安装到钻机上，固定钻机；（5）开启钻机进行钻进作业。本发明专利技术原理科学，设计合理，自动化程度高，在穿层钻孔施工过程中可方便了瓦斯、水、煤渣的分离，并防止在底抽巷钻孔施工过程发生喷孔时瓦斯涌入巷道引起瓦斯超限事故。

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法
本专利技术属于煤矿瓦斯抽采
，具体涉及一种煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法。
技术介绍
底抽巷，也被称为底板巷道，位于煤层下方的岩层，是指布置在煤层底板的巷道。从煤层底板巷道向煤层施工穿层钻孔进行瓦斯抽采，已经成为高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井进行区域及局部消突的必要手段。而在穿层钻孔施工过程中，一般要采用水力排渣及水力割煤，钻杆进入煤层之后，大量的瓦斯、伴着煤渣及水瞬间冲出钻孔，极易引起喷孔，造成底板巷道瓦斯超限报警，引起瓦斯事故，轻者影响生产，重者造成人员伤亡。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法,旨在为防止底板巷道钻孔施工过程中喷孔的瓦斯超限事故；使喷出的瓦斯、煤渣、水得到有序的疏导、分离、存放，使钻进能稳步进行。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，包括以下步骤，（1）选择底抽巷的钻孔地点，先用较大钻头施工钻孔外端口的扩孔段，在扩孔段内安装钻孔扩孔段封孔管件；（2）翼形水渣气分流器的上部设有一个连接口，翼形水渣气分流器的下部具有上、中、下三个连接口，将翼形水渣气分流器的上部的一个连接口与钻孔扩孔段封孔管件的下端口连接；（3）翼形水渣气分流器的上、下连接口分别连接负压储能器和水渣收集器，负压储能器顶部和水渣收集器顶部通过负压抽取管连接，控制系统的对应监测点或传感器分别通过控制电缆连接在翼形水渣气分流器、负压储能器和水渣收集器的对应位置；负压储能器的排气口通过瓦斯排放管与巷道内的瓦斯抽采管路连接；（4）在钻杆上套设上钻杆密封导向装置，将钻杆密封导向装置固定连接到翼形水渣气分流器的中连接口，钻杆安装到钻机上，固定钻机；（5）开启钻机进行钻进作业，在岩层或者没有喷孔迹象的煤层钻进过程中，水、渣由翼形水渣气分流器进入到水渣收集器内，瓦斯气体直接进入到负压储能器，水渣收集器内较少的瓦斯气体经负压抽取管进入到负压储能器内；当钻进至煤层时，由于瓦斯压力或者水力割煤产生的大量瓦斯气体的突然沿着钻孔向外喷出，此时翼形水渣气分流器的上连接口直接与负压储能器连通，喷出的瓦斯进入到负压储能器内，由于在钻杆外部设置了钻杆密封导向装置，从而避免了钻进过程的喷孔。翼形水渣气分流器的上端口与钻孔扩孔段封孔管件的下端口通过法兰连接，翼形水渣气分流器的下部通过下连接管与水渣收集器顶部连接，翼形水渣气分流器的上部通过上连接管与负压储能器连接，钻杆密封装置设置在翼形水渣气分流器的中连接口；钻孔扩孔段封孔管件包括封孔管、第一法兰和第二法兰，第一法兰同轴线设置在封孔管的外圆，第二法兰同轴线设置在封孔管的下端口，第一法兰位于第二法兰上方，第一法兰到第二法兰的距离小于第一法兰到封孔管上端口的距离；扩孔段的长度大于等于第一法兰到封孔管上端口的距离；翼形水渣气分流器包括中心管、上翼管、下翼管、第三法兰和第四法兰，第三法兰同轴线设在中心管上端口，第四法兰同轴线设在中心管下端口，上翼管和下翼管的上端口分别连接在中心管的上部和下部，上翼管和下翼管关于中心管的中心对称布置，上翼管的下端口通过第一管接头与上连接管的上端口连接，下翼管的下端口通过第二管接头与下连接管的上端口连接。钻杆密封装置包括第五法兰、第六法兰、定位套、内滑套和若干个滚柱，第五法兰外圆周开设有一圈与第四法兰一一对应的外连接孔，第五法兰和第四法兰通过穿过外连接孔的螺栓组件对应连接，第五法兰下表面在外连接孔的内侧开设有一圈内螺纹盲孔，第六法兰的外圆周开设有一圈与内螺纹盲孔一一对应的内连接孔，内连接孔内自下而上穿入螺栓，螺栓上部与伸入并螺纹连接到内螺纹盲孔内，定位套上端面与第六法兰下端面同轴线固定连接，第六法兰的内径大于定位套的内径，内滑套同轴线设置在第六法兰内部，若干个滚柱滚动设置在内滑套的外圆与第六法兰的内圈之间的环形间隙内，内滑套的中心孔为与钻杆横断面形状匹配的圆形或三角形；内滑套的内圆沿轴向方向设有导向键，钻杆外圆沿轴向方向设有与导向键配合的导向槽。水渣收集器包括呈长方体形状的收集箱，收集箱顶部设有平衡进气口和进渣管接头，收集箱一侧面上部与负压抽取管的进口连接，进渣管接头与下连接管的出口连接，收集箱的一侧面下部设有排污管；平衡进气口设置在收集箱顶部的左后侧一角处，排污管设置在收集箱底部的右前侧一角处，平衡进气口内固定设有平衡进气管，平衡进气管上端设有快插接头，收集箱顶部的下表面铺设有一排沿左后侧到右前侧方向间隔布置的至少三根喷射支管，喷射支管的两端口均封堵，平衡进气管的下端口通过一根喷射主管与所有的喷射支管连通，每根喷射支管的下部均开设有朝向右前下方喷射的喷射孔；收集箱底部铺设有由左后侧高向右前侧低的导料底板，导料底板的右前侧的最低处与排污管的内孔下边沿齐平。负压储能器包括支架，支架上设有负压箱，负压箱的上部为四棱柱状结构，负压箱的下部为上大下小的四棱锥形结构，负压箱顶部与上翼管之间通过引流管连接，负压箱顶部设有瓦斯进气管接头、大口径进气管接头和大口径出气管接头，瓦斯进气管接头与负压抽取管的出口连接，大口径进气管接头与上连接管下端口连接，大口径出气管接头与过瓦斯排放管的进口连接，负压箱的四棱锥结构的下端设有水渣排出管；大口径出气管接头内部螺纹连接有内套筒，内套筒的下端固定设有滤网，内套筒的中心孔为六棱柱结构。控制系统包括PLC控制器、压力传感器、瓦斯传感器、第一排污电磁阀、第二排污电磁阀、第一超声波传感器、第二超声波传感器、防喷常闭电磁阀、排气电磁阀、平衡电磁阀；压力传感器和瓦斯传感器均设置在上翼管上，第一排污电磁阀设置在排污管上，第二排污电磁阀设置在水渣排出管上，第二排污电磁阀设置在水渣排出管上，第一超声波传感器设置在收集箱顶部用于监测收集箱内水渣高度，第二超声波传感器设置在负压箱顶部用于监测负压箱内水渣高度，防喷常闭电磁阀安装在大口径进气管接头上，排气电磁阀安装在大口径出气管接头上，平衡电磁阀安装在负压箱顶部。步骤（1）中在扩孔段内安装钻孔扩孔段封孔管件的具体过程为：扩孔段完成之后，用密封剂涂于第一法兰到封孔管上端口的封孔管的管壁外，然后将封孔管迅速插入扩孔段，通过第一法兰上的安装孔向底抽巷底部的岩石钻孔，然后用膨胀螺丝穿过安装孔将钻孔扩孔段封孔装置固定于岩石之上。钻杆外圆沿轴向方向开设有导向槽，步骤（4）中钻杆上套设上钻杆密封导向装置的具体操作过程为：先将第六法兰通过螺栓伸入并螺纹连接到第五法兰的内螺纹盲孔内，然后将第六法兰将钻杆伸入到定位套内，使钻杆外圆上的导向槽与内滑套内壁的导向键相配合，再将第五法兰通过穿过外连接孔的螺栓组件与第四法兰对应连接，钻杆向上推进到中心筒和封孔管内。步骤（5）的具体工作过程为：启动钻机开始钻进，同时操控PLC控制器打开排气电磁阀，关闭防喷常闭电磁阀；在开始的岩层或者没有喷孔迹象的煤层钻进过程中，钻出的水、渣进入到中心管内，由于重力作用的存在会通过下连接管进入收集箱内，钻进过程中产生的瓦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特征在于：包括以下步骤，/n（1）选择底抽巷的钻孔地点，先用较大钻头施工钻孔外端口的扩孔段，在扩孔段内安装钻孔扩孔段封孔管件；/n（2）翼形水渣气分流器的上部设有一个连接口，翼形水渣气分流器的下部具有上、中、下三个连接口，将翼形水渣气分流器的上部的一个连接口与钻孔扩孔段封孔管件的下端口连接；/n（3）翼形水渣气分流器的上、下连接口分别连接负压储能器和水渣收集器，负压储能器顶部和水渣收集器顶部通过负压抽取管连接，控制系统的对应监测点或传感器分别通过控制电缆连接在翼形水渣气分流器、负压储能器和水渣收集器的对应位置；负压储能器的排气口通过瓦斯排放管与巷道内的瓦斯抽采管路连接；/n（4）在钻杆上套设上钻杆密封导向装置，将钻杆密封导向装置固定连接到翼形水渣气分流器的中连接口，钻杆安装到钻机上，固定钻机；/n（5）开启钻机进行钻进作业，在岩层或者没有喷孔迹象的煤层钻进过程中，水、渣由翼形水渣气分流器进入到水渣收集器内，瓦斯气体直接进入到负压储能器，水渣收集器内较少的瓦斯气体经负压抽取管进入到负压储能器内；当钻进至煤层时，由于瓦斯压力或者水力割煤产生的大量瓦斯气体的突然沿着钻孔向外喷出，此时翼形水渣气分流器的上连接口直接与负压储能器连通，喷出的瓦斯进入到负压储能器内，由于在钻杆外部设置了钻杆密封导向装置，从而避免了钻进过程的喷孔。/n...

【技术特征摘要】
1.煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
（1）选择底抽巷的钻孔地点，先用较大钻头施工钻孔外端口的扩孔段，在扩孔段内安装钻孔扩孔段封孔管件；
（2）翼形水渣气分流器的上部设有一个连接口，翼形水渣气分流器的下部具有上、中、下三个连接口，将翼形水渣气分流器的上部的一个连接口与钻孔扩孔段封孔管件的下端口连接；
（3）翼形水渣气分流器的上、下连接口分别连接负压储能器和水渣收集器，负压储能器顶部和水渣收集器顶部通过负压抽取管连接，控制系统的对应监测点或传感器分别通过控制电缆连接在翼形水渣气分流器、负压储能器和水渣收集器的对应位置；负压储能器的排气口通过瓦斯排放管与巷道内的瓦斯抽采管路连接；
（4）在钻杆上套设上钻杆密封导向装置，将钻杆密封导向装置固定连接到翼形水渣气分流器的中连接口，钻杆安装到钻机上，固定钻机；
（5）开启钻机进行钻进作业，在岩层或者没有喷孔迹象的煤层钻进过程中，水、渣由翼形水渣气分流器进入到水渣收集器内，瓦斯气体直接进入到负压储能器，水渣收集器内较少的瓦斯气体经负压抽取管进入到负压储能器内；当钻进至煤层时，由于瓦斯压力或者水力割煤产生的大量瓦斯气体的突然沿着钻孔向外喷出，此时翼形水渣气分流器的上连接口直接与负压储能器连通，喷出的瓦斯进入到负压储能器内，由于在钻杆外部设置了钻杆密封导向装置，从而避免了钻进过程的喷孔。


2.根据权利要求1所述的煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特连接征在于：翼形水渣气分流器的上端口与钻孔扩孔段封孔管件的下端口通过法兰连接，翼形水渣气分流器的下部通过下连接管与水渣收集器顶部连接，翼形水渣气分流器的上部通过上连接管与负压储能器连接，钻杆密封装置设置在翼形水渣气分流器的中连接口；
钻孔扩孔段封孔管件包括封孔管、第一法兰和第二法兰，第一法兰同轴线设置在封孔管的外圆，第二法兰同轴线设置在封孔管的下端口，第一法兰位于第二法兰上方，第一法兰到第二法兰的距离小于第一法兰到封孔管上端口的距离；扩孔段的长度大于等于第一法兰到封孔管上端口的距离；
翼形水渣气分流器包括中心管、上翼管、下翼管、第三法兰和第四法兰，第三法兰同轴线设在中心管上端口，第四法兰同轴线设在中心管下端口，上翼管和下翼管的上端口分别连接在中心管的上部和下部，上翼管和下翼管关于中心管的中心对称布置，上翼管的下端口通过第一管接头与上连接管的上端口连接，下翼管的下端口通过第二管接头与下连接管的上端口连接。


3.根据权利要求2所述的煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特征在于：钻杆密封装置包括第五法兰、第六法兰、定位套、内滑套和若干个滚柱，第五法兰外圆周开设有一圈与第四法兰一一对应的外连接孔，第五法兰和第四法兰通过穿过外连接孔的螺栓组件对应连接，第五法兰下表面在外连接孔的内侧开设有一圈内螺纹盲孔，第六法兰的外圆周开设有一圈与内螺纹盲孔一一对应的内连接孔，内连接孔内自下而上穿入螺栓，螺栓上部与伸入并螺纹连接到内螺纹盲孔内，定位套上端面与第六法兰下端面同轴线固定连接，第六法兰的内径大于定位套的内径，内滑套同轴线设置在第六法兰内部，若干个滚柱滚动设置在内滑套的外圆与第六法兰的内圈之间的环形间隙内，内滑套的中心孔为与钻杆横断面形状匹配的圆形或三角形；内滑套的内圆沿轴向方向设有导向键，钻杆外圆沿轴向方向设有与导向键配合的导向槽。


4.根据权利要求3所述的煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特征在于：水渣收集器包括呈长方体形状的收集箱，收集箱顶部设有平衡进气口和进渣管接头，收集箱一侧面上部与负压抽取管的进口连接，进渣管接头与下连接管的出口连接，收集箱的一侧面下部设有排污管；
平衡进气口设置在收集箱顶部的左后侧一角处，排污管设置在收集箱底部的右前侧一角处，平衡进气口内固定设有平衡进气管，平衡进气管上端设有快插接头，收集箱顶部的下表面铺设有一排沿左后侧到右前侧方向间隔布置的至少三根喷射支管，喷射支管的两端口均封堵，平衡进气管的下端口通过一根喷射主管与所有的喷射支管连通，每根喷射支管的下部均开设有朝向右前下方喷射的喷射孔；
收集箱底部铺设有由左后侧高向右前侧低的导料底板，导料底板的右前侧的最低处与排污管的内孔下边沿齐平。


5.根据权利要求4所述的煤矿井下底抽巷穿层钻孔防喷孔施工方法，其特征在于：负压储能器包括支架，支架上设有负压箱，负压箱的上部为四棱柱状结构，负压箱的下部为上大下小的四棱锥形结构，负压箱顶部与上翼管之间通过引流管连接，负压箱顶部设有瓦斯进气管接头、大口径进气管接头和大口径出气管接头，瓦斯进气管接头与负压抽取管的出口连接，大口径进气管接头与上连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振锋，刘永杰，王峰，王永龙，卢志杰，赵博，张明建，徐学标，任云峰，朱海波，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41