【技术实现步骤摘要】
一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体装置及方法
[0001]本专利技术属于煤瓦斯抽采与治理
，具体涉及一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体装置及方法。
技术介绍
[0002]由于松软煤层具有煤质松软、透气性差以及瓦斯含量高等诸多问题，在开采过程中容易发生煤与瓦斯突出等安全事故。目前，为了降低松软煤层的开采事故，解决的主要方式是通过钻孔进行瓦斯的抽采，以此来降低瓦斯压力。在钻进过程中，钻孔周围煤层在钻头高速冲击作用下发生破碎，瓦斯会迅速释放，这会在钻孔内形成高瓦斯梯度，甚至会引发喷孔现象。同时，破碎的煤粉与水分混合形成的胶结物会堵塞钻孔，造成钻孔排渣困难，当钻孔内煤渣积累到一定程度后，钻头和钻杆周围煤渣被进一步压实，易造成卡钻事故。此外，由于松软煤层质地松软，在钻孔过程中容易发生塌孔现象，导致钻孔延伸长度有限和成孔率低等问题，从而达不到瓦斯抽采要求。再者，钻孔时所使用的水基工作液还会引起松软煤层内黏土矿物膨胀，进而会堵塞煤层孔隙，这进一步增加了瓦斯的抽采难度。在这种情况下，需要发展新型的煤层钻孔装备与增透工艺，以解决...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体装置，包括射流钻头(2)、钻杆(3)和钻机(4)；其特征在于，还包括第一套液氮罐组(6)、低温泵(5)、第二套液氮罐组(7)和加热器(8)；所述射流钻头(2)安装在钻杆(3)的出口端；所述钻杆(3)装配在钻机(4)上；所述第一套液氮罐组(6)用于为液氮射流钻孔提供射流介质，其由多个第一液氮罐组成；每个第一液氮罐上均连接有第一压力传感器，且其出口均连接有第一电磁阀；多个第一液氮罐的出口通过第一供氮管路(13)与低温泵(5)的入口连接，低温泵(5)的出口通过主供氮管路(15)与钻杆(3)的入口连接；所述第二套液氮罐组(7)用于液氮气化解卡与相变致裂，其由多个第二液氮罐组成；每个第二液氮罐上均连接有第二压力传感器，且其出口均连接有第二电磁阀；多个第二液氮罐的出口通过第二供氮管路(14)与主供氮管路(15)连接；所述加热器(8)的数量与第二液氮罐的数量相同，且一一对应的设置，加热器(8)对应的装配在第二液氮罐的底部，用于对第二液氮罐内的液氮进行加热。2.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体装置，其特征在于，还包括环形封堵塞(11)，所述环形封堵塞(11)套装于钻杆(3)的外部，用于实现钻杆(3)与钻孔(9)的密封连接。3.根据权利要求1或2所述的一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体装置，其特征在于，还包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与第一压力传感器、第一电磁阀、第二压力传感器、第二电磁阀、低温泵(5)和加热器(8)连接。4.一种用于松软煤层的钻孔、解卡和致裂一体方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：准备工作；对煤层(1)进行地质探测，确定煤层(1)高瓦斯压力区域，然后根据煤层(1)内瓦斯分布情况以及煤层(1)地质参数，确定煤层(1)钻孔位置和增透改造的区域；步骤二：布置施工装备；在岩巷内布置钻孔、解卡和致裂一体装置，所述钻孔、解卡和致裂一体装置由第一套液氮罐组(6)、低温泵(5、)第二套液氮罐组(7)、加热器(8)、射流钻头(2)、钻杆(3)和钻机(4)构成；第一套液氮罐组(6)用于为液氮射流钻孔提供射流介质，其由多个第一液氮罐组成，多个第一液氮罐的出口通过第一供氮管路(13)与低温泵(5)的入口连接；低温泵(5)的出口通过主供氮管路(15)与钻杆(3)的入口连接；第二套液氮罐组(7)用于液氮气化解卡与相变致裂，其由多个第二液氮罐组成，多个第二液氮罐的出口通过第二供氮管路(14)与主供氮管路(15)连接；多个加热器(8)一一对应的装配于第二套液氮罐组(7)的底部；射流钻头(2)安装在钻杆(3)的出口端；钻杆(3)装配在钻机(4)上；步骤三：液氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡承政，邹增信，高峰，王建国，翟成，杨玉贵，陶志祥，封胤镕，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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