本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置制造方法
【專利摘要】本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，包括防爆電機、與防爆電機傳動連接的鉆桿、鉆進系統(tǒng)、射流沖孔系統(tǒng)、和定向系統(tǒng)，鉆桿前端設有圓錐形鉆頭，鉆進系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿的后端中央進入從圓錐形鉆頭前端排出，定向系統(tǒng)設在鉆桿前部，射流沖孔系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿的后端外側進入從圓錐形鉆頭中部噴射出。本發(fā)明設計合理、結構簡單，通過定向系統(tǒng)對水射流方向的準確定向以及合理的射流孔眼方向設置，可以實現(xiàn)各分支方向的有效控制。本發(fā)明可以根據(jù)深孔透氣性系數(shù)的差異引起的抽放半徑的差異，施工不同類型的多分支鉆孔，有效減少了以往固定孔間距造成的瓦斯抽放盲區(qū)或抽放重疊區(qū)，成本降低，安全系數(shù)大大增加。
【專利說明】本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦安全生產【技術領域】，尤其涉及一種本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置。
【背景技術】
[0002]煤炭在我國國民經濟建設，能源需求方面占有舉足輕重的地位。隨著國家對煤炭需求的增加，煤礦開采深度及開采強度也在逐年增加。隨著煤礦開采深度以及開采強度的增大，瓦斯含量、瓦斯壓力也在逐漸增加，增加了煤與瓦斯突出的可能性。降低煤層中的瓦斯含量是減少煤與瓦斯突出可能性的重要舉措之一。降低煤層瓦斯含量的方法有很多，目前通過在煤層或頂、底板巖層中打抽放鉆孔進行瓦斯抽放是目前應用較廣泛的措施之一。
[0003]隨著煤礦開采機械化程度的提高，與以往相比，采煤工作面的長度、寬度也發(fā)生了巨大變化，工作面長度更長，寬度也更寬，為了更加有效、快速的降低采煤工作面的瓦斯，鉆孔長度也由原來的幾十米發(fā)展到現(xiàn)在的幾百米甚至近1000米。隨著鉆孔深度的增加，不同深度煤層透氣性系數(shù)的差異性、抽放負壓的差異性等引起的不同深度抽放有效半徑的差異性突顯。而目前的鉆孔間距的設計，大多是根據(jù)淺孔煤層透氣性、抽放負壓等計算或經驗得出的抽放半徑進行的。當鉆孔深度較深，煤層透氣性變化較大時，采用大致相同的孔間距進行施工，間距過大可能導致一些區(qū)域瓦斯含量不能有效降低，形成瓦斯抽采的盲區(qū)；間距過小可能造成在一些區(qū)域重疊，造成資源的浪費。
[0004]煤層是一種非均質性很強的巖石，由于煤層裂隙寬度、長度、方向、密度等的差異性，導致同一鉆孔內煤層的透氣性可能存在很大的差異性，進而導致進行抽放時，若不考慮煤層透氣性隨鉆孔深度的變化，可能導致一些區(qū)域瓦斯含量降低的快，一些區(qū)域瓦斯含量難以下降，不能有效降低煤與瓦斯突出的危險性。
[0005]在煤礦井下進行多分支水平鉆孔是近年來發(fā)展起來的一項技術。多分支水平鉆孔因其控制面積大、若分支段布置比較合理，則抽放效果比較理想。若分支間距、開孔位置不合理，容易造成瓦斯抽放重疊區(qū)或抽放盲區(qū)，不僅影響抽放效果，而且可能造成煤與瓦斯突出。同時，在煤層中進行多分支鉆孔，成本比較高，合理進行開孔及孔深度設計顯得非常重要。煤儲層非均質性的存在，導致主支不同深度下的透氣性不同，對抽放效果會產生重要影響。
[0006]因此，迫切需要一種抽采裝置及其抽采工藝，可以根據(jù)不同鉆孔深度的煤層透氣性系數(shù)的不同，進行瓦斯抽采設計與施工，既實現(xiàn)均勻降低抽采區(qū)內煤層瓦斯含量，同時又減少了不必要的施工費用，實現(xiàn)煤礦的安全、高效生產。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明針對目前井下本煤層瓦斯抽采的深鉆孔施工中鉆孔間距不隨深度變化容易造成抽采盲區(qū)和抽采重疊區(qū)的問題，本發(fā)明提供一種本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置。通過該裝置可以根據(jù)煤層透氣性系數(shù)隨深度的變化確定出本煤層瓦斯抽采多分支孔的分支級數(shù)、分支數(shù)目，并對多分支孔快速鉆進，進而達到均勻降低抽采區(qū)煤層瓦斯含量的目的，減少煤與瓦斯突出的危險性。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案:本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，包括防爆電機6、與防爆電機6傳動連接的鉆桿19、鉆進系統(tǒng)、射流沖孔系統(tǒng)和定向系統(tǒng)，鉆桿19前端設有圓錐形鉆頭8，鉆進系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿19的后端中央進入從圓錐形鉆頭8前端排出，定向系統(tǒng)設在鉆桿19前部，射流沖孔系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿19的后端外側進入從圓維形鉆頭8中部嗔射出。
[0009]所述鉆進系統(tǒng)包括水箱1，沿鉆桿19中心軸向設置的一條進水中心通道7以及設在圓錐形鉆頭8上的三個高壓噴水孔27，進水中心通道7進水口設有第一管接頭4，當鉆桿19高速旋轉時，第一管接頭4固定不動且與進水中心通道7通過第一密封件18及第二密封件17密封連通；第一管接頭4上設有第一閥門25，第一管接頭4的進水口通過第一高壓進水管3與水箱I連接，進水中心通道7的出水口與三個高壓噴水孔27連通，第一高壓進水管3上有大排量水泵2。
[0010]所述射流沖孔系統(tǒng)包括沿鉆桿19軸向均勻布置的四條進水邊緣通道21以及設在圓錐形鉆頭8上的四個高壓射流孔26，高壓射流孔26位于高壓噴水孔27后側，四條進水邊緣通道21的進水口分別設有一個第二管接頭15 ;第二管接頭15上設有第二閥門16，四個第二管接頭15的進水口通過一根第二高壓進水管11與水箱I連接，每個進水邊緣通道21的出水口分別對應與一個高壓射流孔26連接，高壓射流孔26的噴射方向與鉆桿19的中心線呈10°的夾角，第二高壓進水管11上沿水流方向順次設有高壓水泵12和壓力表13。
[0011]所述定向系統(tǒng)包括位于鉆桿19外的電源以及設在鉆桿19內且與鉆桿19同軸向的圓柱形的儲液筒30，儲液筒30內盛裝有占儲液筒30 —半體積的絕緣油33，儲液筒30兩端分別設有一塊與鉆桿19固定連接的立板29，其中一塊立板29上設有位于儲液筒30中心線上的鉚釘形狀的固定軸31，固定軸31上轉動連接有漂浮在絕緣油33液面上的導電桿32，導電桿32的外端與儲液筒30內壁滑動連接，儲液筒30由電阻材料制成，儲液筒30上在側部沿軸向設有一道塑料絕緣塊35，儲液筒30上連接有位于塑料絕緣塊35上側的第一導線34，固定軸31連接有第二導線20，第一導線34和第二導線20的另一端分別與電源連接，第一導線34或第二導線20上設有電流表14。
[0012]所述鉆桿19前部外側設有位于圓錐形鉆頭8后側的擴徑體23。
[0013]所述防爆電機6固定在底座5上，底座5上設有支撐架10，鉆桿19轉動連接在支撐架10上，防爆電機6的主軸與鉆桿19通過三角帶或皮帶9傳動連接。
[0014]所述圓錐形鉆頭8表面設有金剛石鉆進齒24。
[0015]采用上述技術方案，鉆進系統(tǒng)主要完成鉆孔鉆進，并把煤粉排出的作用。鉆進系統(tǒng)通過圓錐形鉆頭實現(xiàn)射流后的導向作用。在圓錐形鉆頭的切削部位安裝金剛石鉆進齒，實現(xiàn)快速切割減少鉆頭的磨損。為了避免鉆進過程中鉆具磨損造成鉆孔直徑減小，在鉆桿四周安裝了擴徑體，可以有效減少孔徑縮小。鉆進過程中所產生的煤粉主要是通過鉆桿與煤層之間的環(huán)形通道產出，從鉆桿中流過的水不僅可以冷卻圓錐形鉆頭的作用，而且可以有效帶出煤粉。
[0016]進行多分支孔施工時，為了完成分支的鉆進，鉆進過程中需要不斷改變鉆進的方位，射流沖孔系統(tǒng)主要是通過水射流施工，實現(xiàn)分支孔的轉向以及成孔。[0017]根據(jù)施工設計進行射流施工時，該裝置可以實現(xiàn)360°任意角度施工，在此僅以水平方向上右側分支孔的轉向與成孔進行說明。根據(jù)定向系統(tǒng)確定有一組射流孔眼處于水平方向時，開啟右側的第二閥門，可以在偏向右側10°的方向形成一個射流鉆孔，隨后在該導向鉆孔的作用下分支孔逐漸沿水平方向且偏向右側10°的方向鉆進。達到預定距離以后，根據(jù)定向系統(tǒng)，當有一組高壓射流孔眼處于水平方向時，開啟左側的第二閥門，根據(jù)直線平行原理，該方向與起始方向相同，這樣就可以完成了二級兩分支鉆孔其中一個分支的鉆進，對于其它多分支多分級情況，施工工藝相同。
[0018]射流沖孔系統(tǒng)中的高壓射流孔呈90度均勻分布在圓錐形鉆頭的四周，高壓射流孔布置在圓錐形鉆頭的球形部分，并且射流孔方向與鉆桿軸線呈10°的夾角。在鉆進過程中進水中心通道通過第一閥門控制其閉合，需要進行射流成孔時，根據(jù)要求將高壓水泵連接到不同的第二管接頭上，通過壓力表實施觀測射流過程中水壓變化，以便及時做出調整。
[0019]為了盡量消除瓦斯抽采盲區(qū)和抽采重疊區(qū)，設計了多分支鉆孔。多分支鉆孔的開孔位置對已測試的不同深度的透氣性系數(shù)與鉆孔深度之間進行擬合，得出透氣性系數(shù)與鉆孔深度的關系，進而對分支進行設計。當設計出多分支的開孔位置及開孔方位時，為了使分支孔按照設計的方位進行鉆進，設計了此定向系統(tǒng)，實現(xiàn)分支孔的定向。
[0020]定向系統(tǒng)的設計是基于液面一直處于水平狀態(tài)的原理進行設計的。在中空的儲液筒中心位置安裝一個可以繞中心轉動的導電桿，導電桿的外端與儲液筒的內壁邊緣相接觸，其中儲液筒的環(huán)形邊緣為一環(huán)形電阻體，將導電桿的固定端以及儲液筒一端分別通過第二導線和第一導線連接，并增加電源，就可以構成一個帶有簡易滑動變阻器的回路。通過合理設置高壓射流孔的方位，使電流最大時，其中必有一組相對應的兩個高壓射流孔連線剛好處于水平位置。這樣就可以根據(jù)電流表的讀數(shù)，對射流孔方位進行準確判斷。在設計儲液筒時為了避免整個電路構成并聯(lián)電路，影響判斷。在整個電路電流最大時，從導電桿所接觸的儲液筒位置的下端將儲液筒切開，將一塑料絕緣塊連接在切口之間，這樣可以有效避免整個電路形成并聯(lián)。
[0021]立板為厚度為1cm，長、寬均為2.5cm的鋼板，以立板上表面的中心為圓心切除一個直徑為2cm、厚度為0.5cm的圓柱體,將另外一個外徑為2cm,高為0.5cm的中空、帶底圓柱形儲液筒固定在立板切除圓柱體后的位置上。緊貼儲液筒的內徑固定上儲液筒和塑料絕緣塊。再取一塊立板，并在該立板表面安裝一層橡膠體。在該立板表面的中心位置安裝固定軸，導電桿的內端轉動連接在固定軸上。固定軸通過焊接固定在立板上。導電桿為軟鋼制成，具有較好的韌性，可以稍微彎曲，這樣可以確保其與儲液筒內壁一直處于連接狀態(tài)。根據(jù)導電桿重力的大小，在其自身固定泡沫漂浮體，使其剛好可以漂浮在液面上。通過第一導線和第二導線分別連接塑料絕緣塊上部的儲液筒和固定軸，連接電源以后構成回路，通過電流表觀測電流的變化。在儲液筒中注入容量一半的絕緣油以后，將兩個立板之間通過螺栓固定在一起，通過中間橡膠體的密封，可以確保絕緣油不流出。最后通過焊接將立板固定在鉆桿上。
[0022]防爆電機通過固定板安裝在底座上。鉆桿的固定是通過支撐架進行固定的，支撐架焊接固定在底座上，盡量減少施工過程中裝置的晃動。底座對防爆電機以及鉆桿起到固定的作用。
[0023]為了避免注入鉆桿的水從鉆桿內流出，設置了第一密封件和第二密封件，第一密封件與鉆桿固定連接，第二密封件與第一管接頭固定連接，第一密封件和第二密封件折彎并交叉配合，在第一密封件和第二密封件之間設有環(huán)形密封橡膠墊。第一密封件與第二密封件之間的巧妙設計可以有效減少鉆桿內部水的大量流出，這樣不僅減少了水的流出浪費，而且避免了鉆桿旋轉對進水口連續(xù)注水造成影響。
[0024]本發(fā)明設計合理、結構簡單，通過定向系統(tǒng)對水射流方向的準確定向以及合理的射流孔眼方向設置，可以實現(xiàn)各分支方向的有效控制。
[0025]本發(fā)明可以根據(jù)深孔透氣性系數(shù)的差異引起的抽放半徑的差異，施工不同類型的多分支鉆孔，有效減少了以往固定孔間距造成的瓦斯抽放盲區(qū)或抽放重疊區(qū)，成本降低，安全系數(shù)大大增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
圖2是圖1中A-A斷面圖；
圖3是圖1中的C向視圖；
圖4是圖1中定向系統(tǒng)的側視圖；
圖5是抽采孔的主孔和分支孔的第一種結構示意圖；
圖6是抽采孔的主孔和分支孔的第二種結構示意圖；
圖7是抽采孔的主孔和分支孔的第三種結構示意圖；
圖8是抽采孔的主孔和分支孔的第四種結構示意圖；
圖9是抽采孔的主孔和分支孔的第五種結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如圖1?圖4所示，本發(fā)明的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，包括防爆電機6、與防爆電機6傳動連接的鉆桿19、鉆進系統(tǒng)、射流沖孔系統(tǒng)和定向系統(tǒng)，鉆桿19前端設有圓錐形鉆頭8，鉆進系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿19的后端中央進入從圓錐形鉆頭8前端排出，定向系統(tǒng)22設在鉆桿19前部，射流沖孔系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿19的后端外側進入從圓錐形鉆頭8中部噴射出。
[0028]鉆進系統(tǒng)包括水箱1，沿鉆桿19中心軸向設置的一條進水中心通道7以及設在圓錐形鉆頭8上的三個高壓噴水孔27，進水中心通道7進水口設有第一管接頭4，當鉆桿19高速旋轉時，第一管接頭4固定不動且與進水中心通道7通過第一密封件18及第二密封件17密封連通；第一管接頭4上設有第一閥門25，第一管接頭4的進水口通過第一高壓進水管3與水箱I連接，進水中心通道7的出水口與三個高壓噴水孔27連通，第一高壓進水管3上有大排量水泵2。
[0029]射流沖孔系統(tǒng)包括沿鉆桿19軸向均勻布置的四條進水邊緣通道21以及設在圓錐形鉆頭8上的四個高壓射流孔26，高壓射流孔26位于高壓噴水孔27后側，四條進水邊緣通道21的進水口分別設有一個第二管接頭15 ;第二管接頭15上設有第二閥門16，四個第二管接頭15的進水口通過一根第二高壓進水管11與水箱I連接，每個進水邊緣通道21的出水口分別對應與一個高壓射流孔26連接，高壓射流孔26的噴射方向與鉆桿19的中心線呈10°的夾角，第二高壓進水管11上沿水流方向順次設有高壓水泵12和壓力表13。[0030]定向系統(tǒng)22包括位于鉆桿19外的電源以及設在鉆桿19內且與鉆桿19同軸向的圓柱形的儲液筒30，儲液筒30內盛裝有占儲液筒30 —半體積的絕緣油33，儲液筒30兩端分別設有一塊與鉆桿19固定連接的立板29，其中一塊立板29上設有位于儲液筒30中心線上的鉚釘形狀的固定軸31，固定軸31上轉動連接有漂浮在絕緣油33液面上的導電桿32，導電桿32的外端與儲液筒30內壁滑動連接，儲液筒30由電阻材料制成，儲液筒30上在側部沿軸向設有一道塑料絕緣塊35，儲液筒30上連接有位于塑料絕緣塊35上側的第一導線34，固定軸31連接有第二導線20，第一導線34和第二導線20的另一端分別與電源連接，第一導線34或第二導線20上設有電流表14。儲液筒30的中心線、一條進水邊緣通道21的中心線和進水中心通道7的中心線位于同一個平面上。
[0031]鉆桿19前部外側設有位于圓錐形鉆頭8后側的擴徑體23。
[0032]防爆電機6固定在底座5上，底座5上設有支撐架10，鉆桿19轉動連接在支撐架10上，防爆電機6的主軸與鉆桿19通過三角帶或皮帶9傳動連接。
[0033]圓錐形鉆頭8表面設有金剛石鉆進齒24，金剛石鉆進齒24具有極高的硬度，專門適用于鉆進多煤矸石的煤層，大大提高了鉆桿的使用壽命。
[0034]鉆進系統(tǒng)主要完成鉆孔鉆進，并把煤粉排出的作用。鉆進系統(tǒng)通過圓錐形鉆頭8實現(xiàn)射流后的導向作用。在圓錐形鉆頭8的切削部位安裝金剛石鉆進齒24，實現(xiàn)快速切割減少圓錐形鉆頭8的磨損。為了避免鉆進過程中鉆具磨損造成鉆孔直徑減小，在鉆桿19四周安裝了擴徑體23，可以有效減少孔徑縮小。鉆進過程中所產生的煤粉主要是通過鉆桿19與煤層之間的環(huán)形通道產出，從鉆桿19中流過的水不僅可以冷卻圓錐形鉆頭8的作用，而且可以有效帶出煤粉。
[0035]進行多分支孔施工時，為了完成分支的鉆進，鉆進過程中需要不斷改變鉆進的方位，射流沖孔系統(tǒng)主要是通過水射流施工，實現(xiàn)分支孔的轉向以及成孔。
[0036]根據(jù)施工設計進行射流施工時，該裝置可以實現(xiàn)360°任意角度施工，在此僅以水平方向上右側分支孔的轉向與成孔進行說明。根據(jù)定向系統(tǒng)22確定有一組高壓射流孔26眼處于水平方向時，開啟右側的第二閥門16，可以在偏向右側10°的方向形成一個射流鉆孔，隨后在該導向鉆孔的作用下分支孔逐漸沿水平方向且偏向右側10°的方向鉆進。達到預定距離以后，根據(jù)定向系統(tǒng)22，當有一組射流孔眼處于水平方向時，開啟左側的第二閥門16，根據(jù)直線平行原理，該方向與起始方向相同，這樣就可以完成了二級兩分支鉆孔其中一個分支的鉆進，對于其它多分支多分級情況，施工工藝相同。
[0037]射流沖孔系統(tǒng)中的高壓射流孔26呈90度均勻分布在圓錐形鉆頭8的四周，高壓射流孔26布置在圓錐形鉆頭8的球形部分，并且高壓射流孔26方向與鉆桿19軸線呈10°的夾角。在鉆進過程中進水中心通道7通過第一閥門25控制其閉合，需要進行射流成孔時，根據(jù)要求將高壓水泵12連接到不同的第二管接頭15上，通過壓力表13實施觀測射流過程中水壓變化，以便及時做出調整。
[0038]為了盡量消除瓦斯抽采盲區(qū)和抽采重疊區(qū)，設計了多分支鉆孔。多分支鉆孔的開孔位置主要通過已測試的不同深度的透氣性系數(shù)，采用預測的方法得到。當設計出多分支的開孔位置及開孔方位時，為了使分支孔按照設計的方位進行鉆進，設計了此定向系統(tǒng)22，實現(xiàn)分支孔的定向。
[0039]定向系統(tǒng)22的設計是基于液面一直處于水平狀態(tài)的原理進行設計的。在中空的儲液筒30中心位置安裝一個可以繞中心轉動的導電桿32，導電桿32的外端與儲液筒30的內壁邊緣相接觸，其中儲液筒30的環(huán)形邊緣為一環(huán)形電阻體，將導電桿32的固定端以及儲液筒30 —端分別通過第二導線20和第一導線34連接，并增加電源(圖中未示意出)，就可以構成一個帶有簡易滑動變阻器的回路。通過合理設置高壓射流孔26的方位，使電流最大時，其中必有一組相對應的兩個高壓射流孔連線剛好處于水平位置。這樣就可以根據(jù)電流表14的讀數(shù)，對高壓射流孔26方位進行準確判斷。在設計儲液筒30時為了避免整個電路構成并聯(lián)電路，影響判斷。在整個電路電流最大時，從導電桿32所接觸的儲液筒30位置的下端將儲液筒30切開，將一塑料絕緣塊35連接在切口之間，這樣可以有效避免整個電路形成并聯(lián)。
[0040]立板29為厚度為1cm，長、寬均為2.5cm的鋼板，以立板29上表面的中心為圓心切除一個直徑為2cm、厚度為0.5cm的圓柱體,將另外一個外徑為2cm,高為0.5cm的中空、帶底圓柱形儲液筒30固定在立板29切除圓柱體后的位置上。緊貼儲液筒30的內徑固定上儲液筒30和塑料絕緣塊35。再取一塊立板29，并在該立板29表面安裝一層橡膠體。在該立板29表面的中心位置安裝固定軸31，導電桿32的內端轉動連接在固定軸31上。固定軸31通過焊接固定在立板29上。導電桿32為軟鋼制成，具有較好的韌性，可以稍微彎曲，這樣可以確保其與儲液筒30內壁一直處于連接狀態(tài)。根據(jù)導電桿32重力的大小，在其自身固定泡沫漂浮體，使其剛好可以漂浮在液面上。通過第一導線34和第二導線20分別連接塑料絕緣塊35上部的儲液筒30和固定軸31，連接電源以后構成回路，通過電流表14觀測電流的變化。在儲液筒30中注入容量一半的絕緣油33以后，將兩個立板29之間通過螺栓固定在一起，通過中間橡膠體的密封，可以確保絕緣油33不流出。最后通過焊接將立板29固定在鉆桿19上。
[0041]防爆電機6通過固定板安裝在底座5上。鉆桿19的固定是通過支撐架10進行固定的，支撐架10焊接固定在底座5上，盡量減少施工過程中裝置的晃動。底座5對防爆電機6以及鉆桿19起到固定的作用。
[0042]為了避免注入鉆桿19的水從鉆桿19內流出，設置了第一密封件18和第二密封件17，第一密封件18與鉆桿19固定連接，第二密封件17與第一管接頭4固定連接，第一密封件18和第二密封件17折彎并交叉配合，在第一密封件18和第二密封件17之間設有環(huán)形密封橡膠墊。第一密封件18與第二密封件17之間的巧妙設計可以有效減少鉆桿19內部水的大量流出，這樣不僅減少了水的流出浪費，而且避免了鉆桿19旋轉對進水口連續(xù)注水造成影響。
[0043]如圖5-9所示的是抽采孔鉆成后主孔37和分支孔38的結構。當然，具體形狀結
構由實際需要確定。
[0044]本發(fā)明可以滿足多種級數(shù)、分支的鉆進，在此僅以兩級、第二級四個分支的鉆進工藝進行描述，施工步驟為:
I)根據(jù)該區(qū)地質情況，先期進行的不同深度的透氣性系數(shù)大小測試結果，確定出鉆孔不同深度的抽采半徑。
[0045]2)根據(jù)煤層透氣性系數(shù)隨鉆孔深度的變化規(guī)律，對本煤層多分支瓦斯抽采孔的分支級數(shù)、分支數(shù)目、各級深度進行設計與計算。
[0046]3)將本發(fā)明移動到預施工位置，檢查以后進行組裝、固定。[0047]4)開啟大排量水泵2以及防爆電機6開始鉆孔的鉆進，鉆進到預定位置，完成一級鉆進深度。
[0048]5)關閉大排量水泵2，根據(jù)電流表14讀數(shù)大小，緩慢調節(jié)鉆桿19，直至電流表讀數(shù)達到最大，停止調節(jié)，關閉防爆電機6。
[0049]6)連接右側的高壓水射流管路，開啟高壓水泵12，進行高壓水射流，在鉆孔的一側位置上形成一定深度的開孔，直到達到設計深度。
[0050]7)關閉高壓水泵12，斷開射流管路。
[0051]8)開啟大排量水泵2和防爆電機6沿著開孔進行鉆進，直到達到預定深度。
[0052]9)關閉大排量水泵2，根據(jù)電流表讀數(shù)再次調節(jié)鉆桿19，當電流表14讀數(shù)最大時，停止調節(jié)，關閉防爆電機6。
[0053]10)連接左側的高壓水射流管路，開啟高壓水泵12，進行高壓水射流，在鉆孔的設計位置形成一定深度的開孔，直到達到設計深度。
[0054]11)關閉高壓水泵12，斷開射流管路。
[0055]12)開啟大排量水泵2和防爆電機6，直至鉆至預定的鉆孔深度。
[0056]13)其它三個方向三個分支的鉆進工藝和該分支相同，在此不再贅述。只需按照上述方法依次完成鉆進即可。
[0057]14)當完成了設計的所有鉆孔分支的鉆孔后，把儀器從鉆孔中移出。
[0058]15)對管路進行清洗、整理。
[0059]16)密封鉆孔孔口，連接瓦斯抽采管路進行瓦斯抽采。
[0060]本實施例并沒有對本發(fā)明的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
【權利要求】
1.本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:包括防爆電機(6)、與防爆電機(6)傳動連接的鉆桿(19)、鉆進系統(tǒng)、射流沖孔系統(tǒng)、和定向系統(tǒng),鉆桿(19)如端設有圓錐形鉆頭(8)，鉆進系統(tǒng)的高壓水流由鉆桿(19)的后端中央進入從圓錐形鉆頭(8)ill端排出，定向系統(tǒng)設在鉆桿(19)如部，射流沖孔系統(tǒng)的聞壓水流由鉆桿(19)的后端外側進入從圓錐形鉆頭(8)中部噴射出。
2.根據(jù)權利要求1所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述鉆進系統(tǒng)包括水箱(I)、沿鉆桿(19)中心軸向設置的一條進水中心通道(7)以及設在圓錐形鉆頭(8)上的三個高壓噴水孔(27)，進水中心通道(7)進水口設有第一管接頭(4)，當鉆桿(19)高速旋轉時，第一管接頭(4)固定不動且與進水中心通道(7)通過第一密封件(18)及第二密封件(17)密封連通；第一管接頭(4)上設有第一閥門(25)，第一管接頭(4)的進水口通過第一高壓進水管(3 )與水箱(I)連接，進水中心通道(7 )的出水口與三個高壓噴水孔(27)連通，第一高壓進水管(3)上有大排量水泵(2)。
3.根據(jù)權利要求2所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述射流沖孔系統(tǒng)包括沿鉆桿(19)軸向均勻布置的四條進水邊緣通道(21)以及設在圓錐形鉆頭(8)上的四個高壓射流孔(26)，高壓射流孔(26)位于高壓噴水孔(27)后側，四條進水邊緣通道(21)的進水口分別設有一個第二管接頭(15);第二管接頭(15)上設有第二閥門(16)，四個第二管接頭(15)的進水口通過一根第二高壓進水管(11)與水箱(I)連接，每個進水邊緣通道(21)的出水口分別對應與一個高壓射流孔(26)連接，高壓射流孔(26)的噴射方向與鉆桿(19)的中心線呈10°的夾角，第二高壓進水管(11)上沿水流方向順次設有高壓水泵(12)和壓力表(13)。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述定向系統(tǒng)包括位于鉆桿(19)外的電源以及設在鉆桿(19)內且與鉆桿(19)同軸向的圓柱形的儲液筒(30 )，儲液筒(30 )內盛裝有占儲液筒(30 ) 一半體積的絕緣油(33 )，儲液筒(30 )兩端分別設有一塊與鉆桿(19 )固定連接的立板(29 )，其中一塊立板(29 )上設有位于儲液筒(30)中心線上的鉚釘形狀的固定軸(31)，固定軸(31)上轉動連接有漂浮在絕緣油(33 )液面上的導電桿(32 )，導電桿(32 )的外端與儲液筒(30 )內壁滑動連接，儲液筒(30 )由電阻材料制成，儲液筒(30 )上在側部沿軸向設有一道塑料絕緣塊(35 )，儲液筒(30 )上連接有位于塑料絕緣塊(35)上側的第一導線(34)，固定軸(31)連接有第二導線(20)，第一導線(34)和第二導線(20)的另一端分別與電源連接，第一導線(34)或第二導線(20)上設有電流表(14)。
5.根據(jù)權利要求4所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述鉆桿(19)前部外側設有位于圓錐形鉆頭(8)后側的擴徑體(23)。
6.根據(jù)權利要求4所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述防爆電機(6 )固定在底座(5 )上，底座(5 )上設有支撐架(10 )，鉆桿(19 )轉動連接在支撐架(10 )上，防爆電機(6 )的主軸與鉆桿(19 )通過三角帶或皮帶(9 )傳動連接。
7.根據(jù)權利要求4所述的本煤層瓦斯抽采多分支孔定向、快速成孔裝置，其特征在于:所述圓錐形鉆頭(8 )表面設有金剛石鉆進齒(24 )。
【文檔編號】E21B10/42GK103437705SQ201310361453
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月19日 優(yōu)先權日:2013年8月19日
【發(fā)明者】倪小明, 賈炳, 高保彬, 曹運興, 張玉貴 申請人:河南理工大學