[发明专利]超长钻孔高压水射流钻割联动煤层瓦斯抽放与防突系统及方法

说明书

技术领域

本发明公开一种煤层瓦斯抽放与防突系统及方法，特别是一种长钻孔高压水射流钻割联动煤层瓦斯抽放与防突系统及方法。

背景技术

煤炭为人们日常生活中的重要能源，在人们的生产生活中起到不可估量的作用。现在的煤炭都是从煤矿中采集而来，在煤矿采煤的过程中，因为本煤层中存在瓦斯，所以在煤矿钻探的过程中，瓦斯的抽放以及防止煤与瓦斯的突出等就显得尤为重要，如果不能很好的进行瓦斯抽放，则存在生产事故隐患，容易引发生产事故。因此，在采煤之前，进行瓦斯抽放是必要的工作。目前，煤矿中通常采用的瓦斯抽放都是采用打孔技术进行，即在煤矿处自上而下钻出多个孔，使瓦斯从孔内散发而出，而此种做法存在的主要问题，就是钻孔的孔径过小，通常约20cm作用，这样就使得有效暴露面积过小，煤层内的瓦斯释放范围过小，而且，密集的打孔，势必要增加打孔时间，使生产效率低、生产成本较高等。虽然，目前的煤炭钻探研究领域中也提出过一些其他的瓦斯抽放方法，如：先将孔打好，再将水切割系统插入孔内，进行水切割，但是，由于地下地质结构复杂，通常在瓦斯抽放时，钻探的孔都不是直上直下的，而是弯曲歪斜的，这样，水切割系统就不易插入孔中，通常在十几、二十米的钻孔深度下尚可以使用，当孔的深度达到100-200米，甚至几百米的深度时，就显得无能为力了，所以上述做法仅停留在实验理想状态下，而无法应用于实际生产中；也有人提出另一种方式，即在钻头处设置磨料，当钻孔达到设定深度后，通过喷出磨料来切割煤层，达到瓦斯抽放的目的，但是，这种形势下，磨料无法补给，使用不方便，因此，也仅停留在研究阶段，无法应用于实际生产中。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的煤矿瓦斯抽放系统中，抽放效果不好的缺点，本发明提供一种新的瓦斯抽放方法及系统，其将孔钻到设定位置后，在退钻的过程中，间歇性的喷出高压水，对煤层进行旋转切割，以扩大瓦斯抽放面积。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种超长钻孔高压水射流钻割联动煤层瓦斯抽放与防突系统，该系统包括钻头、压力感应阀、钻杆、钻机、高低压输水旋转装置、高压泵和水箱，压力感应阀安装在钻杆前端，钻头安装在压力感应阀前端，压力感应阀外侧安装有喷嘴，钻机驱动钻杆转动，水箱内的水通过高压泵传输给高低压输水旋转装置，由高低压输水旋转装置输入钻杆，通过钻杆传输到压力感应阀处。

一种采用上述的超长钻孔高压水射流钻割联动煤层瓦斯抽放与防突系统实现超长钻孔高压水射流钻割联动煤层瓦斯抽放与防突的方法，该方法包括下述步骤：

A、钻机驱动钻杆转动，钻杆带动钻头转动，进行钻孔；

B、钻孔到设定深度后，通过高压泵向钻杆内注入水压压力为30MPa-70MPa高压水，高压水从压力感应阀侧面喷出，同时，钻机驱动钻杆转动，钻杆带动压力感应阀转动，压力感应阀喷出的高压水对煤层进行旋转切割；

C、切割时间设定为2min-5min或者切割半径达到0.5m-3.5m的深度时，高压泵停止向钻杆内注入高压水，停止对煤层进行旋转切割，钻机驱动钻杆转动，钻杆带动压力感应阀及钻头后退；

D、钻头后退设定长度后，重复步骤B；

E、重复步骤C和步骤D，直至钻头后退至不需要切割的深度，钻机驱动钻杆转动，钻杆带动压力感应阀及钻头后退，退出，即完成。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：