[发明专利]一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置及其方法

权利要求书

1.一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置，其特征在于：包括钻杆、高压注水泵、加沙装置、膨胀式封隔器、滚珠滑套和钻头，高压注水泵和加沙装置与钻杆左端连通，膨胀式封隔器设置在钻杆上，滚珠滑套转动套设于钻杆上并位于相邻的膨胀式封隔器之间，滚珠滑套上设置有喷砂嘴，滚珠滑套的重心位于滚珠滑套的中心和喷砂嘴之间，钻杆上设置有与滚珠滑套对应的喷孔，钻头设置于钻杆右端。

2.如权利要求1所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置，其特征在于：所述滚珠滑套包括护套和滚珠，护套套设于钻杆上，护套与钻杆为间隙配合，护套两端与钻杆之间设置有密封结构，护套内侧面和钻杆外侧面上分别设置有相对应的第一环形凹槽和第二环形凹槽，滚珠设置于第一环形凹槽和第二环形凹槽内，喷砂嘴设置于护套上，喷孔设置于护套与钻杆组成的腔体内。

3.如权利要求1或2所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置，其特征在于：所述喷孔沿钻杆周向均匀分布，其数量为4个。

4.采用权利要求1～3中任一权利要求所述松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置进行的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：包括如下工序，（1）在煤层顶板开掘一个钻场；（2）利用一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置的钻杆和钻头之间的配合在钻场内钻设轴线平行于煤层和顶板交界面且距煤层1~2m的钻孔；（3）将一个钻孔轴向分为多个单元；（4）利用一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置的钻杆与滚珠滑套的配合在一个单元内沿垂直于煤层的方向向煤层定向射孔，根据观察钻孔返出的液体成分判断是否停止射孔，若钻孔返出的液体成分中有煤渣或者岩渣时，则继续射孔；若钻孔返出的液体开始变得澄清，既无岩渣又无煤渣时，停止射孔，射孔所用射孔液的成分包含水和细砂；（5）在与工序（4）同一个单元内利用一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的装置的膨胀式封隔器、滚珠滑套以及钻杆之间的配合进行水力压裂，当高压注水泵的泵压达到注液压力以上若稳定一段时间后，压力迅速下降，并持续加压时压力无明显上升，说明煤层裂隙已与邻近压裂煤层裂隙连通，则停止压裂；若持续加压时压力迅速上升，则说明压裂液正在破裂煤层，此时应继续加压压裂；（6）选择其他单元依次进行工序（4）和工序（5），直至整个钻孔完成射孔和压裂作业，（7）对钻孔内进行负压瓦斯抽采。

5.如权利要求4所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述钻场由运输平巷一侧向顶板开掘而成，钻场平台底部距离煤层1m。

6.如权利要求4所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述钻孔在以钻场为圆心的扇形区域内呈放射状均匀分布，钻孔深度应穿过原岩应力区进入回风平巷侧煤壁的支承应力集中区内。

7.如权利要求4所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述的膨胀式封隔器的坐封压力大于射孔注液压力且小于压裂设计注液压力。

8.如权利要求4所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述钻孔沿其轴向每15m为一个单元。

9.如权利要求4所述的一种松软煤层回采工作面增透抽采瓦斯的方法，其特征在于：所述工序（5）中，打开高压注水泵和加沙装置注水压裂时，在前3~5min内缓慢注水使水压逐渐增高至设计注液压力；在压裂结束时，高压注水泵缓慢卸压。