[发明专利]一种激光钻割一体化强化瓦斯抽采系统及方法

权利要求书

1.一种激光钻割一体化强化瓦斯抽采系统，其特征在于:主要包括压风管道(1)、压风管道阀门(2)、激光发生器(3)、钻机(4)、气渣分离器(5)、钻杆(6)、孔口密封器(7)、光纤(8)、钻头(9)、瓦斯抽采管道(10)和瓦斯抽采管道阀门(11)；

所述压风管道(1)与钻机(4)连接；所述压风管道(1)安装有压风管道阀门(2)；所述钻机(4)带动钻杆(6)钻进；所述钻杆(6)中空，即具有容纳光纤(8)的轴向通道；所述钻杆(6)一端连接钻头(9)；所述钻头(9)的表面镶嵌有若干激光头；所述激光发生器(3)发射激光；所述激光通过钻杆(6)内部的光纤(8)导入所述激光头；所述钻头(9)在煤层或岩石中钻进时，所述激光射向钻头(9)周围的煤层或岩层；所述压风管道(1)内的加压气体进入钻杆(6)的中空内腔，并从钻头(9)的喷射孔(9-7)射向煤体或岩体；

所述孔口密封器(7)为一管状体；所述孔口密封器(7)的前端开口，并固定在钻孔孔口孔壁上，后端与气渣分离器(5)连接；所述钻杆(6)可以从孔口密封器(7)的后端伸入孔口密封器(7)内部，并进入所述钻孔钻进；

在气渣分离时，通过所述瓦斯抽采管道(10)抽瓦斯；所述瓦斯抽采管道(10)安装有瓦斯抽采管道阀门(11)。

2.根据权利要求1所述的一种激光钻割一体化强化瓦斯抽采系统，其特征在于：所述激光发生器(3)通过所述光纤接头I(3-1)与光纤接头II(8-1)或光纤接头III(8-2)连接；

光纤接头II(8-1)和光纤接头III(8-2)通过光纤(8)分别与分光器IV(9-1)和分光器V(9-2)连接；分光器I(9-1)通过光纤与轴向激光头I(9-3)和轴向激光头II(9-4)连接，分光器II(9-2)通过光纤与侧向激光头I(9-5)和侧向激光头II(9-6)连接；

所述轴向激光头I(9-3)、轴向激光头II(9-4)、侧向激光头I(9-5)和侧向激光头II(9-6)均是所述钻头(9)的表面镶嵌的激光头。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光钻割一体化强化瓦斯抽采系统，其特征在于：所述的气渣分离器(5)上设置有雾化喷嘴 (5-1)；钻头(9)喷出的风流携带岩屑进入气渣分离器(5)时，雾化喷嘴(5-1)喷出的水雾捕捉岩屑，气流则被抽采。

4.根据权利要求3所述的一种激光钻割一体化强化瓦斯抽采系统，其特征在于：所述钻头(9)前端对称设置有喷射孔(9-7)。

5.基于1～4任意一项权利要求所述系统的激光钻割一体化强化瓦斯抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

1〕连接光纤接头(3-1)与光纤接头(8-1)，启动钻机(4)和激光发生器(3)，钻机(4)带动钻头(9)钻进，形成煤层或岩壁上的孔口；

2〕关闭激光发生器(3)和压风管道阀门(2)，钻机(4)带动钻头(9)退出钻孔，关闭钻机(4)；

3〕将孔口密封器(7)固定在钻孔壁上；将孔口密封器(7)连接到气渣分离器(5)上，连接气渣分离器(5)和瓦斯抽采管道(10)；

4〕启动钻机(4)和激光发生器(3)，钻机(4)带动钻杆(6)钻进到穿过煤层顶板，再将钻头后退到煤层内，连接光纤接头(3-1)和光纤接头(8-2)；钻进过程中，从钻头(9)喷出的风流携带岩屑进入气渣分离器(5)，此时，雾化喷嘴(5-1)喷出的水雾捕捉岩屑，气流进入瓦斯抽采管道(10)；

5〕钻机(4)带动钻头(9)转动，使钻头(9)围绕轴心线旋转，对钻头(9)所在位置的煤体进行激光割缝；

6〕将钻头(9)沿孔口方向后退，重复步骤5〕，完成钻头(9)下一位置的激光割缝，周而复始，完成多个位置的激光割缝；

7〕关闭压风管道阀门(2)、瓦斯抽采管道阀门(11)和激光发生器(3)，退出钻头(9)，卸除孔口密封器(7)，封孔，进行瓦斯抽采。