[发明专利]水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置及方法

说明书

本发明水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置及方法，属于煤矿机械加工制造技术领域；所要解决的技术问题是提供了避免水力冲孔、水力冲刷、水力掏煤等水力化措施的喷孔现象的破煤防堵孔装置；解决该技术问题采用的技术方案为：一种水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置，用于破碎水力冲孔产生的堵孔煤块，它包括依序相连的一级破煤器、二级破煤器和三级破煤器，每一级破煤器由钻杆和环绕固定在钻杆柱面的破煤钉组成，一级破煤器、二级破煤器和三级破煤器上的破煤钉的数量依序增加，本装置在高速旋转时，一级破煤器将大块煤体破碎为中块煤体，再由二级破煤器将煤体破碎为小块，最后由三级破煤器把煤体破碎为能够顺利排出钻孔的小煤粒。

技术领域

本发明水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置及方法，属于煤矿机械加工制造技术领域。

背景技术

瓦斯治理是煤矿安全生产的第一要务，瓦斯抽采是瓦斯治理和防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施。针对低透气性煤层瓦斯抽采难的问题，主要采用卸压增透措施，增加煤体的透气性系数，提高瓦斯抽采效率。近年来，从安全的角度来看，水力化增透措施成为卸压增透发展的趋势。

穿层钻孔水力冲孔、水力冲刷、水力掏煤等水力化措施已经广泛使用，但在施工过程中存在频繁的堵孔、喷孔现象，极易造成瓦斯超限以及对施工工人的安全存在一定的隐患。常规的解决方法是在钻孔孔口处安装防喷装置，将喷出的煤水气收集在防喷装置中再进行抽采等处理，此方法只能处理较小的喷孔（喷出的煤水气较少），出现较大的喷孔时，也会造成巷道内瓦斯超限。

根据对喷孔现象的现场观察以及分析，水力冲孔等措施频繁发生喷孔的主要原因是，煤体在中高压水的冲刷和切割下，掉落的煤块较大，堵塞钻孔排渣通道，造成憋孔、堵孔，但中高压水继续往钻孔中注入，当孔内压力达到一定大小时冲开憋孔堵孔的煤块，大量的煤水气从孔内冲出，即形成喷孔现象。现未有较好的水力冲孔防止堵孔方法，水力冲孔堵孔问题严重时主要是采用三棱钻杆冲孔，以减缓堵孔的作用，不能有效的解决冲孔堵孔造成的喷孔问题。

发明内容

本发明克服了现有技术存在的不足，提供了水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置及方法，解决了水力冲孔、水力冲刷、水力掏煤等水力化措施的喷孔现象。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置，用于破碎水力冲孔产生的堵孔煤块，它包括依序相连的一级破煤器、二级破煤器和三级破煤器，每一级破煤器由钻杆和环绕固定在钻杆柱面的破煤钉组成，一级破煤器、二级破煤器和三级破煤器上的破煤钉的数量依序增加，本装置在高速旋转时，一级破煤器将大块煤体破碎为中块煤体，再由二级破煤器将煤体破碎为小块，最后由三级破煤器把煤体破碎为能够顺利排出钻孔的小煤粒。

进一步，所述破煤钉垂直固定在所述钻杆的柱面上。

进一步，所述第一破煤器上的破煤钉有四组阵列，每组阵列包括两个破煤钉，这两个破煤钉以180度的夹角环绕固定在所述钻杆的横截面上，奇数阵列中的破煤钉的连线与偶数阵列中的破煤钉的连线夹角为90度。

进一步，所述第二破煤器上的破煤钉有七组阵列，每组阵列包括三个破煤钉，这三个破煤钉以120度的夹角环绕固定在所述钻杆的横截面上，奇数阵列中的破煤钉与所述钻杆的圆心的连线和偶数阵列中的破煤钉与所述钻杆的圆心的连线夹角为60度。

进一步，所述第三破煤器上的破煤钉有十一组阵列，每组阵列包括四个破煤钉，这四个破煤钉以90度的夹角环绕固定在所述钻杆的横截面上，奇数阵列中的破煤钉与所述钻杆的圆心的连线和偶数阵列中的破煤钉与所述钻杆的圆心的连线夹角为45度。

一种水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔方法，基于上述的水力冲孔钻孔三级破煤防堵孔装置完成，包括以下步骤：

S1.采用普通钻孔方式施工钻孔，钻孔施工完成后退钻；

S2.依次固定连接高压水冲孔钻头、水力喷头、本装置和密封钻杆，密封钻杆的尾端与安装在底抽巷中的钻机连接固定；