[发明专利]碎软煤层气动定向钻进用防喷及粉尘钻渣处理系统

说明书

本发明公开了一种碎软煤层气动定向钻进用防喷及粉尘钻渣处理系统，包括孔口三级防喷系统、抽吸除尘系统和钻渣转运处理系统；其中：所述孔口三级防喷系统排出的气体输出口连接至抽吸除尘系统，孔口三级防喷系统的出渣口和所述抽吸除尘系统的污水排水口分别连接钻渣转运处理系统，所述钻渣转运处理系统的气体输出口连接抽吸除尘系统。本发明的整个系统对钻孔施工中产生煤渣和粉尘实现了闭环处理，对产生粉尘起到很好的除尘作用，对大颗粒煤粉钻渣进行转运和处理，保证作业钻场无瓦斯、粉尘、污水等排出，从而大大改善了井下作业环境，减小清理作业强度，保证高压气动定向钻进安全高效施工。

技术领域

本发明涉及属于煤矿钻探技术领域，具体涉及一种井下碎软煤层气动定向钻进防喷及粉尘钻渣处理系统，解决碎软煤层钻孔孔口防喷、除尘和钻渣处理问题。

背景技术

受由于到煤层地质条件限制，目前液动定向钻进技术无法满足碎软煤层钻孔施工，因而井下气动定向钻进技术逐步得到推广应用；该技术主要用于碎软煤层顺层钻孔施工。在气动定向钻进过程中，由于煤层瓦斯含量高压力大，常常出现喷孔现象，导致大量煤粉和瓦斯从孔内喷出，造成孔口瓦斯突然增加和严重粉尘污染；而且由于采用大流量高风压或中风压进行钻进，孔口返出含有大量煤粉颗粒的气体流速高，直接导致孔口周围乃至整个钻场粉尘和瓦斯迅速扩散，施工环境极其恶劣。另外，由于碎软煤层钻进产生钻渣量大，孔口排出煤粉常常无法及时清理，造成大量堆积扬尘，又会进一步加剧钻场环境恶化，影响作业人员安全健康，对于施工产生严重影响，不利于井下瓦斯安全高效治理。

目前现有针对压风钻进各种防喷装置和除尘装置，一般通过在孔口装置上简单地使用橡胶密封垫套在钻杆上起到密封作用，对于刻槽钻杆、三棱钻杆等软煤用钻杆在回转时密封垫磨损很快，密封效果差，很容易导致孔口粉尘大量扩散；除尘方式主要有射流除尘、喷雾除尘等形式，对常规低压(一般≤0.6MPa)压风钻进尚有一定效果，但对于高压(≥1.2MPa)高速风流钻进，处理能力不足，调节使用可靠性差，煤粉无法及时处理，无法满足生产需要。此外，井下钻孔施工现场到处是粉尘、煤泥和污水，环境恶劣，人工清理劳动强度大。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于，提供碎软煤层气动定向钻进用防喷及粉尘钻渣处理系统，以解决现有技术中存在的井下钻孔施工现场的粉尘、煤泥和污水无法及时处理导致污染严重及清理劳动强度大的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种碎软煤层气动定向钻进用防喷及粉尘钻渣处理系统，包括孔口三级防喷系统、抽吸除尘系统和钻渣转运处理系统；其中，所述孔口三级防喷系统排出的气体输出口连接至抽吸除尘系统，孔口三级防喷系统的出渣口和所述抽吸除尘系统的污水排水口分别连接钻渣转运处理系统，所述钻渣转运处理系统的气体输出口连接抽吸除尘系统。

进一步的，所述孔口三级防喷系统包括依次套装在气动定向钻具的钻杆上的孔口管、一级密封装置、二级密封装置和旋转密封装置；其中，所述孔口管与一级密封装置连接；所述一级密封装置为四通结构，其前端与孔口管连接，后端与所述二级密封装置连接；所述一级密封装置上部设有吸尘口，下部设置出渣口；所述二级密封装置为四通结构，二级密封装置上部设有吸尘口，下部设有出渣口；二级密封装置后端连接旋转密封装置；所述旋转密封装置为三通结构，旋转密封装置下端设置出渣口，出渣口后端设有旋转密封结构。

进一步的，所述一级密封装置、二级密封装置内部均设置带有中心通孔的密封挡板和环形密封垫。

进一步的，所述旋转密封结构包括结构主体，所述结构主体后端设有端盖，结构主体中心处设有球形胶芯，所述结构主体与出渣口的后端之间以及与端盖之间分别设置有推力轴承；结构主体内壁周向设置转动轴承，半球形胶芯的中心通孔与钻杆为过盈配合；球形胶芯与转动轴承以及球形胶芯与后端的推力轴承之间的空腔中设有一环形套；半球形胶芯的前端与推力轴承之间以及环形套与后端的推力轴承之间的空腔中分别设有内衬套；所述端盖后端安装有扶正套。