[发明专利]碎软煤层液动定向钻进用孔口防喷系统与施工方法

说明书

本发明公开了一种碎软煤层液动定向钻进用孔口防喷系统与施工方法，防喷系统包括预警装置、一级防喷装置、二级防喷装置、排渣装置和汽水分离罐；一级防喷装置的三通管、五通管与定向钻具三者组合能对瓦斯、水与煤三相混合物起到阻挡作用，还能使瓦斯、水与煤三相混合物通过排渣管进入二级防喷装置；二级防喷装置的防喷箱作为大量煤与水混合物收纳装置和排出装置，其所连伸缩筒可容纳大量瓦斯气体；预警装置的控制器具有开启发声器与强负压功能，能及时抽出瓦斯，以防瓦斯聚集。本发明能有效阻止瓦斯、水与煤三相混合物瞬时喷向钻场，杜绝瓦斯超限事故，减少伤人事故，提高施工效率、瓦斯抽采量，做到瓦斯、水、煤高效分离，安全经济高效施工。

技术领域

本发明属于煤矿井下施工技术领域，涉及一种应用于煤矿井下碎软煤层液动定向钻进用孔口防喷系统与施工方法。

背景技术

目前，我国瓦斯抽采最普遍的方法是利用钻孔对开采工作面煤层瓦斯提前预抽。液动定向钻进技术施工碎软煤层钻孔时，会出现塌孔现象，堵塞瓦斯、水与煤渣流动通道，当瓦斯与水压力达到一定值时，再加上定向钻具扰动作用，钻孔会瞬时喷出大量瓦斯、煤渣与水混合物，造成现场施工人员伤亡，钻场瓦斯超限，影响施工效率，造成安全隐患。

目前，现有孔口防喷装置存在防喷能力弱、体积较小、密封性差、自动化排渣程度低等缺点，且对孔口喷出的瓦斯利用率低，瓦斯大量喷出时未能实现超前预警功能，因此，多应用在瓦斯含量低、瓦斯压力小的中硬煤层中。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种碎软煤层液动定向钻进用孔口防喷系统与施工方法，以解决现有技术中孔口防喷装置防喷能力弱、易出现瓦斯、水与煤三相混合物瞬时喷向钻场的安全事故、瓦斯利用率低等问题。

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：

一种碎软煤层液动定向钻进用孔口防喷系统，包括预警装置、一级防喷装置、二级防喷装置、排渣装置和汽水分离罐；

所述一级防喷装置包括孔口管、三通管、五通管、排渣管和弱负压管；孔口管设在钻孔内并伸出孔口，三通管的三个接口分别与孔口管一端、弱负压管一端和五通管的一个接口相连；五通管的其中另三个接口分别与两个弱负压管和排渣管一端相连；定向钻具穿过三通管和五通管；所述三通管和五通管所连各弱负压管的另一端均分别连通汽水分离罐；排渣管的另一端连通至二级防喷装置的防喷箱；

所述预警装置包括导压管、过滤器、控制器、发声器和瓦斯浓度表；导压管两端分别连接所述孔口管和过滤器，过滤器下端布设所述控制器，发声器设在控制器和二级防喷装置的强负压管相接处，瓦斯浓度表设在强负压管上；

所述二级防喷装置包括强负压管和防喷箱；其中一段强负压管两端分别与防喷箱和控制器一端连接，另一段强负压管两端分别与控制器另一端和负压总管路连通；喷孔时，控制器能驱使两段强负压管导通以处于强负压状态，并能驱动发声器报警；

所述排渣装置包括设在防喷箱内的螺旋杆、气动马达和传动轴。

本发明还包括如下技术特征：

可选地，所述防喷箱上设有伸缩筒。

可选地，所述螺旋杆的前后两端通过两个固定轴承安装在防喷箱内，螺旋杆端部通过传动轴连接气动马达；在螺旋杆下方设有滤渣网，在滤渣网旁的防喷箱侧壁设有排渣口；在防喷箱侧壁设有观察窗，防喷箱底部设有排水口。

可选地，所述防喷箱和负压总管路之间通过弱负压管连通。

可选地，所述控制器包括控制器本体、碟片、阀杆、弹簧、指针和刻度盘；