CN103899349A - 一种煤层瓦斯预抽采方法及抽采孔径向钻进导向装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层瓦斯预抽采方法及抽采孔径向钻进导向装置，该方法包括从石门巷道沿煤层走向钻进抽采孔；在抽采孔内安设液力钻孔的径向钻进导向装置；调整径向钻进导向装置；将水力射流喷头以及可弯曲介质管道置入导向装置，并通过导向装置使射流喷头轴向与抽采孔轴向呈60～90°夹角的偏转；水力喷射钻进分支孔至设定深度后退出喷头；重复调整和钻进分支孔等，直至分支孔全部喷射完成；进行压裂封孔；对煤层进行水力压裂和瓦斯抽采直至达标。该装置用于分支孔的钻进方向和位置控制。本发明的有益效果是，抽采方法可有效减少巷道掘进准备工作量，缩短准备时间，提高采煤效率；装置结构简单，操作方便，可方便在抽采孔内径向钻进多个分支孔。

Description

一种煤层瓦斯预抽采方法及抽采孔径向钻进导向装置

技术领域

本发明涉及一种煤层瓦斯气抽采方法，尤其是一种煤层瓦斯预抽采方法及抽采孔径向钻进导向装置。

背景技术

煤层瓦斯是一种洁净能源，但对煤矿生产而言更是一种灾害源。我国的煤炭赋存地质条件复杂，主要依靠地下开采，随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤层瓦斯压力增大，突出的危险性增高，防突难度越来越大。采煤瓦斯预抽是在煤巷掘进前对需掘进巷道的区域进行条带式预抽采。现有抽采方式是在煤层底板或顶板内掘进一底抽巷或顶抽巷，在底抽巷或顶抽巷内向煤层条带区域钻孔。由于这种抽采方式需要掘进底抽巷或顶抽巷，其工作量大，巷道掘进准备时间长，掘进效率低。为此，需要对现有煤层瓦斯预抽方式和装置进行改进。

发明内容

本发明的第一目的是针对现有的煤层抽采技术的不足，提供一种煤层瓦斯预抽采方法，通过在煤层底板或顶板内钻进抽采孔替代抽采巷，以取消底抽巷或顶抽巷，减少采煤巷道掘进准备工作的工程量，缩短采煤准备时间，提高采煤效率。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案：

一种煤层瓦斯预抽采方法，包括以下步骤：

a、在煤层底板或顶板内，从石门巷道沿煤层走向钻进抽采孔，该抽采孔顺煤层走向延伸；

b、在抽采孔内安设由固定盘和活动导向部件构成的液力钻孔径向钻进导向装置，并将固定盘与抽采孔的孔口处岩壁固定连接；

c、按拟钻分支孔钻进的设定方向和位置调整径向钻进导向装置的活动导向部件；

d、将水力喷射钻孔设备的射流喷头，以及与射流喷头连接的可弯曲介质管道置入活动导向部件内，并通过活动导向部件前端使射流喷头轴向与抽采孔轴向呈60～90°夹角的偏转；

e、利用水力喷射钻孔设备钻进分支孔至设定深度后，退出可弯曲介质管道和射流喷头；

f、重复步骤c～e，直至设定区域内的分支孔全部喷射完成；

g、拆除钻进导向装置及水力喷射钻孔设备，将压裂筛管置入抽采孔，并对抽采孔按压裂要求进行封孔；

h、将压裂筛管与压裂泵组连接，利用压裂泵组对煤层预抽条带控制区域进行水力压裂的增透处理；

i、拆除压裂筛管与压裂泵组的连接管件，将压裂筛管与煤矿井下瓦斯抽采***连接，进行煤层瓦斯抽采，直至煤层预抽条带控制区域内的瓦斯含量符合巷道安全掘进标准。

采用上述技术方案的本发明，在井下巷道间的石门位置在煤层底板或顶板的岩层内钻进沿煤层走向延伸的抽采孔，通过在该抽采孔内设置径向钻进导向装置和在径向钻进导向装置内安设液力喷射钻孔喷头和可弯曲介质管道，实现以抽采孔为主干孔的多个分支孔，并通过水力压裂增透后进行条带煤层气的预抽采，从而以抽采孔替代底抽巷或顶抽巷的方式实现条带瓦斯预抽采，不再需掘进底抽巷或顶抽巷，可有效减少条带瓦斯预抽采及煤巷掘进的准备工作，缩短采煤准备时间，提高采煤效率。

本发明的第二目的是提供一种煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，通过该装置实现液力喷射钻孔的拐弯转向，以在抽采主干孔上形成多个分支孔实现煤层条带瓦斯预抽采，达到以主干孔替代底抽巷或顶抽巷的目的。

为实现第二目的，本发明采用如下方案。

一种煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，包括固定盘和活动导向部件，固定盘设有与用于岩壁固定连接的安装孔，固定盘的外盘面上形成有角度刻度；所述活动导向部件包括过渡盘，过渡盘通过螺钉同轴连接在所述固定盘的外盘面上，过渡盘上设有的螺钉连接孔呈弧形腰槽状，过渡盘外圆柱表面上设有刻线槽，过渡盘的内孔表面上形成有挡舌；过渡盘通过内孔滑动配合有导向管，导向管的外圆柱表面上形成有与挡舌间隙配合的导向槽；导向管由弯管和直管和组成，该弯管的出口处轴线与直管轴线呈60～90°夹角的偏转。

采用上述技术方案的本发明，使用时，将活动导向部件设置在煤层底板或顶板形成的抽采主干孔内，并通过固定盘固定在主干孔的孔口岩壁上，活动导向部件用于分支孔的径向钻进导向，以形成与主干孔呈60～90°夹角的分支孔，通过移动直管调整弯管到固定盘之间的距离，以形成沿主干孔轴线分布的多个分支孔，同时，通过转动过渡盘使弯管转动一定角度，以在主干孔的同一深度位置形成多个分支孔，以实现通过主干抽采孔替代底抽孔或顶抽孔的目的。

优选的，所述过渡盘上固定连接有手柄。便于对过渡盘实施转位操作。

优选的，所述直管由多个直管段组成，与所述弯管相邻的直管段焊接在弯管上，相邻两直管段通过3～6个圆周均布的端面齿以及与该端面齿配合的端面槽形成凸凹互补的连接结构，在相邻两直管段的端面齿与端面槽的配合段上，通过卡圈槽设有用于二者轴向连接的轴用弹性卡圈；所述导向槽设在直管段上。可方便地增减直管段的数量调整弯管与固定盘之间的距离，从而实现分支孔在主干孔轴向不同距离的设置。端面齿设置为三个以上可有效防止相邻直管段发生相互转位，以便使弯管的导向得到有效控制，具体数量根据直管段直径大小和长度综合确定，以6个为上限。

进一步优选的，所述直管段位于过渡盘的管段上夹持有抱钳。结构简单，操作方便，可有效防止导向部件向孔内滑移。

本发明与现有技术相比的有益效果是，抽采方法可有效减少巷道掘进准备工作量，缩短准备时间，提高采煤效率；装置结构简单，操作方便，可方便在抽采孔内径向钻进多个分支孔。

附图说明

图1是应用本发明方法钻进的抽采孔1和分支孔11的位置关系示意图。

图2是应用本发明方法钻进的抽采孔1和分支孔11轴向剖切示意图。

图3是应用本发明方法对钻进的抽采孔1进行封孔后的结构示意图。

图4是本发明导向装置的结构示意图。

图5是本发明图4的俯视图。

图6是本发明导向装置中的直管段92结构示意图。

图7是本发明图6的仰视图。

图8是本发明图6的俯视图。

图9是本发明导向装置中弯管91与相邻直管段92的连接结构示意图。

图10是本发明导向装置中的抱钳12的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施范围之中。

实施例1参见图1、图2、图3，一种煤层瓦斯预抽采方法，包括以下步骤：

a、在煤层底板或顶板内，从石门巷道沿煤层走向钻进抽采孔1，该抽采孔1顺煤层走向延伸；

b、在抽采孔1内安设由固定盘2和活动导向部件3构成的液力钻孔径向钻进导向装置，并通过固定盘2与抽采孔1的孔口处岩壁固定连接；

c、按拟钻分支孔11钻进的设定方向和位置调整径向钻进导向装置的活动导向部件3；

d、将水力喷射钻孔设备的射流喷头4，以及与射流喷头4连接的可弯曲介质管道5置入活动导向部件3内，并通过活动导向部件3前端使射流喷头4轴向与抽采孔1轴向呈60～90°夹角的偏转；

e、利用水力喷射钻孔设备钻进分支孔11至设定深度后，退出可弯曲介质管道5和射流喷头4；

f、重复步骤c～e，直至设定区域内的分支孔11全部喷射完成；

g、拆除钻进导向装置及水力喷射钻孔设备，将压裂筛管6置入抽采孔1，并对抽采孔1按压裂要求进行封孔；

h、将压裂筛管6与压裂泵组连接，利用压裂泵组对煤层预抽条带控制区域进行水力压裂的增透处理；

i、拆除压裂筛管与压裂泵组的连接管件，将压裂筛管与煤矿井下瓦斯抽采***连接，进行煤层瓦斯抽采，直至煤层预抽条带控制区域内的瓦斯含量符合巷道安全掘进标准。

实施例2参见图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10，一种煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，包括固定盘2和活动导向部件，固定盘2设有与用于岩壁固定连接的安装孔21，固定盘2的外盘面上形成有角度刻度22，过渡盘7上固定连接有手柄10；所述活动导向部件包括过渡盘7，过渡盘7通过螺钉8同轴连接在所述固定盘2的外盘面上，过渡盘7上设有的螺钉连接孔呈弧形腰槽状，过渡盘7外圆柱表面上设有刻线槽71，过渡盘7的内孔表面上形成有挡舌72；过渡盘7通过内孔滑动配合有导向管，导向管的外圆柱表面上形成有与挡舌72间隙配合的导向槽；导向管由弯管91和直管和组成，该弯管91的出口处轴线与直管轴线呈60～90°夹角的偏转。所述直管由多个直管段92组成，与所述弯管91相邻的直管段92焊接在弯管91上，相邻两直管段92通过四个圆周均布的端面齿92a以及与该端面齿92a配合的端面槽92b形成凸凹互补的连接结构，在相邻两直管段92的端面齿92a与端面槽92b的配合段上，通过卡圈槽92c设有用于二者轴向连接的轴用弹性卡圈93；所述导向槽设在直管段92上。所述直管段92位于过渡盘7的管段上夹持有抱钳12。该抱钳12包括一端铰接的两半圆抱夹12a，半圆抱夹12a的自由端连接有两平行的把手，两把手通过螺栓12b和螺母固定连接。

在本实施例中，端面齿92a也可以是三个、五个或六个。

在利用本装置进行抽采的分支孔进行钻进操作过程中，当需要调整钻进分支孔轴向和径向位置时，首先将水力钻孔设备的可弯曲介质管道和的射流喷头4从导向装置的直管部分退出，再由过渡盘7转动角度或者通过增减直管段92变换轴向位置。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (6)

1.一种煤层瓦斯预抽采方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在煤层底板或顶板内，从石门巷道沿煤层走向钻进抽采孔(1)，该抽采孔(1)顺煤层走向延伸；

b、在抽采孔(1)内安设由固定盘(2)和活动导向部件(3)构成的液力钻孔径向钻进导向装置，并通过固定盘(2)与抽采孔(1)的孔口处岩壁固定连接；

c、按拟钻分支孔(11)钻进的设定方向和位置调整径向钻进导向装置的活动导向部件(3)；

d、将水力喷射钻孔设备的射流喷头(4)，以及与射流喷头(4)连接的可弯曲介质管道(5)置入活动导向部件(3)内，并通过活动导向部件(3)前端使射流喷头(4)轴向与抽采孔(1)轴向呈60～90°夹角的偏转；

e、利用水力喷射钻孔设备钻进分支孔(11)至设定深度后，退出可弯曲介质管道(5)和射流喷头(4)；

f、重复步骤c～e，直至设定区域内的分支孔(11)全部喷射完成；

g、拆除钻进导向装置及水力喷射钻孔设备，将压裂筛管(6)置入抽采孔(1)，并对抽采孔(1)按压裂要求进行封孔；

h、将压裂筛管(6)与压裂泵组连接，利用压裂泵组对煤层预抽条带控制区域进行水力压裂的增透处理；

i、拆除压裂筛管与压裂泵组的连接管件，将压裂筛管与煤矿井下瓦斯抽采***连接，进行煤层瓦斯抽采，直至煤层预抽条带控制区域内的瓦斯含量符合巷道安全掘进标准。

2.一种煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，其特征在于，包括固定盘(2)和活动导向部件，固定盘(2)设有与用于岩壁固定连接的安装孔(21)，固定盘(2)的外盘面上形成有角度刻度(22)；所述活动导向部件包括过渡盘(7)，过渡盘(7)通过螺钉(8)同轴连接在所述固定盘(2)的外盘面上，过渡盘(7)上设有的螺钉连接孔呈弧形腰槽状，过渡盘(7)外圆柱表面上设有刻线槽(71)，过渡盘(7)的内孔表面上形成有挡舌(72)；过渡盘(7)通过内孔滑动配合有导向管，导向管的外圆柱表面上形成有与挡舌(72)间隙配合的导向槽；导向管由弯管(91)和直管和组成，该弯管(91)的出口处轴线与直管轴线呈60～90°夹角的偏转。

3.根据权利要求2所述的煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，其特征在于，所述过渡盘(7)上固定连接有手柄(10)。

4.根据权利要求2或3所述的煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，其特征在于，所述直管由多个直管段(92)组成，与所述弯管(91)相邻的直管段(92)焊接在弯管(91)上，相邻两直管段(92)通过3～6个圆周均布的端面齿(92a)以及与该端面齿(92a)配合的端面槽(92b)形成凸凹互补的连接结构，在相邻两直管段(92)的端面齿(92a)与端面槽(92b)的配合段上，通过卡圈槽(92c)设有用于二者轴向连接的轴用弹性卡圈(93)；所述导向槽设在直管段(92)上。

5.根据权利要求4所述的煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，其特征在于，所述直管段(92)位于过渡盘(7)的管段上夹持有抱钳(12)。

6.根据权利要求5所述的煤层瓦斯预抽采孔径向钻进导向装置，其特征在于，所述抱钳(12)包括一端铰接的两半圆抱夹(12a)，半圆抱夹(12a)的自由端连接有两平行的把手，两把手通过螺栓(12b)和螺母固定连接。

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