CN109236190A - 双翼水力扩、冲一体化打钻工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿通风与安全领域，具体涉及一种煤矿井下的双翼水力扩、冲一体化打钻工艺，扩、冲一体化打钻钻头包括内腔中空、设有顶部钻头的钻头本体，钻头本体底部设有螺纹连接孔，钻头本体两侧铰接有可翻转收回至中空内腔内的侧翼钻头；钻头本体的中空内腔设有三个高压水射流通道分别与顶部钻头、两个侧翼钻头连通；顶部钻头的顶部采用钢齿牙轮，侧翼钻头采用硬质合金牙轮。两个侧翼钻头展开后的钻头直径不小于φ260mm。从而将原94mm钻孔扩到260mm直径，能有效提高抽采率，同时利用水力冲孔的措施提高抽放效果。
Description
技术领域
本发明属于煤矿通风与安全领域，具体涉及一种煤矿井下的双翼水力扩、冲一体化打钻工艺。
背景技术
目前，对于某些矿区主采煤层的瓦斯含量等值线分析，发现井田内瓦斯含量基本呈东低西高的趋势，井田东部为低瓦斯区，西部为高瓦斯区。目前主采区域的瓦斯含量在6.5～15.09m³/t，随着埋深的不断加大煤层瓦斯含量逐渐增加。另外，由于瓦斯赋存受地质条件影响较大，影响最为明显的为南翼：南翼发育有泮沟南向斜，远离构造区段瓦斯含量仅为6m³/t左右，但向斜轴部及其附近区域，瓦斯含量剧增，最大达到15.09m³/t。
瓦斯抽采效果不好主要存在“两低一难”的问题，即：瓦斯抽采率低，瓦斯抽采浓度低，只有11～15%；钻孔成孔难，由于构造发育、煤层松软、透气性差，抽采钻孔易塌孔。因此，提高瓦斯抽采效果已成为亟待解决的技术难题。针对煤层的瓦斯赋存及地质情况，现有的直径94mm普通钻孔的抽放效果已发挥到极致，因此研究试验把94mm钻孔扩到260mm直径，并采用水力冲孔的措施提高抽放效果。
发明内容
本发明为了提高瓦斯抽采效果，进而提供了一种双翼水力扩、冲一体化打钻工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种双翼水力扩、冲一体化钻头，包括内腔中空、设有顶部钻头的钻头本体，钻头本体底部设有螺纹连接孔，钻头本体两侧铰接有可翻转收回至中空内腔内的侧翼钻头；钻头本体的中空内腔设有三个高压水射流通道分别与顶部钻头、两个侧翼钻头连通；顶部钻头的顶部采用钢齿牙轮，侧翼钻头采用硬质合金牙轮。
两个侧翼钻头展开后的钻头直径不小于φ260mm。
一种双翼水力扩、冲一体化打钻工艺，其特征在于，采用双翼水力扩、冲一体化钻头完成扩、冲孔过程，具体步骤如下：
1）动高压注水泵，将泵的压力凋到28MPa或以上，稳定在1min左右，观察管路连接是否良好；
2）确认管路连接后，将泵压力调到5MPa以上后开启钻机，送入双翼水力扩、冲一体化钻头时，不旋转；直到送入孔内见煤段，钻杆只旋转不给进，待扩孔钻头侧翼完全打开后，进行正常扩、冲孔钻进；扩孔由侧翼钻头完成，冲孔由侧翼钻头上的高压水射出完成；
3）钻进时要轻压慢钻，并保持进给压力恒定，直到全部见煤段扩、冲孔完毕停止进给；
4）煤段扩、冲孔施工完毕后，钻头不给进，保持旋转两分钟以上，孔口出煤量逐渐减少直至不出煤屑为扩孔结束，然后将孔内煤渣排尽，确保孔内无虚煤后，先停止旋转，再停止压风供给，待侧翼钻头复位后，方可缓慢撤钻，实现钻到位。
步骤3的进给压力控制在5～15MPa。
钻孔扩、冲孔全程带防喷装置，并在孔口防喷装置与负压管道之间，加入矿用湿式除尘器，利用孔口负压降尘，实现钻孔压风排渣有效除尘。
本发明利用扩、冲一体化钻头将原94mm钻孔扩到260mm的直径范围，能有效提高抽采率，同时利用水力冲孔的措施提高抽放效果。
附图说明
图1为双翼水力扩冲一体化钻头的结构示意图；
图中：1-顶部钻头、2-高压水射流通道一、3-钻头本体、4-侧翼钻头、5-高压水射流通道二、6-螺纹连接孔。
具体实施方式
以晋城某矿区的瓦斯抽采为例，对本发明的具体实施方式作进一步说明：
双翼水力扩、冲一体化钻头直径为φ94mm，设计内腔为中空型，中空内腔设计3个高压水射流通道与分别与钻头顶部和两翼进行连通。钻头顶部为钢齿牙轮，两翼钻头为硬质合金牙轮。
钻头双翼打开后直径达到φ260mm。
水力扩、冲孔措施孔施工使用φ94m孔径钻头钻进，岩段使用湿式钻进，预计见煤前1m开始采用压风排渣直到过煤0.5m后停止钻进，彻底排尽孔内煤岩粉后撤回钻杆。起钻过程严禁采用水排渣，用水排渣易造成孔内煤岩粉堵塞，诱发喷孔事故。然后更换为扩、冲孔钻头钻进，使用前先在孔外安装上扩孔钻头实验风压状况，确定是否能正常打开钻头侧翼，待确认正常后方可下入孔内，观察钻机压力表压力变化情况。扩、冲孔步骤如下：
（1）启动高压注水泵，将泵的压力凋到28MPa，稳定在1min左右，观察管路连接是否良好；
（2）确认管路连接后，将泵压力调到5MPa左右后开启钻机，送入扩、冲孔钻头时，不旋转。直到送入孔内见煤段，钻杆只旋转不给进，待扩孔钻头侧翼完全打开后，进行正常扩、冲孔钻进。扩孔由侧翼钻头完成，冲孔由侧翼钻头上的高压水射出完成。
（3）钻进时要轻压慢钻，控制给进压力，确保钻孔扩、冲孔段施工质量（给进压力控制在5～15MPa），直到全部见煤段扩、冲孔完毕停止工作。
（4）钻孔扩、冲孔全程带防喷装置，并在孔口防喷装置与负压管道之间，加入矿用湿式除尘器，利用孔口负压降尘，实现钻孔压风排渣有效除尘。
（5）煤段扩、冲孔施工完毕后，钻头不给进，保持旋转两分钟以上，孔口出煤量逐渐减少直至不出煤屑为扩孔结束，然后将孔内煤渣排尽，确保孔内无虚煤后，先停止旋转，再停止压风供给，待侧翼钻头复位后，方可缓慢撤钻，实现钻到位。
Claims (5)
1.一种双翼水力扩、冲一体化钻头，其特征在于：包括内腔中空、设有顶部钻头（1）的钻头本体（3），钻头本体（3）底部设有螺纹连接孔（6），钻头本体（3）两侧铰接有可翻转收回至中空内腔内的侧翼钻头（4）；钻头本体（3）的中空内腔设有三个高压水射流通道分别与顶部钻头（1）、两个侧翼钻头（4）连通；顶部钻头（1）的顶部采用钢齿牙轮，侧翼钻头（4）采用硬质合金牙轮。
2.根据权利要求1所述的双翼水力扩、冲一体化钻头，其特征在于：两个侧翼钻头（4）展开后的钻头直径不小于φ260mm。
3.一种双翼水力扩、冲一体化打钻工艺，其特征在于，采用双翼水力扩、冲一体化钻头完成扩、冲孔过程，具体步骤如下：
1）动高压注水泵，将泵的压力凋到28MPa或以上，稳定在1min左右，观察管路连接是否良好；
2）确认管路连接后，将泵压力调到5MPa以上后开启钻机，送入双翼水力扩、冲一体化钻头时，不旋转；直到送入孔内见煤段，钻杆只旋转不给进，待扩孔钻头侧翼完全打开后，进行正常扩、冲孔钻进；扩孔由侧翼钻头完成，冲孔由侧翼钻头上的高压水射出完成；
3）钻进时要轻压慢钻，并保持进给压力恒定，直到全部见煤段扩、冲孔完毕停止进给；
4）煤段扩、冲孔施工完毕后，钻头不给进，保持旋转两分钟以上，孔口出煤量逐渐减少直至不出煤屑为扩孔结束，然后将孔内煤渣排尽，确保孔内无虚煤后，先停止旋转，再停止压风供给，待侧翼钻头复位后，方可缓慢撤钻，实现钻到位。
4.根据权利要求3所述的双翼水力扩、冲一体化打钻工艺，其特征在于，步骤3的进给压力控制在5～15MPa。
5.根据权利要求4所述的双翼水力扩、冲一体化打钻工艺，其特征在于，钻孔扩、冲孔全程带防喷装置，并在孔口防喷装置与负压管道之间，加入矿用湿式除尘器，利用孔口负压降尘，实现钻孔压风排渣有效除尘。
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