CN113931575B - 一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置及方法，包括多角度钻进支撑系统、真空钻压系统、钻柱及动力控制系统和负压集气系统，多角度钻进支撑系统可以实现水平钻进或倾斜钻进；真空钻压系统包括真空泵和真空伸缩负压杆，真空负压杆配合装置方钻杆后部底板，利用压差为方钻杆钻进提供推力，钻柱及动力控制系统能够固定方钻杆并为其提供动力，负压集气系统包括环形吸气管、吸气泵、收集罐，通过环形集气管左方的吸气孔配合吸气泵的使用，将钻孔周围泄露的瓦斯进行吸收，并将瓦斯收集到收集罐中，再通过收集罐下方连接的地面瓦斯管道将瓦斯气体抽出工作面，有效降低煤层钻孔过程中瓦斯溢出的风险性，确保瓦斯抽采钻井过程顺利完成。

Description

一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置及方法

技术领域

本发明涉及地下煤矿开采技术领域，尤其是一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置及方法。

背景技术

瓦斯是形成于煤层又储集于煤层中的一种自生自储式非常规天然气，主要由甲烷(含量超过95％)和极少量较重的烃类(大部分为乙烷和丙烷)以及氮气、二氧化碳组成。我国瓦斯资源极其丰富，但普遍属于开采次生资源，加之常处于低压、低孔和低渗储层，致使瓦斯难以开采，并且开采效果差；同时，瓦斯富含在煤层中，致使在开采煤炭资源时，往往由于瓦斯突出出现火灾、爆炸、中毒等事故。在瓦斯开采过程中，目前通常是采用与煤共采的方式，人们从瓦斯吸附与解析的方向分析，其目的是通过各种渗流实验分析出煤矿井下的瓦斯在温度、应力影响下的渗流变化规律情况，从而确定合理的预抽采钻孔布置，确保瓦斯在煤矿开采过程中能够预先抽采顺利完成，降低工作面瓦斯浓度，同时增加瓦斯抽采效果，减少资源浪费。

在开发瓦斯时，主要有两种方法，第一个在未开采的煤层中回收瓦斯。所使用的技术类与常规的天然气生产技术大体一致，对于低渗透率的煤层来说，通常采用煤层压裂增产措施。第二个是在采矿区采矿，瓦斯抽采与煤炭开采的关系非常密切，特别是在回收瓦斯时，应该采用采空区和采矿区井。由于采矿效应的作用，使煤层和含气岩层的渗透性得到显著改善，此时解吸大量的瓦斯，使抽气变得简洁方便，煤层压裂处理这方面的内容就不需要再进行了。所以，相对于地面垂直井而言，采空区和采动区井的单井投资明显降低。

瓦斯井下抽放的目的主要是为煤矿安全生产服务，瓦斯抽放率较低，煤层气产量有限。最近几年，我国井下瓦斯平均抽放效率低于24％，瓦斯产量的年增加值低于5000万/m3。对于我国瓦斯井下抽放来说，已经具备几十年的经验了，在抽放理论和技术体系方面，可以说已经相当完整了。在我国煤矿中，主要采用的井下抽放方法包括:采空区瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、本煤层瓦斯抽放和综合抽放，其中本煤层抽放和邻近层抽放应用最为广泛。

目前瓦斯抽采主要通过地面负压抽采设备进行瓦斯的抽放，在井下通过用埋管抽采需要打孔，需要若干台钻机，其次就是抽采系统，现在一般都是高低浓度两套抽采系统，抽采系统主要设备有：地面抽采泵、汽水分离器、流量计、隔爆器以及抽采主管等管道。如果矿比较小，节约成本以及想快速形成的话，可考虑利用井下移动抽采泵(安装在进风系统)，排出正压混合气体直接排入总回风。

瓦斯解析需要时间，所以当煤层开采前，为避免开采过程中瓦斯大量涌出，避免采煤工作面工作人员生命安全受到威胁，在煤层开采前，对相应煤层进行超前预抽采，而对于现有的瓦斯抽采钻孔装置来说，还是存有部分缺陷，例如：现有的瓦斯抽采装置体积过于巨大，布置复杂，并且由于瓦斯在煤层中的解析具有一定的特性，使得其瓦斯抽采效果较差，对瓦斯的抽采效率不高且不方便对泄露的瓦斯进行过滤收集，导致瓦斯流失甚至造成安全隐患；其次对于超前预抽采瓦斯方面没有一套“钻、集”的自动化装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有的瓦斯抽采钻孔装置存在的上述问题，提供一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置及对应的方法。能够解决上述背景技术中提出现有的瓦斯抽采钻孔装置的效果较差，且不方便对泄露的瓦斯进行过滤收集，可移动性、便捷性差等因素导致的钻孔时瓦斯流失甚至造成安全隐患的问题。

本发明提供的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其结构主要包括移动架、钻柱、动力控制系统、真空钻压系统、负压集气系统以及多角度钻进支撑系统。

所述钻柱包括方钻杆，方钻杆前端依次连接钻铤和钻头。

所述动力控制系统包括驱动电机、第一转动齿轮和第二转动齿轮。所述移动架为立方体型，移动架顶部一侧面设置竖直向上的立板。立板上开设垂直于立板平面的第一通孔，第一通孔的两侧分别开设对称的两个第二通孔。立板外侧固定安装驱动电机，驱动电机的输出端固定有第一转动齿轮，第一转动齿轮啮合连接第二转动齿轮。第二转动齿轮的中部开设方形孔，第二转动齿轮与立板平行，且方形孔与第一通孔正对重合，方钻杆同时穿过第一通孔和方形孔，方钻杆通过方形孔与驱动电机连接。方钻杆末端连接底板。所述第二转动齿轮上与立板正对的内侧面固定有卡杆，立板上设置环形滑槽，卡杆与滑槽构成卡合连接的滑动结构。

所述真空钻压系统包括真空泵和两个真空负压杆，两个真空负压杆分别穿过两个第二通孔，真空负压杆一端通过螺纹连接固定锚杆，另一端固定连接底板。真空负压杆由空心杆和实心杆通过密封圈连接组成，真空泵对真空负压杆的空心杆抽真空，实心杆在大气压力的作用下向前移动，带动方钻杆后方挡板，提供钻进压力。

所述负压集气系统包括吸气泵、集气管、环形吸气管、收集罐、排气管；所述吸气泵设置在移动架顶部，吸气泵一端通过集气管连接环形吸气管，环形吸气管上均匀开设吸气口；吸气泵的另一端连接排气管，排气管的下端连接收集罐，收集罐位于移动架内的放置框中，收集罐连接有接地面瓦斯管道。所述排气管的上端口通过螺钉密封安装有过滤网，过滤网呈“凹”字形结构。优选的结构，所述放置框相对的两个内壁面粘接橡胶凸块，与橡胶凸块正对的收集罐外壁面设置凹槽，橡胶凸块与凹槽配合使用，以固定收集罐。

所述多角度钻进支撑系统包括四个安装在移动架底部四角位置的可伸缩脚架，以及分别安装在移动架三个侧面的三个辅助支撑杆。所述四个可伸缩脚架中，移动架底部靠近煤层一侧的两个可伸缩脚架结构相同，包括活动块、第一伸缩液压杆和脚架，活动块位于移动架底端开设的滑槽内，且在滑槽能可左右移动；活动块下端连接第一伸缩液压杆，第一伸缩液压杆底端连接脚架；另外两个可伸缩脚架结构相同，包括第二伸缩液压杆和脚架，第二伸缩液压杆顶端与移动架底部铰接，第二伸缩液压杆底端连接脚架；第一伸缩液压杆和第二伸缩液压杆之间通过横杆连接。

所述三个辅助支撑杆分别位于移动架上除去正对煤层的侧面之外的三个侧面上。辅助支撑杆为长度可调节的伸缩杆，伸缩杆顶端与移动架侧面铰接实现可旋转，伸缩杆中部设置调节其伸缩长度的伸缩控制阀。

采用上述煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置进行钻孔并抽采卸压瓦斯的方法，步骤如下：

S1：通过地质测量与地质勘探，确定钻孔抽采的钻进方位与角度，通过检测确定固定锚杆的位置。

S2：确定瓦斯预抽采钻孔位置，在确定位置处煤层的临空面一侧，打入固定锚杆。

S3：通过固定锚杆与钻孔设备的位置关系，结合所需钻孔的倾斜角度及钻进距离，调整多角度钻进支撑系统。

当需要进行水平钻进时，将移动架侧面的辅助支撑杆通过伸缩控制阀进行伸缩调节，若需要高度调节，结合移动架底部的可伸缩脚架调节高度。

当需要进行倾斜钻进时，将移动架侧面的辅助支撑杆通过伸缩控制阀进行伸缩调节，结合移动架底部的可伸缩脚架调节各自的高度进行角度辅助调节。

S4：通过螺纹连接真空负压杆与固定锚杆，根据钻孔需要钻进的长度进行方钻杆的选择，将方钻杆通过第一通孔和方形孔与底板进行固定。

S5：开启驱动电机使方钻杆钻孔，同时，打开真空泵对真空负压杆抽真空，大气压力将实心杆推进向前移动，由于真空负压杆与方钻杆底板连接，方钻杆在底板带动下向前推进，从而为方钻杆提供钻进压力，使方钻杆向前推进。

S6：在真空负压杆工作的同时，配合方钻杆钻头位置，将环形吸气管锁定在钻孔钻进的位置，打开吸气泵，当钻孔装置钻进煤层的过程中，伴随着围压的卸荷，瓦斯解析泄露，泄露的瓦斯通过钻孔溢出煤层，被环形吸气管吸收，进入收集罐。

S7：当方钻杆长度不够时，关闭驱动电机和真空泵，真空负压杆恢复至最长距离，更换长方钻杆，并与底板固定，重复操作S5，继续钻进。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

(1)真空负压杆通过外置的真空泵将杆内部形成负压状态，为方钻杆提供推进压力，能够使钻进过程自动化，减少工人的负担。

(2)可通过多角度钻进支撑系统实现不同角度的钻孔，并且使得钻孔深度可随钻孔需求人工控制。

(3)通过负压集气系统将泄露的瓦斯进行吸收，并通过排气管将瓦斯排到收集罐中，排气管的内部通过螺钉连接有“凹”字形结构的过滤网，能够通过过滤网有效的过滤瓦斯；

(4)吸收的气体储存在收集罐中，通过地面瓦斯管道抽出工作面，可以降低开采工作面瓦斯浓度，同时利于瓦斯回收提纯，提高瓦斯的纯净度，进而提高该装置的实用性。

(5)总之，通过布置钻孔并施工可实现便捷布置抽采钻孔、多角度布置钻孔、减少煤层开采工作面的瓦斯浓度、提高瓦斯的吸收利用率和保证安全生产提供保障，确保煤矿开采过程顺利完成。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的正视结构示意图。

图2为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的移动架与第二转动齿轮连接及方钻杆结构示意图。

图3为本发明的种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的第二转动齿轮与立板的侧视示意图。

图4为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的图1中A处局部放大图。

图5为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的环形吸气管结构示意图。

图6为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的收集罐与移动架连接结构示意图。

图7为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的多角度钻进支撑系统结构示意图。

图8为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的移动架俯视图。

图9为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的装置真空负压杆结构示意图。

图10为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的钻孔装置锚杆与真空负压杆螺纹连接示意图。

图11为本发明的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的钻孔装置倾角钻孔工况示意图。

图中：1、煤层；2、固定锚杆；3、移动架；3-1、放置框；3-2、滑槽；3-3、第一伸缩液压杆；3-4、活动块；3-5、第二伸缩液压杆；3-6脚架；3-7辅助支撑杆、横杆3-8；4、通孔；5、驱动电机；6、第一转动齿轮；7、第二转动齿轮；8、方钻杆；9、吸气泵；10、集气管；11、环形吸气管；12、排气管；13、收集罐；14、卡杆；16、滑槽；17、吸气口；18、橡胶凸块；19、密封圈；20、过滤网；21、接地面瓦斯管道；22、抽气孔；23、真空泵；24、钻头；25、钻铤；26、真空负压杆；26-1、空心杆；26-2、负压密封圈；26-3、实心杆；27、真空负压杆圆形通孔；28、方形孔；29、旋转伸缩控制阀、立板 30、底板 31、螺纹32。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-11所示，本发明提供的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其结构主要包括移动架3、钻柱、动力控制系统、真空钻压系统、负压集气系统以及多角度钻进支撑系统。

所述钻柱包括方钻杆8，方钻杆前端依次连接钻铤25和钻头24。

所述动力控制系统包括驱动电机5、第一转动齿轮6和第二转动齿轮7。所述移动架3为立方体型，移动架3顶部一侧面设置竖直向上的立板30。立板上开设垂直于立板平面的第一通孔4，第一通孔的两侧分别开设对称的两个第二通孔27。立板30外侧固定安装驱动电机5，驱动电机的输出端固定有第一转动齿轮6，第一转动齿轮啮合连接第二转动齿轮7。第二转动齿轮的中心位置开设方形孔28。第二转动齿轮7与立板30平行，且方形孔28与第一通孔4正对重合，方钻杆8同时穿过第一通孔4和方形孔28，方钻杆8通过方形孔28与驱动电机5连接。方形孔28与方钻杆8的连接方式为卡口连接，并且方钻杆8的外径略小于方形孔28的内径，能够利用第二转动齿轮带动方钻杆8转动提供旋转动力。所述第二转动齿轮7上与立板正对的内侧面固定有卡杆14，立板上设置环形滑槽16，卡杆14与滑槽16构成卡合连接的滑动结构。

所述真空钻压系统包括真空泵23和两个真空负压杆26，两个真空负压杆26分别穿过两个第二通孔27，真空负压杆26一端通过螺纹32连接固定锚杆2(见图10)，另一端连接底板31。真空负压杆26由空心杆26-1和实心杆26-3通过密封圈26-2连接组成。空心杆26-1上设置抽气孔22。真空泵23对真空负压杆的空心杆抽真空，实心杆26-3在大气压力的作用下向前移动，带动方钻杆后方底板31，提供钻进压力。

为了方便对泄露瓦斯的吸收和过滤，设置了所述负压集气系统。所述负压集气系统包括吸气泵9、环形吸气管11、集气管10、收集罐13、排气管12；所述吸气泵9设置在移动架3顶部，吸气泵一端通过集气管10连接环形吸气管11，环形吸气管11上均匀开设吸气口17；吸气泵的另一端连接排气管12，排气管的下端通过密封圈19连接收集罐13。收集罐13位于移动架3内的放置框3-1中，收集罐13连接有接地面瓦斯管道21。所述排气管12的上端口通过螺钉密封安装有过滤网20，过滤网呈“凹”字形结构，方便对收集的瓦斯进行过滤处理，提高瓦斯的纯度。优选的结构，所述放置框3-1相对的两个内壁面粘接弹性橡胶材质的橡胶凸块18，与橡胶凸块正对的收集罐外壁面设置凹槽，橡胶凸块与凹槽配合使用，以固定收集罐。收集罐13与移动架3内部的橡胶凸块18构成拆卸安装结构，能够方便收集罐13的安装与拆卸，提高该装置的使用效果。

所述多角度钻进支撑系统能够对该装置的高度以及钻孔角度进行调节。所述多角度钻进支撑系统包括四个安装在移动架底部四角位置的可伸缩脚架，以及分别安装在移动架三个侧面的三个辅助支撑杆3-7。所述四个可伸缩脚架中，移动架底部靠近煤层一侧的两个可伸缩脚架结构相同，具体包括活动块3-4、第一伸缩液压杆3-3和可旋转脚架3-6，活动块3-4位于移动架底端开设的滑槽3-2内且在滑槽内可左右移动；活动块3-4下端连接第一伸缩液压杆3-3，第一伸缩液压杆底端连接脚架3-6；另外两个可伸缩脚架结构相同，包括第二伸缩液压杆3-5和脚架3-6，第二伸缩液压杆3-5顶端与移动架3底部铰接，第二伸缩液压杆底端连接脚架3-6；第一伸缩液压杆3-3和第二伸缩液压杆3-5之间通过横杆3-8连接。当需要将钻孔的角度进行调节时，可通过打开移动架3下方的第一伸缩液压杆3-3和第二伸缩液压杆3-5，使移动架3角度发生轻微变化，进而使得滑动块3-4在滑槽3-2内滑动，进而方便调节该装置的钻孔角度以及钻孔的高度。

所述三个辅助支撑杆3-7分别位于移动架上除去正对煤层的侧面之外的三个侧面上。辅助支撑杆为长度可调节的伸缩杆，伸缩杆顶端与移动架侧面铰接实现可旋转，伸缩杆中部设置调节其伸缩长度的伸缩控制阀29。可通过伸缩控制阀29进行伸缩长度控制，进行支撑角度调节，控制钻进角度。所述辅助支撑杆可以选择为手动式液压伸缩，结构类似于千斤顶。

一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置的进行钻孔及抽采泄露瓦斯的方法，在需要水平钻进的情况下，包括以下步骤：

S1：通过地质测量与地质勘探，确定钻孔抽采的钻进方位与角度，通过检测确定固定锚杆2的位置；

S2：确定瓦斯预抽采钻孔位置，在确定位置处煤层1的临空面一侧，打入固定锚杆2；

S3：通过固定锚杆2与钻孔设备的位置关系，结合所需钻孔的倾斜角度及钻进距离，调整多角度钻进支撑系统，为实现钻进水平，将移动架3侧面的辅助支撑杆3-7通过调节伸缩控制阀29进行伸缩调节；如果需要高度调节，结合第一液压伸缩杆3-3和第二伸缩液压杆3-5调节高度，待高度合适后，固定可旋转脚架3-6，再通过伸缩控制阀29将辅助支撑杆3-7固定；

S4：通过旋转螺纹结构连接真空负压杆26与固定锚杆2，根据钻孔需要钻进的长度进行方钻杆的选择，选择好适宜的方钻杆后，将方钻杆8通过通孔4，方形孔28与底板31进行固定；

S5：开启驱动电机5使方钻杆8转动，同时，打开真空泵23对真空负压杆26抽真空，利用大气压力将实心杆26-3推进向前移动，由于真空负压杆26与方钻杆底板31连接，方钻杆8在底板31带动下向前推进，从而为方钻杆提供钻进压力，使方钻杆向前推进；

S6：在真空负压杆26工作的同时，配合方钻杆钻头24位置，将环形吸气管11锁定在钻孔钻进的位置，环形吸气管的吸气口17针正对煤层,打开吸气泵9，当钻孔装置钻进煤层的过程中，伴随着围压的卸荷，瓦斯解析泄露，此时泄露的瓦斯通过钻孔溢出煤层，被环形吸气管11吸收，进入收集罐13，在气体进入收集罐之前，将经过“凹”型过滤网20，使固体颗粒不能进入收集罐中，对收集的气体进行过滤，接着打开地面瓦斯管道的阀门，可将收集罐中的气体抽出开采工作面；

S7：当方钻杆8长度不够时，关闭驱动电机5和真空泵23，打开抽气孔22使真空负压杆26恢复至最长距离，更换长方钻杆，并与底板31固定，重复操作S5，继续钻进。

一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置进行钻孔及抽采泄露瓦斯的方法，在需要倾斜钻进的情况下，包括以下步骤：

S1：通过地质测量与地质勘探，确定钻孔抽采的钻进方位与角度，通过检测确定固定锚杆2的位置，设计钻进倾斜角度；

S2：确定瓦斯预抽采钻孔位置，在确定位置处煤层的临空面一侧，打入两根相同高度的固定锚杆2；

S3：通过固定锚杆2与钻孔设备的位置关系，结合所需钻孔的倾斜角度及钻进距离，调整多角度钻进支撑系统，为实现倾斜钻进，将移动架3侧面的辅助支撑杆3-7通过调节伸缩控制阀29进行伸缩调节；结合第一液压伸缩杆3-3和第二伸缩液压杆3-5调节各自的高度进行角度辅助调节，待钻进角度达到要求后，固定可旋转脚架3-6，再通过伸缩控制阀29控制辅助支撑杆3-7固定；

S4：通过旋转螺纹32结构连接真空负压杆26与固定锚杆2，根据钻孔需要钻进的长度进行方钻杆的选择，选择好适宜的方钻杆后，将方钻杆8通过通孔4，方形孔28与底板31进行固定；

S5：开启驱动电机5使方钻杆8转动，同时，打开真空泵23对真空负压杆26抽真空，利用大气压力将实心杆26-3推进向前移动，由于真空负压杆26与方钻杆底板31连接，方钻杆8在底板31带动下向前推进，从而为方钻杆提供钻进压力，使方钻杆向前推进；

S6：在真空负压杆26工作的同时，配合方钻杆钻头24位置，将环形吸气管11锁定在钻孔钻进的位置，环形吸气管的吸气口17针正对煤层,打开吸气泵9，当钻孔装置钻进煤层的过程中，伴随着围压的卸荷，瓦斯解析泄露，此时泄露的瓦斯通过钻孔溢出煤层，被环形吸气管11吸收，进入收集罐13，在气体进入收集罐之前，将经过“凹”型过滤网20，使固体颗粒不能进入收集罐中，对收集的气体进行过滤，接着打开地面瓦斯管道的阀门，可将收集罐中的气体抽出开采工作面；

S7：当方钻杆8长度不够时，关闭驱动电机5和真空泵23，打开抽气孔22使真空负压杆26恢复至最长距离，更换长方钻杆，并与底板31固定，重复操作S5，继续钻进。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其特征在于，包括移动架，设置在移动架上的钻柱、动力控制系统、真空钻压系统、负压集气系统以及多角度钻进支撑系统；所述钻柱包括方钻杆；所述动力控制系统包括驱动电机、第一转动齿轮和第二转动齿轮；所述移动架为立方体型，移动架顶部一侧面设置竖直向上的立板，立板上开设垂直于立板平面的第一通孔，第一通孔的两侧分别开设对称的两个第二通孔；立板外侧固定安装驱动电机，驱动电机的输出端固定有第一转动齿轮，第一转动齿轮啮合连接第二转动齿轮，第二转动齿轮的中部开设方形孔，第二转动齿轮与立板平行，且方形孔与第一通孔正对重合，方钻杆同时穿过第一通孔和方形孔，方钻杆通过方形孔与驱动电机连接；所述第二转动齿轮上与立板正对的内侧面固定有卡杆，立板上设置环形滑槽，卡杆与滑槽构成卡合连接的滑动结构；

所述真空钻压系统包括两个真空负压杆和真空泵，两个真空负压杆分别设置在两个第二通孔内，真空负压杆一端通过螺纹连接固定锚杆，另一端固定连接底板，真空负压杆由空心杆和实心杆通过密封圈连接组成，真空泵对真空负压杆的空心杆抽真空，实心杆在大气压力的作用下向前移动，带动方钻杆后方挡板，提供钻进压力；

所述负压集气系统包括吸气泵、集气管、环形吸气管、收集罐、排气管；所述吸气泵设置在移动架顶部，吸气泵一端通过集气管连接环形吸气管，环形吸气管上均匀开设吸气口；吸气泵的另一端连接排气管，排气管的下端连接收集罐，收集罐位于移动架内的放置框中，收集罐连接有接地面瓦斯管道；

所述多角度钻进支撑系统包括四个安装在移动架底部四角位置的可伸缩脚架，以及分别安装在移动架三个侧面的三个辅助支撑杆，三个辅助支撑杆分别位于移动架上除去正对煤层的侧面之外的三个侧面上；

所述四个可伸缩脚架中，移动架底部靠近煤层一侧的两个可伸缩脚架结构相同，包括活动块、第一伸缩液压杆和脚架，活动块位于移动架底端开设的滑槽内，且在滑槽能可左右移动；活动块下端连接第一伸缩液压杆，第一伸缩液压杆底端连接脚架；另外两个可伸缩脚架结构相同，包括第二伸缩液压杆和脚架，第二伸缩液压杆顶端与移动架底部铰接，第二伸缩液压杆底端连接脚架；第一伸缩液压杆和第二伸缩液压杆之间通过横杆连接。

2.如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其特征在于，所述辅助支撑杆为长度可调节的伸缩杆，伸缩杆顶端与移动架侧面铰接实现可旋转，伸缩杆中部设置调节其伸缩长度的伸缩控制阀。

3.如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其特征在于，所述放置框相对的两个内壁面粘接橡胶凸块，与橡胶凸块正对的收集罐外壁面设置凹槽，橡胶凸块与凹槽配合使用，以固定收集罐。

4.如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其特征在于，所述排气管的上端口通过螺钉密封安装有过滤网，过滤网呈“凹”字形结构。

5.如权利要求1所述的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置，其特征在于，所述方钻杆前端依次连接钻铤和钻头。

6.一种采用如权利要求1-5任意一项所述的煤层瓦斯抽采微型自动化钻孔装置进行钻孔并抽采卸压瓦斯的方法，其特征在于，步骤如下：

S1：通过地质测量与地质勘探，确定钻孔抽采的钻进方位与角度，通过检测确定固定锚杆的位置；

S2：确定瓦斯预抽采钻孔位置，在确定位置处煤层的临空面一侧，打入固定锚杆；

S3：通过固定锚杆与钻孔设备的位置关系，结合所需钻孔的倾斜角度及钻进距离，调整多角度钻进支撑系统；

S4：通过螺纹连接真空负压杆与固定锚杆，根据钻孔需要钻进的长度选择方钻杆，将方钻杆通过第一通孔和方形孔与底板进行固定；

S5：开启驱动电机使方钻杆旋转，同时，打开真空泵对真空负压杆抽真空，大气压力将实心杆推进向前移动，由于真空负压杆与方钻杆底板连接，方钻杆在底板带动下向前推进，从而为方钻杆提供钻进压力，使方钻杆向前推进；

S6：在真空负压杆工作的同时，配合方钻杆钻头位置，将环形吸气管锁定在钻孔钻进的位置，打开吸气泵，当钻孔装置钻进煤层的过程中，伴随着围压的卸荷，瓦斯解吸泄露，泄露的瓦斯通过钻孔溢出煤层，被环形吸气管吸收，进入收集罐；

S7：当方钻杆长度不够时，关闭驱动电机和真空泵，真空负压杆恢复至最长距离，更换长方钻杆并与底板固定，重复操作S5，继续钻进。

7.如权利要求6所述的钻孔并抽采卸压瓦斯的方法，其特征在于，步骤S3中，当需要进行水平钻进时，将移动架侧面的辅助支撑杆通过伸缩控制阀进行伸缩调节，若需要高度调节，结合移动架底部的可伸缩脚架调节高度。

8.如权利要求6所述的钻孔并抽采卸压瓦斯的方法，其特征在于，步骤S3中，当需要进行倾斜钻进时，将移动架侧面的辅助支撑杆通过伸缩控制阀进行伸缩调节，结合移动架底部的可伸缩脚架调节各自的高度进行角度辅助调节。

Images