CN116066169A - 瓦斯抽采装置和瓦斯抽采方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种瓦斯抽采装置和瓦斯抽采系统，其中瓦斯抽采装置包括：钻具系统、钻孔封护系统和第一风压系统；钻具系统包括：钻头、第一钻杆、连接钻杆和钻机；钻头具有中心孔道，第一钻杆和连接钻杆均为中空管，钻头、第一钻杆与连接钻杆依次连接形成具有中空腔体的管状结构；钻机固定连接连接钻杆；钻孔封护系统设置在钻具系统的中空腔体内；第一风压系统的出风口朝向钻头方向设置，并与连接钻杆的中空腔体连通，这样，在钻孔后，便可以通过第一风压系统向第一钻杆和连接钻杆的中空腔体中注入风压，将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体由钻头推出后推入至钻孔内。

Description

瓦斯抽采装置和瓦斯抽采方法

技术领域

本公开涉及瓦斯抽采技术领域，尤其涉及一种瓦斯抽采装置和瓦斯抽采方法。

背景技术

在煤矿井下施工钻孔抽采煤层瓦斯时，需先用钻杆进行钻孔，当钻孔打到预定深度后将钻杆拔出，然后人工将筛管和封孔器下入钻孔进行护孔、封孔作业，最后将封孔结束后的钻孔汇入巷道内的抽采管网系统。然而，受煤体性质及施工条件影响，在钻杆拔出后钻孔内部可能会出现塌孔、变形，进而导致筛管和封孔器无法送入预定位置，造成护孔及封孔作业的施工困难或者失败。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种瓦斯抽采装置和瓦斯抽采方法，可以在钻孔的过程中将钻孔封控系统送入钻孔的预定位置，从而可以避免钻孔内部塌孔、变形导致的钻孔封护施工困难或者失败。

根据本公开的第一方面，提供了一种瓦斯抽采装置，包括：用于钻孔的钻具系统、用于封孔的钻孔封护系统和第一风压系统；

所述钻具系统包括：钻头、第一钻杆、连接钻杆和钻机；

所述钻头具有中心孔道，所述第一钻杆和所述连接钻杆均为中空管，所述钻头、所述第一钻杆与所述连接钻杆依次连接形成具有中空腔体的管状结构；

所述钻机固定连接所述连接钻杆，以带动所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头旋转进行钻孔；

所述钻孔封护系统设置在所述钻具系统的中空腔体内；

所述第一风压系统的出风口朝向所述钻头方向设置，并与所述连接钻杆的中空腔体连通，以使所述钻具系统钻孔后，通过所述第一风压系统向所述第一钻杆和所述连接钻杆的中空腔体中注入风压，将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括第二风压系统；

所述第一钻杆和所述连接钻杆均为双层管状结构，所述第一钻杆第一端的内壁上设置有射流孔；

所述第二风压系统的出风口朝向所述钻头方向设置，并与所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层连通，以在钻孔过程中，通过所述第二风压系统向所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层输送压风或压力水，压风或压水沿所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层、所述第一钻杆的射流孔、所述第一钻杆的中空腔体以及所述钻头的中心孔道对前方煤岩体进行冲击。

在一种可能的实现方式中，所述钻孔封护系统包括：固定器、筛管和封孔器；

所述固定器位于所述第一钻杆位置处，沿所述钻头的中空孔道设置；

所述筛管的末端与所述固定器远离所述钻头的一端固定连接，所述筛管的顶端固定连接所述封孔器。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括智能检漏系统；

所述智能检漏系统包括：压力传感器、甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、智能分析控制箱和报警装置；

所述压力传感器设置于所述封孔器的各囊袋中，用于检测各所述囊袋中的气体压力；

所述甲烷浓度传感器和所述氧气浓度传感器设置于封孔区域对应的煤层裂隙带中；

所述压力传感器、所述甲烷浓度传感器以及所述氧气浓度传感器分别与所述智能分析控制箱的输入端连接；

所述智能分析控制箱的第一输出端与所述报警装置连接。

在一种可能的实现方式中，所述装置还包括智能修护系统；

所述智能修护系统包括：注浆泵和注气泵；

所述注浆泵的控制端以及所述注气泵的控制端分别与所述智能分析控制箱的第二输出端连接。

根据本公开的第二方面，提供了一种瓦斯抽采方法，采用本公开第一方面所述的瓦斯抽采装置进行抽采，包括：

驱动钻机夹持连接钻杆，以带动所述连接钻杆、第一钻杆和钻头旋转在煤层中进行钻孔；

在所述钻头达到设定深度后，驱动所述钻机将所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头退回设定距离；

启动第一压风系统向所述连接钻杆和所述第一钻杆的中空腔体内注入风压，以基于所述压风将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内；

通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔以及瓦斯抽取。

在一种可能的实现方式中，在基于所述压风将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内时，包括：

基于所述压风将所述钻孔封护系统的固定器沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内；

将所述固定器与钻孔底部煤体压实；

驱动所述钻机将所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头继续退出所述钻孔，以将所述钻孔封护系统的筛管以及封孔器布设于所述钻孔内。

在一种可能的实现方式中，在通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔以及瓦斯抽取时，包括：

启动所述封孔器对所述钻孔进行封孔；

在封孔结束后，通过所述筛管和所述封孔器的抽采管对所述钻孔下端的瓦斯进行抽取。

在一种可能的实现方式中，在通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔时，还包括：通过智能检漏子系统对封孔效果进行检测。

在一种可能的实现方式中，在通过智能检漏子系统对所述封孔效果进行检测后，还包括：根据检测结果，启动智能修护系统对所述钻孔进行修护。

本公开中的瓦斯抽采装置，包括：钻具系统、钻孔封护系统和第一风压系统；钻具系统包括：钻头、第一钻杆、连接钻杆和钻机，钻头具有中心孔道，第一钻杆和连接钻杆均为中空管，钻头、第一钻杆与连接钻杆依次连接形成具有中空腔体的管状结构，钻孔封护系统设置在钻具系统的中空腔体内，这样，在钻机带动连接钻杆、第一钻杆和钻头旋转进行钻孔时，便可以将钻孔封护系统带入钻孔中。进一步地，该装置的第一风压系统的出风口朝向钻头方向设置，并与连接钻杆的中空腔体连通，这样，在钻具系统完成钻孔后，便可以通过第一风压系统向第一钻杆和连接钻杆的中空腔体中注入风压，以将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体由钻头推出后推入至钻孔内，可见本公开的瓦斯抽采装置可以在钻孔的过程中将钻孔封控系统送入钻孔的预定位置，从而可以避免钻孔内部塌孔、变形导致的钻孔封护施工困难或者失败。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图；

图2示出根据本公开另一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图；

图3示出根据本公开再一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图；

图4示出根据本公开一实施例的智能检漏及修复系统的示意框图；

图5示出根据本公开一实施例的瓦斯抽取方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

<装置实施例>

图1示出根据本公开一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图。图2示出根据本公开另一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图。图3示出根据本公开再一实施例的瓦斯抽采装置的示意性框图。图4示出根据本公开一实施例的智能检漏及修复系统的示意框图；下面结合图1-图4对本公开的瓦斯抽采装置进行说明。

如图1所示，该瓦斯抽采装置100包括：用于钻孔的钻具系统、用于封孔的钻孔封护系统和第一风压系统。

该钻具系统包括：钻头2、第一钻杆3、连接钻杆4和钻机1。其中，钻头2具有中心孔道，第一钻杆3和连接钻杆4均为中空管，钻头2、第一钻杆3与连接钻杆4依次连接形成具有中空腔体5的管状结构，钻机1与连接钻杆4固定连接，以带动连接钻杆4、第一钻杆3和钻头2旋转进行钻孔。钻孔封护系统设置在钻具系统的中空腔体5内。

此处需要说明的是，钻头2的外径大于第一钻杆3和连接钻杆4的外径，这样便可以在钻孔过程中，在第一钻杆3和连接钻杆4的外壁与煤壁之形成间隙，并通过该间隙将钻孔过程中的煤屑排出。

第一风压系统的出风口朝向钻头2方向设置，并与连接钻杆4的中空腔体5连通，以使钻具系统钻孔后，通过第一风压系统向第一钻杆3和连接钻杆4的中空腔体5中注入风压，将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体5由钻头2的中心孔道推出后推入至钻孔内。

如图2所示，在一种可能的实现方式中，第一风压系统可以包括压风管33和第一气水龙头35。钻具系统钻孔后，将第一气水龙头35与靠近钻口一端的连接钻杆4固定连接，第一气水龙头35的进风口与压风管33的末端连通，第一气水龙头35的出风口与连接钻杆4的中空腔体5连通，压风管33的首端与井下压风管道连接，这样，在启动压风的情况下，便可以通过风压管33和第一气水龙头35向中空腔体5中注入压风。

本公开中的瓦斯抽采装置，包括：钻具系统、钻孔封护系统和第一风压系统；钻具系统包括：钻头、第一钻杆、连接钻杆和钻机，钻头具有中心孔道，第一钻杆和连接钻杆均为中空管，钻头、第一钻杆与连接钻杆依次连接形成具有中空腔体的管状结构，钻孔封护系统设置在钻具系统的中空腔体内，这样，在钻机带动连接钻杆、第一钻杆和钻头旋转进行钻孔时，便可以将钻孔封护系统带入钻孔中。进一步地，该装置的第一风压系统的出风口朝向钻头方向设置，并与连接钻杆的中空腔体连通，这样，在钻具系统完成钻孔后，便可以通过第一风压系统向中空腔体中注入风压，以将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体由钻头推出后推入至钻孔内，可见本公开的瓦斯抽采装置可以在钻孔的过程中将钻孔封控系统送入钻孔的预定位置，从而可以避免钻孔内部塌孔、变形导致的钻孔封护施工困难或者失败。

在一种可能的实现方式中，该瓦斯抽采装置100还包括第二风压系统，且第一钻杆3和连接钻杆4均为双层管状结构，第一钻杆3第一端的内壁上设置有射流孔6。第二风压系统的出风口朝向钻头2方向设置，并与连接钻杆4和第一钻杆3的夹层连通，以在钻孔过程中，通过第二风压系统向连接钻杆4和第一钻杆3的夹层输送压风或压力水，压风或压水沿连接钻杆4和第一钻杆3的夹层、第一钻杆3的射流孔6、第一钻杆3的中空腔体5以及钻头2的中心孔道对前方煤岩体进行冲击。

如图1所示，在一种可能的实现方式中，第二风压系统可以包括风压管33和第二气水龙头34。在钻孔过程中，将第二气水龙头34与靠近钻口一端的连接钻杆4固定连接，第二气水龙头34的进风口与压风管33的末端连通，第二气水龙头34的出风口与连接钻杆4和第一钻杆3的夹层连通，压风管33的首端与(井下压风/压力水管道)连接，这样，在启动(压风/压力水)的情况下，便可以通过风压管33和第二气水龙头34向连接钻杆4和第一钻杆3的夹层中注入压风或压水。

在一种可能的实现方式中，钻孔封护系统包括：固定器、筛管8和封孔器；固定器位于第一钻杆3位置处，沿钻头2的中空孔道设置；筛管8的末端与固定器远离钻头2的一端固定连接，筛管8的顶端固定连接封孔器。其中，在第一钻杆3中设置有射流孔的可实现方式中，固定器需要设置在远离射流孔的区域。筛管8上设置有瓦斯抽采孔，以通过瓦斯抽采孔进行瓦斯抽取。

此处需要说明的是，瓦斯抽采装置包括多个设定长度的连接钻杆4，钻孔封护系统中包括多个设定长度的筛管8。在钻孔过程中，先将其中的一个筛管8的末端与固定器连接，并将其通过钻头2的中心孔道布设于第一钻杆3远离射流孔区域的中空腔体内。然后，每钻进设定深度，连接一段筛管8并在筛管8的外侧连接一段连接钻杆4，直到剩余的钻孔深度等于封孔器的长度时，将封孔器的末端与靠近钻口的筛管顶端固定连接，再逐步在封孔器外侧连接连接钻杆4，直至连接钻杆4中套设的封控器完全进入钻孔中。

如图1所示，在一种可能的实现方式中，该固定器可以是囊袋式固定器7。该囊袋式固定器7的进气端设置有牵引绳和充气管19。其中，充气管19深入囊袋的末端设置有单向进气阀12。

在该可实现方式中，囊袋式固定器7通过首端的牵引绳连与筛管8的末端固定连接，留在囊袋式固定器7外侧的充气管19通过筛管8的内部延伸至钻孔外端，这样，便可以在囊袋式固定器7被推入钻孔底部时，通过充气管19向囊袋式固定器7进行充气，以使囊袋式固定器7与钻孔底部的媒体压实，从而借助囊袋式固定器7的牵引作用，使得退钻过程中整个钻孔封护系统可以停留在钻孔的设定位置。

此处需要说明的是，囊袋式固定器的充气管19也包括多个，在钻孔的过程中，可以先连接一段充气管19，然后在充气管19外层连接一段筛管8，然后再在筛管8的外侧连接一段连接钻杆4，依次类推，直到剩余的钻孔深度等于封孔器的长度时，连接一段与封孔器长度相同的充气管19，便将该段充气管19通过封孔器的中心孔，连接至钻孔外侧的充气装置。

在固定器为囊袋式固定器7的可实现方式中，还可以在囊袋式固定器7与筛管8的中间位置设置密封活塞10，该密封活塞10的外径可以与第一钻杆3的内径相同，且该密封活塞10还设置有中心孔道，囊袋式固定器7的第一段充气管19首端可以穿过密封活塞10上的中心孔道穿入筛管8的内部，同理，囊袋式固定器7的牵引绳也可以穿过密封活塞10上的中心孔道连接至筛管8的末端。

在该可实现方式中，第一风压系统注入的压风在冲向密封活塞10时，将产生较强的推力，从而高效地将密封活塞10以及与密封活塞10相邻的囊袋式固定器7推入钻孔的底部，筛管8以及封孔器在囊袋式固定器7的牵引下也将沿着中空腔体5向钻孔的底部移动。

在固定器为囊袋式固定器7的可实现方式中，还可以在囊袋式固定器7的末端设置保护盖9，这样，便可以防止钻孔过程中煤屑对其的摩擦损伤。其中，在第一钻杆3中设置有射流孔的可实现方式中，该保护盖9安装在远离射流孔的位置处。

在囊袋式固定器7的进气端设置有密封活塞10，囊袋式固定器7的末端设置有保护盖9，且第一钻杆3的内壁上设置有射流孔的可实现方式中，第一钻杆可以包括第一中空腔体、第二中空腔体以及第三中空腔体。其中，第一中空腔用于布设筛管8的末端，第二中空腔体用于布设密封活塞10以及囊袋式固定器7，第三中空腔体用于布设保护盖9，且第三中空腔体的内壁上设置有射流孔。该第一中空腔体、第二中空腔体以及第三中空腔体的内径依次增大，密封活塞10的外径与第二中空腔体的内径相同，保护盖9的外径与第三中空腔体的内径相同，这样，在由钻头2的中心孔道将密封活塞10以及保护盖9布设至第一钻杆3的中空腔体时，便可以通过第一中空腔体和第二中空腔体的内径差产生的阶梯结构卡接密封活塞10，通过第二空中腔体和第三中空腔体的内径差产生的阶梯结构卡接保护盖9。

图如3所示，在一种可能的实现方式中，封孔器包括：抽采管15、至少两个囊袋、注气管19和注浆管20。抽采管15的末端与靠近钻口的筛管8首端连接，至少两个囊袋间隔设定距离包裹在抽采管15外侧。注气管19贯穿至少两个囊袋，并在各囊袋中设置单向进气阀12。注气管19的首端通过阀门24与注气泵21连接，注气管末端设置有氮气堵头22。注浆管20可以设置在至少两个囊袋外侧也可以同抽采管一同包裹在至少两个囊袋中。注浆管20的首端通过阀门24与注浆泵25连接，注浆管20末端设置有注浆堵头26，注浆管20在至少两个囊袋之间区域设置有单向注浆口23。其中，阀门24可以是手动阀门也可以是自动阀门在此不作具体限定。

此处需要说明的是，囊袋之间设定距离的总和即为封孔长度，为确保封孔质量，该封孔距离大于等于巷道实测裂隙圈半径。

如图3所示，在一种可能的实现方式中，封空器中可以配置间隔设定距离的三个氮气囊袋，分别为第一氮气囊袋16、第二氮气囊袋17和第三氮气囊袋18。其中，注浆管30分别在第一氮气囊袋16和第二氮气囊袋17之间，以及第二氮气囊袋17和第三氮气囊袋18之间设定有注浆口23。

在该可实现方式中，在进行封孔时通过注气管19向三个氮气囊袋中冲入氮气，以使三个氮气囊袋与钻孔内壁紧密压实。

在一种可能的实现方式中，三个氮气囊袋中可以分别布设一个气体压力传感器，这样便可以通过压力传感器获取氮气囊袋中的压力，并在氮气压力大于预设的最小值时，判定氮气囊袋与钻孔的内壁紧密压实，此时可以停止向氮气囊袋中进行注入氮气的操作。

在一种可能的实现方式中，瓦斯抽采装置100还包括智能检漏系统。该智能检漏系统可以包括：压力传感器27、甲烷浓度传感器28、氧气浓度传感器29、智能分析控制箱30和报警装置31。其中，压力传感器27预先布设于封孔器的各囊袋中，用于检测各囊袋中的气体压力。甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29是在封孔后布设与封孔区域对应的煤层裂隙带中。具体地，根据煤体性质具体情况，在抽采钻孔周围一定范围内的煤层裂隙带中施工封孔深度的钻孔，通过钻孔将甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29布设于封孔区域(即充气后囊袋之间形成的密封区域)对应的煤层裂隙带中。其中，每个封孔区域对应的甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29可以是一组。例如，可以在第一密封区域上方的煤层裂隙带中布设第一组甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29，在第二密封区域上方的煤层裂隙带中布设第一组甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29。每个封孔区域对应的甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29可以是多组。例如，可以在第一密封区域上下两侧的煤层裂隙带中分别布设一组甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29，在第二密封区域上下两侧的煤层裂隙带中分别布设一组甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29。

图如4所示，压力传感器27、甲烷浓度传感器28以及氧气浓度传感器29分别与智能分析控制箱30的输入端连接，智能分析控制箱30的第一输出端与报警装置31连接。这样，在封孔后，智能分析控制箱30便可以获取到压力传感器27、甲烷浓度传感器28以及氧气浓度传感器29发送的检测数据，根据获取的检测数据判断封孔效果，并在封孔效果异常时向报警装置发出告警信号，驱动告警装置进行告警。

在一种可能的实现方式中，瓦斯抽采装置100还包括智能修护系统。如图4所示，该智能修护系统包括：注浆泵25和注气泵21，注浆泵25的控制端以及注气泵21的控制端分别与智能分析控制箱30的第二输出端连接。在智能分析控制箱30检测到封孔效果异常时，向注浆泵25发送补浆控制信号和或向注气泵21发送补气控制信号。注浆泵25在接收到补浆控制信号后，将通过注浆管向封孔区域进行补浆，注气泵21在接收到补气信号后，将通过注气泵21向至少两个囊袋进行注气，提高气囊的密封性。

<方法实施例>

图5示出根据本公开一实施例的瓦斯抽取方法的流程图。该瓦斯抽采方法由装置实施例中的任一项瓦斯抽采装置执行。如图5所示，该方法包括步骤S1100-S1400。

S1100，驱动钻机1夹持连接钻杆4，以带动连接钻杆4、第一钻杆3和钻头2旋转在煤层中进行钻孔。

S1200，在钻头2达到设定深度后，驱动钻机1将连接钻杆4、第一钻杆3和钻头2退回设定距离。其中，设定深度即需要达到的钻孔深度。设定距离的取值范围可以是0.5m-1m。

S1300，启动第一压风系统向连接钻杆4和第一钻杆3的中空腔体5内注入风压，以基于压风将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体5由钻头2推出后推入至钻孔内。

S1400，通过钻孔封护系统对钻孔进行封孔以及瓦斯抽取。

在瓦斯抽采装置包括多个设定长度的连接钻杆4，钻孔封护系统包括囊袋式固定器7、筛管8和封孔器，筛管8以及囊袋式固定器7的注气管均为多个的可实现方式中，在驱动钻机1夹持连接钻杆4，以带动连接钻杆4、第一钻杆3和钻头2旋转在煤层中进行钻孔时，可以包括以下步骤：

首先，将其中的一个筛管8的末端与囊袋式固定器7的牵引绳固定连接，并将连接后的结构通过钻头2的中心孔道布设于第一钻杆3远离射流孔区域的中空腔体内。

然后，每钻进设定深度，连接一段充气管19，在充气管19外层连接一段筛管8，在筛管8的外侧连接一段连接钻杆4，继续钻进，直到剩余的钻孔深度等于封孔器的长度。

接着，连接一段与封孔器长度相同的充气管19，将该段充气管19穿入封孔器的抽采管中，并将抽采管的末端与靠近钻孔一端的筛管连接，在封孔器外侧连接一段连接钻杆，继续钻孔，直到套设在连接钻杆4中的封孔器完全进入钻孔中。

在瓦斯抽采装置还包括第二压风系统的可实现方式中，在采用该瓦斯抽采装置进行钻孔的过程中，还包括启动第二压风系统向连接钻杆4和第一钻杆3的夹层中输送压风或者压力水，以使压风或者压力水沿着连接钻杆4和第一钻杆3的夹层、第一钻杆3的射流孔6、第一钻杆3的中空腔体5以及钻头2的中心孔道对前方煤岩体进行冲击，以提高钻孔效率。

在瓦斯抽采装置的钻孔封护系统包括固定器、筛管8和封孔器的可实现方式中，在基于压风将钻孔封护系统沿钻具系统的中空腔体5由钻头2推出后推入至钻孔内时，包括以下步骤：

首先，基于压风将钻孔封护系统的固定器沿钻具系统的中空腔体5由钻头2推出后推入至钻孔内。具体地，在退钻设定距离后，启动第一风压系统，通过第一风压系统向连接钻杆4和第一钻杆3的中空腔体5内注入风压，此时，布设与中控腔体5内的钻孔封护系统在风压的作用下向钻孔低端移动，直到钻孔封护系统的固定器从钻头2的中心孔道中推出进入到钻孔底部。

其次，将固定器与钻孔底部煤体压实。具体地，启动固定器，使固定器与钻孔底部的煤体固定压实。这样，与固定器依次连接的筛管8以及封孔器受到固定器的牵引，便可以在退钻的过程中不随退钻过程向外退出，进而确保整个钻孔封护系统始终停留在预先布设的位置，提高钻孔封护系统布设位置的准确性。

接着，驱动钻机1将连接钻杆4、第一钻杆3和钻头2继续退出钻孔，以将钻孔封护系统的筛管8以及封孔器布设于钻孔内。

在钻孔封护系统的固定器为囊袋式固定器7的可实现方式中，在将囊袋式固定器7推入钻孔底部时，通过延伸至钻口外侧的充气管19向囊袋式固定器7冲入压力气体，直到囊袋式固定器7可以与钻孔底部的煤体压实。其中，注入的压力气体可以是高压空气，也可以是氮气，在此不作具体限定。

此处需要说明的是，在向囊袋式固定器7充气压力气体的过程中，可以进行退钻实验，若发现封孔器随着退钻过程退出，则说明囊袋式固定器7未与钻孔底部的煤体压实，此时需要继续向囊袋式固定器7中冲入压力气体，直到退钻实验室时，封孔器不随退钻过程退出。

在一种可能的实现方式中，在通过钻孔封护系统对钻孔进行封孔以及瓦斯抽取时，可以包括以下步骤：

第一，启动封孔器对钻孔进行封孔。

在封孔器包括第一氮气囊袋16、第二氮气囊袋17、第三氮气囊袋18、注气管19和注浆管20的可实现方式中，在启动封孔器对钻孔进行封孔时具体包括以下步骤：

首先，启动注气泵21向三个囊袋中注入氮气，直到三个囊袋与钻孔的内壁紧密压实，此时将在第一氮气囊袋16和第二氮气囊袋17之间形成第一密封区域，在第二氮气囊袋17和第三氮气囊袋18之间形成第二密封区域。

在一种可能的实现方式中，可以通过各氮气囊袋中的气体压力来判断各氮气囊袋是否与钻孔的内壁压实。具体地，可以分别在三个囊袋中布设气体压力传感器27，以通过各囊袋中的气体压力传感器27检获取各囊袋中的气体压力。在获取到各囊袋中的气体压力后，与预设的最小压力值进行比对，在囊袋中的气体压力值大于预设的最小压力值时，判定囊袋与钻孔内壁紧密压实；在囊袋中的气体压力值小于预设的最小压力值时，判断囊袋与钻孔内壁间存在缝隙，需要继续通过注气管向各囊袋中注入氮气，直达各囊袋中的气体压力值大于等于预设的最小压力值。其中，囊袋充气压力的取值范围可以是1.6MPa-2.5MPa，因此，最小压力值可以设置为1.6MPa。

其次，启动注浆泵25向第一密封区域和第二密封区域中进行注浆，以通过注浆实现对钻孔封孔。具体地，注浆管20在第一密封区域(即第一氮气囊袋16和第二氮气囊袋17之间)以及在第二密封区域(即第二氮气囊袋17和第三氮气囊袋18之间)分别设置有注浆口23，这样，在启动注浆泵25后，便可通过两个注浆口23分别向第一密封区域和第二密封区域进行注浆，直到注入的浆料充满整个第一密封区域和第二密封区域，完成对钻孔的封孔操作。此处需要说明的是，在注浆过程中，当注浆泵输出端的压力达到2.0MPa并维持30min以上时，则可以判定浆料冲满整个第一密封区域和第二密封区域。

最后，在封孔结束后，通过筛管8和封孔器的抽采管15对钻孔下端的瓦斯进行抽取。具体地，在封孔结束后，可以通筛管8和包裹在氮气囊袋内侧的抽采管15对封孔区域下端的瓦斯进行抽采。

在瓦斯抽采装置还包括智能检漏系统的可实现方式中，在通过钻孔封护系统对钻孔进行封孔时，还包括：通过智能检漏子系统对封孔效果进行检测。

首先，根据煤体性质具体情况，在抽采钻孔周围一定范围内的煤层裂隙带中施工封孔深度的钻孔，在钻孔中布置甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29，其中，甲烷浓度传感器28和氧气浓度传感器29布设位置与封孔区域相对应。

其次，智能分析控制箱30分别通过布设的甲烷浓度传感器28获取裂隙带中甲烷浓度，通过氧气浓度传感器29获取裂隙带中氧气浓度，通过压力传感器27获取囊袋中的气体压力。当获取的甲烷浓度大于预设的甲烷浓度最大值或者氧气浓度大于预设的氧气浓度最大值或者气体压力小于预设的气体压力最小值时，智能分析控制箱30将生成报警信号并通过报警信号驱动报警装置31进行报警，以将封孔过程中的异常及时反馈至工作人员，使工作人员可以及时对封孔异常进行处理。

在瓦斯抽采抽装置还包括智能修护系统的可实现方式中，在通过智能检漏系统对封孔效果进行检测后，还包括：根据检测结果，启动智能修护系统对钻孔进行修护。

具体地，当智能分析控制箱30判断出获取气体压力值低于预设的气体压力最小值时，将控注气泵21向囊袋中注入气体，直到囊袋中的气体压力值达大于气体压力最小值。当智能分析控制箱30判断出获取甲烷浓度大于预设的甲烷浓度最大值或者获取的氧气浓度大于预设的氧气浓度最大值时，将控注浆泵25进行注浆，直到甲烷浓度以及氧气浓度小于设定的最大值。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种瓦斯抽采装置，其特征在于，包括：用于钻孔的钻具系统、用于封孔的钻孔封护系统和第一风压系统；

所述钻具系统包括：钻头、第一钻杆、连接钻杆和钻机；

所述钻头具有中心孔道，所述第一钻杆和所述连接钻杆均为中空管，所述钻头、所述第一钻杆与所述连接钻杆依次连接形成具有中空腔体的管状结构；

所述钻机固定连接所述连接钻杆，以带动所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头旋转进行钻孔；

所述钻孔封护系统设置在所述钻具系统的中空腔体内；

所述第一风压系统的出风口朝向所述钻头方向设置，并与所述连接钻杆的中空腔体连通，以使所述钻具系统钻孔后，通过所述第一风压系统向所述第一钻杆和所述连接钻杆的中空腔体中注入风压，将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二风压系统；

所述第一钻杆和所述连接钻杆均为双层管状结构，所述第一钻杆第一端的内壁上设置有射流孔；

所述第二风压系统的出风口朝向所述钻头方向设置，并与所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层连通，以在钻孔过程中，通过所述第二风压系统向所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层输送压风或压力水，压风或压水沿所述连接钻杆和所述第一钻杆的夹层、所述第一钻杆的射流孔、所述第一钻杆的中空腔体以及所述钻头的中心孔道对前方煤岩体进行冲击。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻孔封护系统包括：固定器、筛管和封孔器；

所述固定器位于所述第一钻杆位置处，沿所述钻头的中空孔道设置；

所述筛管的末端与所述固定器远离所述钻头的一端固定连接，所述筛管的顶端固定连接所述封孔器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括智能检漏系统；

所述智能检漏系统包括：压力传感器、甲烷浓度传感器、氧气浓度传感器、智能分析控制箱和报警装置；

所述压力传感器设置于所述封孔器的各囊袋中，用于检测各所述囊袋中的气体压力；

所述甲烷浓度传感器和所述氧气浓度传感器设置于封孔区域对应的煤层裂隙带中；

所述压力传感器、所述甲烷浓度传感器以及所述氧气浓度传感器分别与所述智能分析控制箱的输入端连接；

所述智能分析控制箱的第一输出端与所述报警装置连接。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括智能修护系统；

所述智能修护系统包括：注浆泵和注气泵；

所述注浆泵的控制端以及所述注气泵的控制端分别与所述智能分析控制箱的第二输出端连接。

6.一种瓦斯抽采方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的瓦斯抽采装置进行抽采，包括：

驱动钻机夹持连接钻杆，以带动所述连接钻杆、第一钻杆和钻头旋转在煤层中进行钻孔；

在所述钻头达到设定深度后，驱动所述钻机将所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头退回设定距离；

启动第一压风系统向所述连接钻杆和所述第一钻杆的中空腔体内注入风压，以基于所述压风将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内；

通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔以及瓦斯抽取。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在基于所述压风将所述钻孔封护系统沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内时，包括：

基于所述压风将所述钻孔封护系统的固定器沿所述钻具系统的中空腔体由所述钻头推出后推入至钻孔内；

将所述固定器与钻孔底部煤体压实；

驱动所述钻机将所述连接钻杆、所述第一钻杆和所述钻头继续退出所述钻孔，以将所述钻孔封护系统的筛管以及封孔器布设于所述钻孔内。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔以及瓦斯抽取时，包括：

启动所述封孔器对所述钻孔进行封孔；

在封孔结束后，通过所述筛管和所述封孔器的抽采管对所述钻孔下端的瓦斯进行抽取。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在通过所述钻孔封护系统对所述钻孔进行封孔时，还包括：通过智能检漏子系统对封孔效果进行检测。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在通过智能检漏子系统对所述封孔效果进行检测后，还包括：根据检测结果，启动智能修护系统对所述钻孔进行修护。

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