CN201050381Y - 突出煤层安全钻进防喷装置 - Google Patents

Abstract

突出煤层安全钻进防喷装置，其特征是钻孔内设置封孔套筒，其外周是在封孔套筒与孔壁之间形成密封的胶圈，封孔套筒的尾部连接分离筒，分离筒是由主筒和两路旁通构成的三通结构，其两路旁通分别为气流通道和煤渣通道，主筒端部设置可对分离筒形成端部密封的组合盘，钻杆位于由封孔套筒和主筒构成的杆套内，钻杆与杆套之间为引流通道，可进退和可旋转的钻杆以其尾端与组合盘配合设置。本实用新型可以使钻进时喷出的煤和瓦斯分别进入设定系统，从根本上消除钻孔强烈喷孔或钻孔突出带来的安全隐患。

Description

突出煤层安全钻进防喷装置

技术领域：

本实用新型涉及突出煤层安全钻进的防喷装置。更具体地说，是一种用于突出煤层钻进时，防止强烈喷孔或钻孔突出后形成的灾变，且保持正常钻进的本安装置。

背景技术：

突出煤层，尤其是严重突出煤层的钻进施工至今仍是世界性难题。无论是湿式钻进还是干式钻进都会出现强烈的喷孔现象，甚至发生钻孔突出事故。二者相比较，采用水力(高压水)为冷却排屑介质的湿式钻进，钻进过程中喷孔情况更为剧烈，瞬间或短时能喷出大量的煤与瓦斯，且又处于失控状态，不仅能造成瓦斯超限、气煤冲击伤人、窒息人员，同时还有引发瓦斯爆炸事故的隐患；采用风力(压风)为冷却排屑介质的干式钻进，虽然喷孔强度相对减弱，钻孔施工相对较容易，但仍存在上述威胁；风力排渣干式钻进的另一隐患是附带产生的大量煤尘，不仅直接伤害作业人员身体健康，且它又严重遮掩钻进人员的视线，无法进行正确的操作，更无法辨识钻进中孔内的动力现象，频繁导致钻进事故，也存在有引发煤尘爆炸的隐患。多年来，国内外许多瓦斯突出灾害严重的矿区或矿井及科研院校，曾经做过大量的试验研究，终因未研制出较为安全实用防喷钻进装置而使科研受阻或停滞。

实用新型内容：

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的技术问题，提供一种安全有效的突出煤层安全钻进防喷装置，通过该装置使钻进时喷出的煤和瓦斯分别进入设定系统，从根本上消除钻孔强烈喷孔或钻孔突出带来的安全隐患。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型的结构特点是钻孔内设置封孔套筒，封孔套筒的外周是在封孔套筒与孔壁之间形成密封的胶圈，封孔套筒的尾部连接分离筒，所述分离筒是由主筒和两路旁通构成的三通结构，其两路旁通分别为气流通道和煤渣通道，主筒的端部设置可对分离筒形成端部密封的组合盘，钻杆位于由封孔套筒和主筒构成的杆套内，钻杆与杆套之间为引流通道，可进退和可旋转的钻杆以其尾端与组合盘配合设置。

本实用新型的结构特点也在于：

所述封孔套筒的前端设置为法兰盘，沿法兰盘圆周上设置至少三根螺栓贯穿胶圈伸向孔外，并在孔口处通过孔外垫圈和并紧螺帽对所述胶圈形成轴向压力，以胶圈的径向变形在封孔套筒与孔壁之间形成紧固密封。

所述分离筒上的气流通道和煤渣通道在分离筒主筒上呈一前一后设置，位于前端的气流通道与钻孔轴线成逆向60°夹角，气流通道中设置筛网；位于后端的煤渣通道与钻孔轴线呈顺向30°夹角。

本实用新型在保证钻杆正常进退和旋转的同时，既能封挡孔内煤和瓦斯的正向喷射，又能将孔内喷出的煤和瓦斯通过气流通道和煤粉通道粗分为两路。其后，再通过瓦斯抽放系统和收尘设备即可将瓦斯和煤渣分别送入到设定的抽放系统和运输机系统。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在

1、本实用新型直接在孔口实施边抽边钻和气煤粗分离，安全有效。

现场试验表明，发生钻进强烈喷孔时(短时间瓦斯涌出量50m³/min、煤量1吨)，能迅速有效地将喷出的煤和瓦斯分别引入到设定的系统；并能有效捕灭钻进中所产生的煤尘。发生钻孔突出事故时，即使突出煤量较大，如堵塞后续的收尘设备或连接软管等，但通过分离筒仍能保留孔口高压瓦斯卸压抽放通道，将喷出的瓦斯引入抽放系统，避免打钻地点大面积的瓦斯积聚，消除瓦斯窒息人员和瓦斯爆炸的隐患。

现场试验还表明，实施孔口边抽边钻的钻孔方式，极大地减少了因喷孔时瓦斯超限而造成的停钻(如望井-823抽排巷底板孔C₁₃穿煤钻进原需用2天，现仅需1天)，提高钻进工效近一倍。

2、本实用新型用于突出煤层钻进时，防止强烈喷孔或钻孔突出后形成的灾变，且保持正常钻进，亦可作为非突出煤层风力排渣干式钻进工艺的孔口除尘装置，具有广泛的实用性。

3、本实用新型安装使用以及组装操作方便快捷。

附图说明：

图1为本实用新型封孔套筒结构示意图。

图2为本实用新型分离筒结构示意图。

图3为以本实用新型防喷装置构成的防喷系统示意图。

图中标号：1封孔套筒、2孔壁、3胶圈、4主筒、5气流通道、6煤渣通道、7组合盘、8钻杆、9钻具、10法兰盘、11底筒、12螺栓、13孔外垫圈、14并紧螺帽、15筛网、16钻头、17瓦斯抽放管、18收尘设备、19排渣口。

以下通过具体实施方式，结合附图，对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式：

参见图1、图2和图3，钻孔内设置封孔套筒1，封孔套筒1的外周是在封孔套筒1与孔壁2之间形成密封的胶圈3(图1所示)，封孔套筒1的尾部连接分离筒，分离筒是由主筒4和两路旁通构成的三通结构，其两路旁通分别为气流通道5和煤渣通道6，主筒4的端部设置可对分离筒形成端部密封的组合盘7(图2所示)，钻杆8位于由封孔套筒1和分离筒构成的杆套内，钻杆8与杆套之间的空腔为引流通道，可进退和可旋转的钻杆8以其尾端与组合盘7配合设置，组合盘7是在保证钻杆8的正常进退和旋转的同时，封闭分离筒主筒4。按照常规的维护，组合盘7中的垫料要经常检查和更换，保持其与钻杆接触部以微微出风为准。

如图1所示，封孔套筒1的前端设置为法兰盘10，为了便于装配，可以将法兰盘10上固定连接在底筒11上，封孔套管1与底筒11之间螺纹连接。封孔套管1的长度取决于孔长度。

图1中示出，为了实施封孔，沿法兰盘10的圆周上设置至少三根螺栓12，螺栓12贯穿胶圈3伸向孔外，并在孔口处通过孔外垫圈13和并紧螺帽14对胶圈3形成轴向压力，以胶圈3的径向变形在封孔套筒1与孔壁2之间形成紧固密封。

参见图2，分离筒上的气流通道5和煤渣通道6在分离筒主筒4上呈一前一后设置，位于前端的气流通道5与钻孔轴线成逆向60°夹角，气流通道5中设置筛网15，筛网15的作用是通气且滤煤渣；位于后端的煤渣通道6与钻孔轴线呈顺向30°夹角。

具体实施中，如图3所示，气流通道5通过高压软管与瓦斯抽放管17相连，煤渣通道6通过高压软管与收尘设备18连通，在收尘设备18中，残余的瓦斯与煤渣得到进一步分离，分离后的瓦斯通过瓦斯抽放管17排出，煤渣在收尘设备18的排渣口19中直接排出，并送入运输机系统。

为了符合煤矿进下安全要求，与金属钻具9、及钻杆8产生摩擦撞击的部件都需要采用本安型材质，即不产生金属火花的材质，胶圈应采用为抗静电阻燃橡胶制成。

施工时，首先将钻孔刷大成适应封孔套管等构成安装的大孔，孔的长度由需要封孔的深度而定，将带有法兰盘10的底筒11、胶圈3与封孔套筒1完成预装，并送入孔内，在孔口处完成孔外垫圈13以及并紧螺帽14的并帽，利用胶圈3的径向膨胀完成固定，固定后需对钻孔进行注液耐压试验或拉拔试验，试验压力应大于所钻煤层的瓦斯压力。

再将分离筒主筒4的前端与封孔套筒1的外部端口进行螺纹连接，沿着分离筒的主筒4和封孔套筒1送入钻头16和钻杆8，在钻杆8的末端套上组合盘7并接在主筒4的尾部端口上。

气流通道5通过高压软管连接在瓦斯抽放管17上，煤渣通道6通过高压软管连接至收尘设备18的入口阀门法兰盘上，钻杆8与钻具9进行连接即可投入工作。完成穿煤钻进后，只须将并紧螺帽14松卸，即可实现各部件的快捷回收。

Claims (3)

1.突出煤层安全钻进防喷装置，其特征是钻孔内设置封孔套筒(1)，封孔套筒(1)的外周是在封孔套筒(1)与孔壁(2)之间形成密封的胶圈(3)，封孔套筒(1)的尾部连接分离筒，所述分离筒是由主筒(4)和两路旁通构成的三通结构，其两路旁通分别为气流通道(5)和煤渣通道(6)，主筒(4)的端部设置可对分离筒形成端部密封的组合盘(7)，钻杆(8)位于由封孔套筒(1)和主筒(4)构成的杆套内，钻杆与杆套之间为引流通道，可进退和可旋转的钻杆(8)以其尾端与组合盘(7)配合设置。

2.根据权利要求1所述的突出煤层安全钻进防喷装置，其特征是所述封孔套筒(1)的前端设置为法兰盘(10)，沿法兰盘(10)的圆周设置至少三根螺栓(12)贯穿胶圈(3)伸向孔外，并在孔口处通过孔外垫圈(13)和并紧螺帽(14)对所述胶圈(3)形成轴向压力，以胶圈(3)的径向变形在封孔套筒(1)与孔壁(2)之间形成紧固密封。

3.根据权利要求1所述的突出煤层安全钻进防喷装置，其特征是所述分离筒上的气流通道(5)和煤渣通道(6)在分离筒主筒(4)上呈一前一后设置，位于前端的气流通道(5)与钻孔轴线成逆向60°夹角，气流通道(5)中设置筛网(15)；位于后端的煤渣通道(6)与钻孔轴线呈顺向30°夹角。

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