CN212337212U

CN212337212U - 一种煤矿巷道带压钻孔用装置

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Publication number: CN212337212U
Application number: CN201921038701.9U
Authority: CN
Inventors: 张海轩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2021-01-12
Anticipated expiration: 2029-07-05

Abstract

本实用新型提供了一种煤矿巷道带压钻孔用装置。其包括用通径依次连接的闸板防喷器、液压无损卡管防喷器和液压环形防喷器；所述闸板防喷器和所述液压无损卡管防喷器间的所述通径上设有水泵、设有压力表的截止阀和与渣石分离器连接的管线。本实用新型提供的装置大大提高了安全性，克服了现有技术中对于瓦斯的排采方式中由于压实效应和速敏效应，使得瓦斯抽排气量小的弊端，提高了抽采气体中的瓦斯浓度和瓦斯的采收率。

Description

一种煤矿巷道带压钻孔用装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔用装置，具体讲涉及一种煤矿巷道带压钻孔用装置。

背景技术

作为煤矿第一杀手的瓦斯排空的温室效应可达二氧化碳的21倍，为了确保煤矿的安全生产，一直致力于寻找瓦斯治理和利用的新工艺、新方法。煤矿现有的瓦斯治理主要采用在煤层煤壁上常压水平钻孔，负压抽排。但由于所钻孔的封孔工艺不具备密封性，抽排的瓦斯浓度较低，其中部分用于发电，部分由于浓度过低无法产生经济效益而直接排入大气。

ZL2017105168036号中国专利公开了一种“带压式钻孔正压排采的瓦斯开采方法及系统”，其披露了“目前的抽排方式存在一是钻孔过程中，在某个深度开始把接近原始地层压力的几兆帕压力迅速释放到大气常压，导致出现损害瓦斯通道的压实效应。压实效应：瓦斯抽采打孔时，孔内压力基本与大气压力相同，孔壁附近的游离态瓦斯的初始压力基本与地层压力相同，游离态瓦斯将快速向钻孔内运移；当压力低于临界解析压力时，吸附瓦斯也急速解析成游离瓦斯排出，短时间内孔壁附近压力消失，在地层压力作用下煤体缝隙被压实，通道减少，渗透率大幅度下降。二是抽采初始，孔中的正压直接转换为无节制措施的负压流体，初速过大易造成速敏效应。速敏效应：是指因流体流动速度变化引起储层岩石中微粒运移、堵塞喉道，导致岩石渗透率下降的现象。流速的改变引起微粒运移而造成的地层伤害是不可恢复的。

以上两个环节和隧道开挖形成的围岩松动圈，使煤粉增加，通道减小，渗透率大幅度降低，瓦斯抽采量快速衰减。降压漏斗得不到充分的扩展，只有孔壁附近很小范围内的煤层得到了有效降压使少部分瓦斯解析。从而影响抽采中的瓦斯浓度和采收率。

因此，现有技术中的缺陷是：在钻孔过程中，现有技术中对于瓦斯的排采方式均由于压实效应和速敏效应，使得瓦斯抽排气量小，从而影响抽采中的瓦斯浓度和采收率；”

“针对上述技术问题，本发明提供一种带压式钻孔正压排采的瓦斯开采系统及开采方法，通过将带压钻孔设备与正压排采自动控制装置配合使用，在带压钻孔设备旋进过程中，通过旋转防喷器及配套设备，实现带压钻孔，克服钻井过程中原始地层压力迅速释放到大气常压，导致出现损害瓦斯通道的压实效应；通过全通径控制阀及正压排采工艺包，实现正压排采，克服排采过程正压直接转换为无节制措施的负压流体，初速过大造成速敏效应，进而解决现有技术污染大，抽排气量小的问题”，但该专利并未公开带压式钻孔正压排采的瓦斯开采系统的构成。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种煤矿巷道带压钻孔用装置，以满足带压式钻孔正压排采的瓦斯开采的需要。

实现本实用新型的目的的技术方案如下：

本实用新型提供的一种煤矿巷道带压钻孔用装置，包括用通径依次连接的闸板防喷器、液压无损卡管防喷器和液压环形防喷器，其改进之处在于，所述闸板防喷器和所述液压无损卡管防喷器间的所述通径上设有水泵、设有压力表的截止阀和与渣石分离器连接的管线。

其中，所述通径的首端与已打的煤层的孔相连；所述通径内侧可容纳钻具；所述钻具包括钻头、单流阀接头和钻杆。所述依次连接为密封连接，且位于同一轴向上。

其中，所述闸板防喷器包括全封闸板防喷器和半封闸板防喷器；所述全封闸板防喷器的入口端位于所述钻头一侧；所述半封闸板防喷器的出口端位于所述液压无损卡管防喷器一侧。

其中，所述渣石分离器通过管线与撬装缓冲罐连接。

其中，所述渣石分离器为立式分离器；上下两端分别设有与安全阀入口连接的安全阀口和排污口；所述渣石分离器的侧壁设有进出口；所述出口在渣石分离器上的高度大于所述进口的高度；其上侧设有压力表。

其中，所述撬装缓冲罐为卧式罐；其上下两侧分别设有安全阀口和排污口；其两端分别设有补水口和出水口，且所述进水口的高度低于所述出水口；其上侧设有压力表。

与最接近的现有技术比，本实用新型提供的技术方案具有以下优异效果：

本实用新型提供的一种煤矿巷道带压钻孔用装置，由于所述通径的首端与已打好的煤层的孔相连，该通径内可容纳诸如钻头、单流阀接头和钻杆一类钻具，且组成开采系统的各部件间密封连接，从而实现了带压钻孔，大大提高了安全性，克服了现有技术中对于瓦斯的排采方式中由于压实效应和速敏效应，使得瓦斯抽排气量小的弊端，提高了抽采气体中的瓦斯浓度和瓦斯的采收率。

附图说明

图1是防喷器的示意图

图2是渣石分离器的示意图

图3是撬装缓冲罐的示意图

图4是全封闸板防喷器的示意图

图5是半封闸板防喷器的示意图

其中，1-1，全封闸板防喷器；1-2，半封闸板防喷器；3，为水泵接口；4为压力表；5为液压无损卡管防喷器；6为液压环形防喷器；7为与渣石分离器连接的管线；8为渣石分离器的入口；9为渣石分离器的安全阀；10为压力表接口；11为渣石分离器出口；12为渣石分离器的排污口；13为撬装缓冲罐入口；14为撬装缓冲罐的补水口；15为撬装缓冲罐的安全阀；16为撬装缓冲罐的压力表接口；17为撬装缓冲罐的泄压阀接口；18为撬装缓冲罐的排污口。

术语“防喷器”为同轴向依次连接的闸板防喷器、液压无损卡管防喷器和液压环形防喷器；

具体实施方式

如图1所示，本实用新型中借助通径19将闸板防喷器、液压无损卡管防喷器5和液压环形防喷器6在同一轴向上依次密封连接一体；所述通径的初始端与已打好的煤层孔相连，该通径内可容纳钻头、单流阀接头、钻杆等一类钻具。所述闸板防喷器1和所述液压无损卡管防喷器5间的所述通径上设有水泵接口3、设有压力表4的截止阀和与渣石分离器连接的管线7。

所述通径的首端与已打的煤层的孔相连；所述通径内侧可容纳钻具；所述钻具包括钻头、单流阀接头和钻杆。所述依次连接为密封连接，且位于同一轴向上。

所述闸板防喷器a包括全封闸板防喷器1-1和半封闸板防喷器1-2；所述全封闸板防喷器a的入口端位于所述钻头一侧；所述半封闸板防喷器1-2 的出口端位于所述液压无损卡管防喷器5的一侧。

所述渣石分离器通过管线与撬装缓冲罐连接。

在一个实施例中，如图2所示，所述渣石分离器为立式分离器；8 为渣石分离器的入口；9为渣石分离器的安全阀；10为渣石分离器的压力表接口；11为渣石分离器的出口；12为渣石分离器的排污口；所述渣石分离器出口 11的高度大于所述渣石分离器入口8的高度。

在一个实施例中，如图3所示，所述撬装缓冲罐为卧式罐；13为撬装缓冲罐的入口；14为撬装缓冲罐的补水口；15为撬装缓冲罐的安全阀；16 为撬装缓冲罐的压力表接口；17为撬装缓冲罐的泄压阀接口；18为撬装缓冲罐的排污口。

该撬装缓冲罐上下两侧分别设有撬装缓冲罐入口13和排污口18；其两端分别设有补水口14和泄压阀接口17，且所述撬装缓冲罐入口13的高度低于所述撬装缓冲罐的泄压阀17的高度。

操作时通过泥浆泵向钻杆钻具泵入水等钻井液体，建立循环驱动孔底马达高速旋转，实现钻进、冷却钻头并携带出煤屑；钻具头部安装有只允许钻井液体向孔内流动，而不能反向流动的，保证孔内压力不会从钻具内窜出的单流阀接头。

封闭井口的闸板防喷器a由全封闸板防喷器1-1和半封闸板防喷器1-2组成。其中全封闸板防喷器1-1和半封闸板防喷器1-2如图4和图5所示。

通径19内的无钻杆等钻具时可通过液压使两片闸板闭合，达到封闭井口的作用。

通径19内有钻杆等钻具时，通过液压作用使两片闸板闭合环抱住钻具，达到封闭钻具外部环形空间的作用；通径19内的压力低于设计压力时，经水泵接口3为所述通径19内自动补水至设计压力。通径19设有压力表4，当需检修或更换压力表时可关闭隔离阀。

通径19中游的液压无损卡管防喷器5供拆卸或连接钻具时使用，调节夹持压力保证钻具不被夹坏，又有足够的夹持力，防止钻具被通径内外的压差从通径19内顶出。

位于液压无损卡管防喷器5下游的液压环形防喷器6的内部结构如图1所示：图1的液压环形防喷器胶芯安装于环形防喷器腔体内，使通径19 内有无钻具，都可在液压下将胶芯挤向中部，达到密封井口的作用。

在本实用新型提供的装置中，主要用于钻孔时封闭钻具外部的环形空间。在胶芯抱紧钻具后，钻具仍能在通径19内旋转或沿轴向推进或退出的同时，但仍具有密封效果。由于与钻具尾端连接的高压软管与高压泥浆泵相连，所以实现了钻具内部和外部连接的环形空间与外界大气压隔离，使通径19内的压力可控。

所述液压无损卡管防喷器5与水泵接口3间的通径19设有与渣石分离器连接的管线7，该管线上设有高压隔离阀以用于必要时随时关闭通径19， 8为与管线7连接的渣石分离器入口，9为渣石分离器的安全阀，用于通过设定最大工作压力，保证渣石分离器安全工作。10为渣石分离器的压力表接口，设有隔离阀(示于附图1，与竖直的压力表接口10斜交，未标注号)，用于检修或更换压力表时使用，12为立式渣石分离器的排污口，安装有隔离阀，用于排出渣石分离器中沉淀的煤渣煤屑等杂质。位于立式渣石分离器右侧的出口11的高度高于该分离器左侧入口的高度，通过高压管线与卧式撬装缓冲罐入口13相连，经通过渣石分离器分离的液体进入此罐。撬装缓冲罐补水口14安装有隔离阀，与所述入口13同一端，但高度高于该入口13。正常工作时，撬装缓冲罐补水口14安装的隔离阀处于关闭位置，用于冲洗该缓冲罐等之用。15为该撬装缓冲罐的安全阀，预设定压力一般高于该罐右端定压泄压阀接口17的0.5MPa，当定压泄压阀接口17发生意外故障无法泄压，罐内压力持续上升到此安全阀设定压力时自动泄压，保证安全。位于该罐上侧设有压力表接口16接带隔离阀的排气管线，以便将可能积存于该缓冲罐上侧的瓦斯气体排放入煤矿瓦斯抽放管道中。设于该卧式撬装罐右端的定压泄压阀17的设定压力即为该撬装缓冲罐的工作压力，当该罐内压力高于设定压力时自动泄压，低于设定压力时自动复位关闭。位于该卧式撬装缓冲罐右端下侧18为缓冲罐的排污口，安装有隔离阀，用于排除少量可能沉积于缓冲罐内的煤屑等杂质。

工作时本实用新型提供的装置，通过所述环形防喷器6封闭钻具与所述通径19间的环形空间的压力，进而通过钻具内安装的单流阀封闭钻具内单流阀前后的压力，和通过位于所述卧式撬装缓冲器右端的定压泄压阀17实现对缓冲罐内压力的控制。

为维持通径19的内压力始终平衡于煤层压力，当通径19的内压低于设计压力时，经由与给水泵接口3相连的通径19给通径19自动补偿压力；当通径19的内压高于设计压力时，由于通径19经与与渣石分离器连接的管线7 与渣石分离器连接，渣石分离器经管线将其位于底部的渣石分离器排污口12与撬装缓冲罐入口13相连，在立式渣石分离器和卧式撬装缓冲罐内压力随之升高且高于撬装缓冲罐泄压阀接口17的设定压力时，撬装缓冲罐泄压阀接口17自动打开将压力释放至低于设定压力，并自动复位关闭。

以此，整套装置内压力始终处于动态平衡的状态中。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种煤矿巷道带压钻孔用装置，所述装置包括用通径依次连接的闸板防喷器、液压无损卡管防喷器和液压环形防喷器，其特征在于，所述闸板防喷器和所述液压无损卡管防喷器间的所述通径上设有水泵、设有压力表的截止阀和与渣石分离器连接的管线。

2.如权利要求1所述的煤矿巷道带压钻孔用装置，其特征在于，所述通径的首端与煤层已打的孔相连；所述通径内侧可容纳钻具；所述钻具包括钻头、单流阀接头和钻杆；所述依次连接为密封连接，且位于同一轴向上。

3.如权利要求2所述的煤矿巷道带压钻孔用装置，其特征在于所述闸板防喷器包括全封闸板防喷器和半封闸板防喷器；所述全封闸板防喷器的入口端位于所述钻头一侧；所述半封闸板防喷器的出口端位于所述液压无损卡管防喷器一侧。

4.如权利要求1所述的煤矿巷道带压钻孔用装置，其特征在于，所述渣石分离器通过管线与撬装缓冲罐连接。

5.如权利要求4所述的煤矿巷道带压钻孔用装置，其特征在于，所述渣石分离器为立式分离器；所述渣石分离器的上下两端分别设有与安全阀入口连接的安全阀口和排污口；所述渣石分离器的侧壁设有进口和出口；所述出口在渣石分离器上的高度大于所述进口的高度；所述渣石分离器的上侧设有压力表。

6.如权利要求4所述的煤矿巷道带压钻孔用装置，其特征在于，所述撬装缓冲罐为卧式罐；所述撬装缓冲罐的上下两侧分别设有安全阀口和排污口；所述撬装缓冲罐的两端分别设有补水口和出水口，且所述补水口的高度低于所述出水口；所述撬装缓冲罐的上侧设有压力表。