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鉆沖護一體化系統(tǒng)及方法

753   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:重慶大學(xué)  
2023-11-08 10:44:40
1.本發(fā)明涉及煤礦瓦斯防治領(lǐng)域,特別涉及一種鉆沖護一體化系統(tǒng)及方法。 背景技術(shù): 2.近年來,隨著我國煤炭資源開采逐漸向深部延伸,以煤與瓦斯突出為主的災(zāi)害頻發(fā),瓦斯作為制約煤炭高效抽采的關(guān)鍵因素,給礦井安全埋下了較大隱患。目前,水力沖孔技術(shù)作為瓦斯災(zāi)害防治的較為有效的措施,尤其在高瓦斯、松軟低透煤層瓦斯防治中的應(yīng)用更為廣泛。該技術(shù)主要作用在于能夠利用高壓水射流沿鉆孔的工作面前方煤體沖出一定的孔道,從而增加了宏觀裂隙數(shù)量,為煤體的增透和瓦斯的運移創(chuàng)造了有效條件,進一步提升煤層瓦斯抽采效率。然而,由于碎軟煤層的地質(zhì)條件較為復(fù)雜,主要表現(xiàn)為煤體破碎、滲透性差,瓦斯含量和瓦斯壓力高,抽采難度大,治理成本高。因而在瓦斯壓力、地應(yīng)力的雙重作用下鉆孔容易坍塌,現(xiàn)有鉆孔失穩(wěn)坍塌防控技術(shù)的實施缺乏針對性,這極大地降低了瓦斯抽采量,嚴重制約了煤礦安全生產(chǎn)。 3.因此,對于基于煤與瓦斯突出煤層的治理,亟需開發(fā)一種較為有效的水力沖孔沖護一體化系統(tǒng)及方法。 技術(shù)實現(xiàn)要素: 4.本發(fā)明的目的是提供一種鉆沖護一體化系統(tǒng)及方法,以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。 5.為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的,一種鉆沖護一體化系統(tǒng),包括水力沖孔鉆具子系統(tǒng)和護孔子系統(tǒng)。 6.所述水力沖孔鉆具子系統(tǒng)包括高壓水辮、水箱、乳化泵站、卸壓閥、密封鉆桿、高壓軟管、鉆頭、鉆機和流量計。 7.所述密封鉆桿整體為中空圓管。所述鉆頭上設(shè)有供高壓水射出的軸向噴嘴。所述鉆頭安裝在密封鉆桿的首端。所述鉆頭的中心孔道與密封鉆桿的內(nèi)腔連通。所述高壓水辮的輸入端與乳化泵站通過高壓管路連接,輸出端與密封鉆桿的尾端連接。所述高壓管路上布置有卸壓閥和流量計。鉆機夾持密封鉆桿,帶動密封鉆桿旋轉(zhuǎn)并鉆入煤巖層中。所述鉆頭在密封鉆桿的旋轉(zhuǎn)帶動下自軸旋轉(zhuǎn)。水通過乳化泵站和高壓水辮進入密封鉆桿的內(nèi)腔。水經(jīng)過內(nèi)腔送入鉆頭。所述軸向噴嘴形成高壓水射流對前方煤巖體進行沖擊。煤巖體經(jīng)受高壓水射流沖擊而破碎或者由鉆頭研磨破碎。 8.所述護孔子系統(tǒng)包括環(huán)狀囊袋、前端固定裝置、氣瓶和注氣管。 9.所述前端固定裝置具有支撐鉤爪。所述支撐鉤爪采用壓簧結(jié)構(gòu)。所述前端固定裝置布置在鉆頭的中心孔道中。所述前端固定裝置的支撐鉤爪與中心孔道的內(nèi)壁卡合。 10.所述環(huán)狀囊袋采用橡膠材料制成。所述環(huán)狀囊袋通過注氣管與氣瓶聯(lián)通。在非工作狀態(tài)下,呈緊縮狀態(tài)的環(huán)狀囊袋套
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