专利名称：一种煤层安全钻进防喷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种煤层安全钻进的防喷装置。具体指使用在突出煤层钻进时，有效防止喷孔或者钻孔突出造成的安全隐患，尤其对于钻进造成瓦斯超限问题进行有效遏制。
背景技术：
近年来，矿井开采向深部发展，随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤层瓦斯压力增大，造成瓦斯事故频发，已成为制约煤矿安全状况好转的瓶颈。因此，瓦斯治理是当前煤矿安全工作的首要任务，该问题亟待解决。瓦斯治理的十二字方针“先抽后采、监测监控、以风定产”反映了煤矿瓦斯防治的客观规律和基本要求，凝聚了血的教训，是煤矿安全生产实践经验的概括和总结。特别是“先抽后采”，对防范瓦斯事故具有釜底抽薪、源头治本的作用，是煤矿安全生产的基础性、关键性措施，所以煤层钻进施工的安全性随之被 广泛关注。无论干法钻孔还是湿法钻孔在钻进过程中多会出现严重的喷孔现象，甚至发生钻孔突出事故，针对这些安全隐患国内外科研人员和现场工作人员都进行了深入的研究，取得了一些可喜的成绩，但是传统的防喷装置经常出现因密封性不良造成的安全问题。特别针对三棱钻杆等钻具密封性不良的现象更为突出。
实用新型内容煤层安全钻进防喷装置，主要由封孔装置、气水渣分离通道、随钻旋转装置、气水渣分离器四部分组成。钻孔内部安置封孔装置，其外周是封孔套管和钻孔壁面之间起密封作用的扩张式胶筒结构，封孔装置的尾部连接气水渣分离通道，分离通道是主套管与旁路组成的三通结构，主套管供钻杆穿过，主套管上设置停钻保护装置，旁路接入气水渣分离器，主套管端部设置随钻旋转装置，随钻旋转装置是三层结构，外层为壳体，壳体内层镶嵌轴承，轴承内层镶嵌钻杆套筒，套筒内部与钻杆之间安放密封垫。本实用新型发明可在钻进时使喷出的煤粉和瓦斯进入设置的系统内，解决传统的防喷装置对于各类型钻杆，特别是三棱钻杆密封不严的问题，从而消除钻孔喷孔或钻孔突出带来的瓦斯超限等安全隐患。本实用新型中的封孔装置，是钢体套管外包裹扩张式胶筒结构，可使用补气的方法使胶筒膨胀，达到封孔的效果，胶筒结构卸压后可以对装置快速回收。本实用新型中的气水渣分离通道，是分离通道是主套管与旁路组成的三通结构，旁路组成在主套管上呈向后方向设置。本实用新型中的气水渣分离通道，是在主套管上设置停钻保护装置，停钻保护装置是简易抽插装置，在开钻进钻杆时提起以便钻杆通过，在停钻退完钻杆时插下以阻止煤粉和瓦斯喷出。本实用新型中的随钻旋转装置，是三层结构设置装置，最外层为装置壳体，通过法兰盘与分离通道连接，二层为镶嵌在壳体内的轴承，三层为镶嵌在轴承内层的三棱钻杆套筒。[0008]本实用新型中的随钻旋转装置，其特征是钻杆套筒可以拆卸，钻杆套筒的形状、大小依据钻杆规格设置。使用三棱钻杆时，钻杆套筒选择相应的三棱钻杆套筒，使用圆柱光面钻杆或麻花钻杆时，钻杆套筒选用圆柱形套筒。本实用新型中的随钻旋转装置，是钻杆套筒与钻杆之间安置密封垫。本实用新型中的气水渣分离器，是装置顶盖设置进水阀门，在气水渣分离器内液面无法淹没进料口时适量补充水。在气水渣分离器底部设置一倒放着的S形状出料口装置。本实用新型中的出料口装置，在与气水渣分离器主容器连接端的管底部设置防堵排渣口。优选在与气水渣分离器主容器连接端的管底部设置防堵排渣口下设置快速抽插式阀门。 更优选在出料口装置尾部的水渣出口上设置流量调节阀门。本实用新型中的煤层安全钻进防喷装置，是与金属钻具产生摩擦撞击的部件都采用本安型材料，扩张式胶筒与密封垫采用抗静电阻燃材料制作。本实用新型可在钻进时使喷出的煤粉和瓦斯进入设置的系统内，解决传统的防喷装置对于三棱钻杆密封不严的问题，从而消除钻孔喷孔或钻孔突出带来的瓦斯超限等安全隐患。
图I为本使用新型安全钻进防喷装置系统示意图。图2三棱钻杆随钻旋转装置装配示意图。图3圆柱光面和麻花钻杆随钻旋转装置装配示意图。图中标号1封孔装置、2气水渣分离通道、3随钻旋转装置、4扩张式胶筒、5主套管、6随钻旋转装置壳体、、8密封垫、9轴承、10旁路组成、11气水渣分离装置、12进料口、13出气口、14防堵阀门、15流量调节装置、16水渣出口、17法兰盘、18连接用螺栓、19停钻保护装置、20进水阀门、21防堵排渣口、22出料口装置。
具体实施方式
本实用新型的煤层安全钻进防喷装置，主要由封孔装置I、气水渣分离通道2、随钻旋转装置3、气水渣分离器11四部分组成。钻孔内部安置封孔装置1，其外周是封孔套管和钻孔壁面之间起密封作用的扩张式胶筒结构4，封孔装置的尾部连接气水渣分离通道2，分离通道2是主套管5与旁路组成10的三通结构，主套管5供钻杆穿过，主套管5上设置停钻保护装置19，旁路10接入气水渣分离器11，主套管端部设置随钻旋转装置3，随钻旋转装置是三层结构，外层为壳体6，壳体6内层镶嵌轴承9，轴承内层镶嵌钻杆套筒7，套筒内部与钻杆之间安放密封垫8。本实用新型发明可在钻进时使喷出的煤粉和瓦斯进入设置的系统内，解决传统的防喷装置对于各类型钻杆，特别是三棱钻杆密封不严的问题，从而消除钻孔喷孔或钻孔突出带来的瓦斯超限等安全隐患。所述的封孔装置1，是钢体套管外包裹扩张式胶筒结构4，可使用补气的方法使胶筒膨胀，达到封孔的效果，胶筒结构4卸压后可以对装置快速回收。[0022]所述的气水渣分离通道2，是分离通道2是主套管5与旁路组成10的三通结构，旁路组成10在主套管5上呈向后方向设置。所述的气水渣分离通道2，是在主套管5上设置停钻保护装置19，停钻保护装置19是简易抽插装置，在开钻进钻杆时提起19以便钻杆通过，在停钻退完钻杆时插下19以阻止煤粉和瓦斯喷出。 所述的随钻旋转装置3，是三层结构设置装置，最外层为装置壳体6，通过法兰盘与分离通道2连接，二层为镶嵌在壳体内的轴承9，三层为镶嵌在轴承内层的三棱钻杆套筒7。所述的随钻旋转装置3，是钻杆套筒7可以拆卸，钻杆套筒的形状、大小依据钻杆规格设置。使用三棱钻杆时，钻杆套筒选择相应的三棱钻杆套筒，使用圆柱光面钻杆或麻花钻杆时，钻杆套筒选用圆柱形套筒。所述的随钻旋转装置3，是钻杆套筒7与钻杆之间安置密封垫8。所述的气水渣分离器11，是装置顶盖设置进水阀门20，在气水渣分离器11内液面无法淹没进料口 12时适量补充水。所述的气水渣分离器11，是在气水渣分离器底部设置一倒放着的S形状出料口装置22。所述的出料口装置22，在与气水渣分离器主容器连接端的管底部设置防堵排渣口21。所述的出料口装置22，在与气水渣分离器主容器连接端的管底部设置防堵排渣口21下设置快速抽插式阀门14。所述的出料口装置22，在出料口装置22尾部的水渣出口 16上设置流量调节阀门15。本煤层安全钻进防喷装置，与金属钻具产生摩擦撞击的部件都采用本安型材料，扩张式胶筒与密封垫采用抗静电阻燃材料制作。本实用新型的实施步骤如下I、根据钻杆类型、大小选用合适的钻杆套筒7，组装随钻旋转装置3，钻杆套筒7和钻杆之间安置密封垫8 ；2、施工时首先施工一段适合封孔装置安装的的大孔，孔的长度由封孔装置I确定。3、将完成预装的防喷装置的封孔装置部分送入钻孔内，摆正旁路10位于整个装置的下方，对封孔装置的扩张式胶筒进行补气完成封孔作业；4、通过旁路10的高压软管连接气水渣分离器11的进料口 12 ；5、气水渣分离器11的出气口 13接入抽放系统；6、提起停钻保护装置19 ；7、开钻初，关闭气水渣分离器11底部阀门14、15 ；8、等气水渣分离器11容器内的液面淹没进料口 12下部出口时，打开底部调节阀门15，调节流量调节装置使进料口 12的流量始终与水渣出口 16流量相当，既不使进料口下部出口露出液面，也不使液面淹过出气口 13;9、如果在施工过程中出料口装置22被煤渣堵塞，打开阀门14排除煤渣；[0043]10、涌出的瓦斯气体经过分离后从出气口 13抽入瓦斯抽放系统内；11、完钻后,退出钻杆后,关闭停钻保护装置19 ；12、在喷孔不严重时，只需卸掉封孔装置I的扩张式胶筒4的压力即 可实现各部件的快速回收。
权利要求1.一种煤层安全钻进防喷装置，其特征是主要由封孔装置(I)、气水渣分离通道(2)、随钻旋转装置(3)、气水渣分离器(11)四部分组成；钻孔内部安置封孔装置(1)，其外周是封孔套管和钻孔壁面之间起密封作用的扩张式胶筒结构(4)，封孔装置的尾部连接气水渣分离通道(2)，分离通道(2)是主套管(5)与旁路(10)组成的三通结构，主套管(5)供钻杆穿过，主套管(5 )上设置停钻保护装置(18 )，旁路(10 )接入气水渣分离器(11)，主套管端部设置随钻旋转装置(3)，随钻旋转装置是三层结构，外层为壳体(6)，壳体(6)内层镶嵌轴承(9)，轴承内层镶嵌钻杆套筒(7)，套筒内部与钻杆之间安放密封垫(8)。
2.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于所述的封孔装置(I)是钢体套管外包裹扩张式胶筒结构(4)，可使用补气的方法使胶筒膨胀，达到封孔的效果，胶筒结构(4)卸压后可以对装置快速回收。
3.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于所述的气水渣分离通道(2)是主套管(5)与旁路(10)组成的三通结构，旁路(10)在主套管(5)上呈向后方向设置。
4.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于在主套管(5)上设置停钻保护装置(19)，停钻保护装置(19)是简易抽插装置，在开钻进钻杆时提起停钻保护装置(19)以便钻杆通过，在停钻退完钻杆时插下停钻保护装置(19)以阻止煤粉和瓦斯喷出。
5.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于所述的随钻旋转装置(3)为三层结构设置装置，最外层为装置壳体(6)，通过法兰盘与分离通道(2)连接，二层为镶嵌在壳体内的轴承(9)，三层为镶嵌在轴承内层的三棱钻杆套筒(7)。
6.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于所述的气水渣分离器(11)，装置顶盖设置进水阀门(20 )，在气水渣分离器(11)内液面无法淹没进料口( 12 )时适量补充水。
7.根据权利要求I所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于所述的气水渣分离器(11)是在气水渣分离器底部设置一倒放着的S形状出料口装置(22 )。
8.根据权利要求7所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于在与气水渣分离器主容器连接端的管底部设置防堵排渣口(21)。
9.根据权利要求7所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于在防堵排渣口(21)下设置快速抽插式阀门(14)。
10.根据权利要求7所述的煤层安全钻进防喷装置，其特征在于在出料口装置(22)尾部的水渣出口( 16)上设置流量调节阀门(15)。
专利摘要一种煤层安全钻进防喷装置，主要是由封孔装置、气水渣分离通道、随钻旋转装置、气水渣分离器四部分组成。钻孔内部安置封孔装置，其外周是封孔套管和钻孔壁面之间起密封作用的扩张式胶筒结构，封孔装置的尾部连接气水渣分离通道，分离通道是由主套管与旁路组成的三通结构，主套管供钻杆穿过，主套管上设置停钻保护装置，旁路接入气水渣分离器，主套管端部设置随钻旋转装置，随钻旋转装置是三层结构，外层为壳体，壳体内层镶嵌轴承，轴承内层镶嵌钻杆套筒，钻杆套筒内部与钻杆之间安放密封垫。本实用新型可在钻进时使喷出的煤粉和瓦斯进入设置的系统内，解决传统的防喷装置对于各类型钻杆，特别是三棱钻杆密封不严的问题，从而消除钻孔喷孔或钻孔突出带来的瓦斯超限等安全隐患。
文档编号E21F7/00GK202544799SQ20122014803
公开日2012年11月21日 申请日期2012年4月10日 优先权日2012年4月10日
发明者丁建础, 徐柳, 李宁, 杨程涛, 贾金才, 陈涛, 陶云奇 申请人:河南煤业化工集团研究院有限责任公司