基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法技术

本发明专利技术涉及基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，S1：在抽采钻孔的位置，将施工装置装配完毕，调整螺旋钻杆的高度及水平位置；S2：开启钻机，同时开启液压泵站；S3：待钻进至螺旋钻杆快完全进入钻孔内后，关闭钻机，并拆除螺旋钻杆与动力输出轴的连接，添加新的螺旋钻杆后，再次开启钻机进行钻进；重复步骤S2～S3，直至钻进至设计深度后，即可关闭钻机，退出螺旋钻杆与钻头；S4：待瓦斯抽采钻孔施工完毕后，随即与煤矿井下的瓦斯抽采管道连接实施瓦斯抽采作业；S5：而后，调节动力输出轴的水平位置，使其移动至设计的下一钻孔的位置后，重复S1～S4，直至该回采工作面沿煤层走向方向上的所有密集平行钻孔施工完毕。走向方向上的所有密集平行钻孔施工完毕。走向方向上的所有密集平行钻孔施工完毕。

【技术实现步骤摘要】
基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法


[0001]本专利技术属于煤矿安全
，涉及一种基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法。

技术介绍

[0002]瓦斯是矿井安全生产的主要威胁之一，其是以甲烷为主要成分的可燃性气体，以吸附和游离的形态赋存于煤层或围岩内。我国主要采用煤层抽采的方式实施矿井瓦斯灾害治理，其是通过钻机在煤层内施工钻孔，而后将钻孔与煤矿井下的瓦斯抽采管道连接，使得煤层内的瓦斯气体经由钻孔进入到瓦斯抽采管道中，而后由安设于地面的瓦斯抽采泵站抽出。
[0003]随着科学技术的发展，先进的大功率定向钻进工艺已大面积应用于我国煤矿井下。但由于我国煤层瓦斯地质条件复杂，例如西南地区的多数矿井实际并不具备大功率定向钻进工艺的应用条件。故仍采用传统的沿煤层的走向方向布置密集平行钻孔的方法。该情况下，需在施工完毕钻孔后随即挪动钻机的位置，故该种钻孔的布置形式实际使得钻机挪动的劳动强度增大。
[0004]此外，我国部分矿区的厚及特厚煤层条件适宜于施工长距离的定向钻孔，但由于煤层厚度大，且煤层内往往存在夹矸，故致使单纯的长距离定向钻孔的抽采效果欠佳，大多存在不同程度上的抽采盲区。因此，大多数该类矿井仍应用钻机在厚及特厚煤层的顺槽内施工密集平行钻孔，同样该种情况下的瓦斯治理工程亦存在钻机挪动频次高的问题。
[0005]综上所述，针对煤层瓦斯赋存条件复杂的矿井，研发某种适宜于该种地质条件，且挪动频次低的钻孔施工工艺，进一步开展矿井瓦斯抽采作业是我国煤矿安全领域亟需解决的关键技术问题之一。此外，针对存在夹矸的厚及特厚煤层普遍存在的抽采盲区问题，研究适宜于该种条件的钻孔布置形式，并提出与之配套的先进钻进工艺亦是当前煤矿安全工作者需解决的又一技术难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种能够解决上述问题的基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，包括以下步骤：
[0009]S1：在待施工瓦斯抽采钻孔的位置，将施工装置装配完毕，施工装置包括位于支撑架一上的动力输入轴，动力输入轴通过传动结构与动力输出轴传动连接，动力输出轴与螺旋钻杆的尾部固定连接，螺旋钻杆的头部固定连接有钻头，动力输出轴的位置能够在水平方向和高低方向上进行调节以满足不同高度和位置的密集钻孔，随即将钻机的夹持装置与动力输入轴进行连接；调整螺旋钻杆的高度及水平位置，使钻孔的位置参数满足设计要求；
[0010]S2：开启钻机，钻机将旋转运动传递至动力输入轴，螺旋钻杆带动钻头进行工作，
同时开启液压泵站，动力输入轴和动力输出轴能够在液压泵站的带动下朝向钻孔运动，螺旋钻杆与钻头在旋转的过程中，逐步进入至煤体；
[0011]S3：待钻进至螺旋钻杆快完全进入钻孔内后，关闭钻机，并开启液压泵站，使得动力输入轴与动力输出轴、螺旋钻杆与钻头整体向钻孔孔口方向移动，而后拆除螺旋钻杆与动力输出轴的连接，添加新的螺旋钻杆后，再次开启钻机进行钻进；重复步骤S2～S3，直至钻进至设计深度后，即可关闭钻机，退出螺旋钻杆与钻头；
[0012]S4：待瓦斯抽采钻孔施工完毕后，随即与煤矿井下的瓦斯抽采管道连接实施瓦斯抽采作业；
[0013]S5：而后，调节动力输出轴的水平位置，使其移动至设计的下一钻孔的位置后，重复S1～S4，直至该回采工作面沿煤层走向方向上的所有密集平行钻孔施工完毕。
[0014]进一步的，还包括步骤：S6，当煤层属于厚及特厚煤层时，设计环形分布形式的环形分布钻孔实施煤层瓦斯抽采。
[0015]进一步的，步骤S6中，将该回采工作面需施工的所有环形分布钻孔的瓦斯抽采钻孔视作为为5层分布的密集平行钻孔；施工时，依据S1～S5的步骤实施，每施工完毕一层密集平行钻孔后，调整动力输出轴的高度，再次施工下一层的密集平行钻孔。
[0016]进一步的，动力输出轴上设置有定位滑块，动力输出轴设置在定位滑块的下部，动力输出轴穿过定位滑块与定位滑块之间通过轴承连接，定位滑块的上部开有水平的传动孔，传动孔的轴线与动力输出轴的轴线垂直，丝杆穿过传动孔，丝杆与传动孔螺纹配合，丝杆下方设置有定位滑块的平行移动轨道。
[0017]进一步的，丝杆的两端分别通过轴承固定座二固定在支撑架二上，支撑架二位于液压升降平台二上，支撑架二能够在液压升降平台二上在钻孔的方向上往复移动，步骤S5中通过调节液压升降平台二实现动力输出轴的高度调节。
[0018]进一步的，支撑架二与液压升降平台二通过滑轨连接，支撑架二与液压泵站连接，液压泵站为支撑架二提供动力，通过调节液压升降平台二实现动力输出轴的高度调节。
[0019]进一步的，丝杆下方的轴承固定座二的侧部对称的固定有一对限位杆，限位杆位于动力输出轴的上方，定位滑块位于两个限位杆之间，两个限位杆之间的空间为平行移动轨道。
[0020]进一步的，丝杆的一端固定有调节手柄，步骤S5中摇动调节手柄使定位滑块在丝杆的轴向方向上移动，待动力输出轴移动至设计的下一钻孔的位置后，随即停止摇动调节手柄。
[0021]进一步的，传动结构包括固定在动力输入轴尾端上的左侧三叶旋转传递桨叶和固定在动力输出轴前端的右侧三叶旋转传递桨叶，左侧三叶旋转传递桨叶和右侧三叶旋转传递桨叶之间通过中间的活动三叶旋转传递桨叶进行连接，三叶旋转传递桨叶的三片桨叶为对称分布，且每片桨叶的顶端设置有铰接单元，活动三叶旋转传递桨叶上的叶片的两侧均设置有铰接单元用于与对应侧的三叶旋转传递桨叶连接，左侧三叶旋转传递桨叶和活动三叶旋转传递桨叶、右侧三叶旋转传递桨叶和活动三叶旋转传递桨叶之间对应的铰接单元之间分别通过与其铰接的连接杆连接。
[0022]进一步的，步骤S1中，支撑架一与液压升降平台一通过滑轨连接，支撑架一与液压泵站连接，液压泵站为支撑架一提供动力，通过调节液压升降平台一实现动力输入轴的高
度调节。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)本专利技术通过万向传动节将辅助装置与钻机进行连接，在丝杆允许的滑块最大行程范围内可施工多个瓦斯抽采钻孔，大幅度的减少了钻机挪动的频次；降低了现场作业人员的劳动强度，具有极为显著的技术效益；
[0025](2)本专利技术针对厚及特厚煤层往往存在抽采盲区的问题，通过调节液压升降平台实现环形分布瓦斯抽采钻孔的施工，进而消除厚及特厚煤层内存在夹矸层对瓦斯抽采效果影响的问题，可提高矿井的瓦斯抽采效果，切实保障煤炭的安全可持续供给，具有极为显著的经济效益。
[0026]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0027]为了使本专利技术的目的、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在待施工瓦斯抽采钻孔的位置，将施工装置装配完毕，施工装置包括位于支撑架一(1)上的动力输入轴(2)，动力输入轴(2)通过传动结构与动力输出轴(3)传动连接，动力输出轴(3)与螺旋钻杆(4)的尾部固定连接，螺旋钻杆(4)的头部固定连接有钻头，动力输出轴(3)的位置能够在水平方向和高低方向上进行调节以满足不同高度和位置的密集钻孔，随即将钻机的夹持装置与动力输入轴(2)进行连接；调整螺旋钻杆(4)的高度及水平位置，使钻孔的位置参数满足设计要求；S2：开启钻机，钻机将旋转运动传递至动力输入轴(2)，螺旋钻杆(4)带动钻头进行工作，同时开启液压泵站(17)，动力输入轴(2)和动力输出轴(3)能够在液压泵站(17)的带动下朝向钻孔运动，螺旋钻杆(4)与钻头在旋转的过程中，逐步进入至煤体；S3：待钻进至螺旋钻杆(4)快完全进入钻孔内后，关闭钻机(13)，并开启液压泵站(17)，使得动力输入轴(2)与动力输出轴(3)、螺旋钻杆(4)与钻头整体向钻孔孔口方向移动，而后拆除螺旋钻杆(4)与动力输出轴(3)的连接，添加新的螺旋钻杆(4)后，再次开启钻机(13)进行钻进；重复步骤S2～S3，直至钻进至设计深度后，即可关闭钻机(13)，退出螺旋钻杆(4)与钻头；S4：待瓦斯抽采钻孔施工完毕后，随即与煤矿井下的瓦斯抽采管道连接实施瓦斯抽采作业；S5：而后，调节动力输出轴(3)的水平位置，使其移动至设计的下一钻孔的位置后，重复S1～S4，直至该回采工作面沿煤层走向方向上的所有密集平行钻孔(15)施工完毕。2.根据权利要求1所述的基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于，还包括步骤：S6，当煤层属于厚及特厚煤层(16)时，设计环形分布形式的环形分布钻孔(161)实施煤层瓦斯抽采。3.根据权利要求2所述的基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：步骤S6中，将该回采工作面需施工的所有环形分布钻孔(161)的瓦斯抽采钻孔视作为为5层分布的密集平行钻孔；施工时，依据S1～S5的步骤实施，每施工完毕一层密集平行钻孔后，调整动力输出轴(3)的高度，再次施工下一层的密集平行钻孔。4.根据权利要求1所述的基于平行轴传动的密集钻孔施工及抽采煤层瓦斯的方法，其特征在于：动力输出轴(3)上设置有定位滑块(5)，动力输出轴(3)设置在定位滑块(5)的下部，动力输出轴(3)穿过定位滑块(5)与定位滑块(5)之间通过轴承连接，定位滑块(5)的上部开有水平的传动孔(51)，传动孔(51)的轴线与动力输出轴(3)的轴线垂直，丝杆(6)穿过传...

【专利技术属性】
技术研发人员：程波，刘永亮，冯云飞，骆铁楠，王巍，刘辉，张仰强，申凯，戴林超，
申请(专利权)人：安标国家矿用产品安全标志中心有限公司健康医疗大数据西部研究院，
类型：发明
国别省市：