穿層鉆孔內(nèi)水力沖孔與預裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及穿層鉆孔內(nèi)水力沖孔與預裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國能源資源具有“富煤、貧油、少氣”的賦存特征。在能源工業(yè)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)BP英國石油公司報告，2013年我國能源消費結(jié)構(gòu)持續(xù)改進，煤炭消費量占一次能源消費總量的67.5%，創(chuàng)歷史新低，但高出世界目前平均水平近40個百分點。因此，在今后相當長的時間里，煤炭依舊我國的主要能源，保證煤礦安全生產(chǎn)是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展重要保障。由于國內(nèi)95%的煤礦開采是井下作業(yè)，煤層賦存條件復雜，大部分礦井進入了深部開采時期。煤層埋深的增加使煤層中的地應力增大、瓦斯含量與瓦斯壓力也在不斷增大以及煤層及圍巖的透氣性減小，從而增加了煤層的煤與瓦斯突出的隱患。據(jù)統(tǒng)計，全國95%以上的高瓦斯和突出礦井開采的煤層屬于低透氣性煤層，導致瓦斯抽采影響范圍小、衰減速度快、抽采難度大，而且大多數(shù)礦井區(qū)域內(nèi)不具備保護層開采條件，常規(guī)瓦斯抽采技術(shù)無法有效解決增大煤儲層滲透性的難題，直接造成礦井瓦斯抽采率低下，“鉆、抽、采、掘”比例失衡。因此需要采取一定的卸壓增透措施，增加煤層透氣性，提高瓦斯抽放效果，能夠有效地減少采掘工作面突出事故的發(fā)生。
[0003]針對上述問題，國內(nèi)外煤炭科研人員進行了廣泛的試驗與研究，目前主要采取煤層內(nèi)卸壓增透方法。層內(nèi)卸壓增透方法有超前排放鉆孔、深淺孔控制爆破、煤層注水、水力壓裂、水力擠出、水力割縫、水力沖孔等。但這些單一的方法多數(shù)存在鉆孔施工工程量大、施工工序復雜和工程投入高、有效影響范圍小、抽采時間長等問題，因此需要采取其他更為有效地卸壓增透方法，擴大鉆孔有效影響范圍，提高本煤層瓦斯抽采效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種施工工程量小、施工程序簡單、有效影響范圍大并且抽采效率高的穿層鉆孔內(nèi)水力沖孔與預裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:穿層鉆孔內(nèi)水力沖孔與預裂爆破聯(lián)合增透抽采系統(tǒng)，包括均設在煤礦井下抽采巷內(nèi)的水力沖孔裝置、預裂爆破裝置和瓦斯抽采裝置，抽采巷頂部自下而上依次為煤層底板、煤儲層和煤層頂板，煤層底板上交錯布置若干爆破鉆孔和沖孔鉆孔;爆破鉆孔與相鄰沖孔鉆孔之間的距離為3-6m，水力沖孔裝置的作業(yè)端伸入到?jīng)_孔鉆孔內(nèi)，預裂爆破裝置的作業(yè)端伸入到爆破鉆孔內(nèi)；沖孔鉆孔沖孔后以及爆破鉆孔爆破后，瓦斯抽采裝置的抽采端伸入到?jīng)_孔鉆孔和爆破鉆孔內(nèi)；
水力沖孔裝置包括鉆探機、鉆桿、鉆頭、高壓注水栗和水煤氣分離器，鉆桿上端為出水口，鉆桿下端為進水口，高壓注水栗的出水口與鉆桿進水口連接，鉆桿下端與鉆探機的動力輸出端連接，鉆桿上端伸入到?jīng)_孔鉆孔內(nèi)并與鉆頭固定連接，沖孔鉆孔口處密封設有瓦斯粉塵斂集器，瓦斯粉塵斂集器通過管道與水煤氣分離器入口連接，水煤氣分離器包括收集器箱體、一級過濾裝置、二級過濾裝置和兩個阻煤擋板;一級過濾裝置、二級過濾裝置和兩個阻煤擋板均設置在收集器箱體內(nèi)部，收集器箱體為一相對密閉空間，收集器箱體頂部右側(cè)設有氣水渣混合物入口，收集器箱體頂部左側(cè)設有抽氣口，收集器箱體右下底部從上到下依次設有出水口、煤渣出口和煤泥出口 ；
預裂爆破裝置包括起爆器、引線和PVC管，爆破鉆孔口處設有鋼管，鋼管與爆破鉆孔之間密封填充有水泥砂漿，PVC管上端插入到鋼管中并伸入到爆破鉆孔內(nèi)部，PVC管上端填充有乳化炸藥，在乳化炸藥中沿軸向方向每隔Im設置有起爆雷管，PVC管在位于最后一個起爆雷管下方密封填充有炮泥，引線將起爆雷管串聯(lián)后從PVC管下端伸出；
瓦斯抽采裝置包括分支抽采管、總抽采管和瓦斯抽采設備，分支抽采管分別插入到?jīng)_孔鉆孔內(nèi)，總抽采管將所有分支抽采管并聯(lián)后與瓦斯抽采設備連接。
[0006]—級過濾裝置包括第一振動篩網(wǎng)機構(gòu)和第一動力驅(qū)動機構(gòu);第一振動篩網(wǎng)機構(gòu)位于收集器箱體內(nèi)上部，第一振動篩網(wǎng)機構(gòu)包括第一不銹鋼板和外型呈長方體結(jié)構(gòu)的第一金屬鋼骨架;第一金屬鋼骨架左側(cè)和右側(cè)均通過第一剛性彈簧連接有第一三角骨架緩沖板，第一剛性彈簧沿前后方向設有一排，兩個第一三角骨架緩沖板分別固定在收集器箱體上部內(nèi)壁的左側(cè)和右側(cè)且左側(cè)的第一三角骨架緩沖板位于右側(cè)的第一三角骨架緩沖板下方;第一金屬鋼骨架底部設有外型呈長方形的第一金屬濾網(wǎng)，第一金屬濾網(wǎng)右側(cè)邊沿緊鄰第一金屬鋼骨架底面右側(cè)邊沿，第一金屬濾網(wǎng)前側(cè)邊沿長度小于第一金屬鋼骨架底面前側(cè)邊沿，第一金屬濾網(wǎng)上設有位于氣水渣混合物入口正下方的第一橡膠緩沖板;第一不銹鋼板位于第一金屬濾網(wǎng)下方且第一不銹鋼板與第一金屬濾網(wǎng)平行設置，第一不銹鋼板的前側(cè)邊沿和后側(cè)邊沿均固定在收集器箱體內(nèi)壁上，第一不銹鋼板的左側(cè)與收集器箱體內(nèi)壁之間具有間隙；第一金屬鋼骨架底部左側(cè)和右側(cè)均轉(zhuǎn)動連接有第一滾輪，兩個第一滾輪均壓接在第一不銹鋼板上表面;第一不銹鋼板左側(cè)邊沿設有第一阻水擋板和緊鄰第一阻水擋板的第一通孔，第一通孔處連接有出水管一端，出水管的另一端從出水口伸出到收集器箱體外部;第一動力驅(qū)動機構(gòu)包括第一驅(qū)動電機和第一振動拉桿，第一驅(qū)動電機設置在收集器箱體內(nèi)部，第一驅(qū)動電機主軸鍵連接有第一驅(qū)動盤，第一金屬鋼骨架上設有第一固定座，第一振動拉桿一端鉸接在第一固定座上，第一振動拉桿另一端鉸接在第一驅(qū)動盤的偏心處；
二級過濾裝置包括第二振動篩網(wǎng)機構(gòu)和第二動力驅(qū)動機構(gòu);第二振動篩網(wǎng)機構(gòu)位于第一不銹鋼板下方，第二振動篩網(wǎng)機構(gòu)包括第二不銹鋼板和外型呈長方體結(jié)構(gòu)的第二金屬鋼骨架;第二金屬鋼骨架左側(cè)和右側(cè)均通過第二剛性彈簧連接有第二三角骨架緩沖板，第二剛性彈簧沿前后方向設有一排，兩個第二三角骨架緩沖板分別固定在收集器箱體內(nèi)壁的左側(cè)和右側(cè)且左側(cè)的第二三角骨架緩沖板位于右側(cè)的第二三角骨架緩沖板上方;第二金屬鋼骨架底部設有外型呈長方形的第二金屬濾網(wǎng)，第二金屬濾網(wǎng)左側(cè)邊沿緊鄰第二金屬鋼骨架底面左側(cè)邊沿，第二金屬濾網(wǎng)前側(cè)邊沿長度小于第二金屬鋼骨架底面前側(cè)邊沿，第二金屬濾網(wǎng)左側(cè)上表面設有第二橡膠緩沖板;兩個阻煤擋板位于第一金屬濾網(wǎng)與第二金屬濾網(wǎng)之間，兩個阻煤擋板前側(cè)邊沿和后側(cè)邊沿均固定在收集器箱體內(nèi)壁上，兩個阻煤擋板與收集器箱體內(nèi)壁之間形成上大下小的上下通透的錐形結(jié)構(gòu)，錐形結(jié)構(gòu)的上端口緊鄰第一金屬濾網(wǎng)左側(cè)邊沿，錐形結(jié)構(gòu)的下端口緊鄰第二金屬濾網(wǎng)且位于第二橡膠緩沖板的正上方;第二不銹鋼板位于第二金屬濾網(wǎng)下方且第二不銹鋼板與第二金屬濾網(wǎng)平行設置，第二不銹鋼板的前側(cè)邊沿和后側(cè)邊沿均固定在收集器箱體內(nèi)壁上，第二不銹鋼板的左側(cè)與收集器箱體內(nèi)壁之間具有間隙；第二金屬鋼骨架底部左側(cè)和右側(cè)均轉(zhuǎn)動連接有第二滾輪，兩個第二滾輪均壓接在第二不銹鋼板上表面;第二不銹鋼板右側(cè)邊沿設有第二阻水擋板和緊鄰第二