一种水射流钻机及煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法
阅读说明：本技术 一种水射流钻机及煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法 (Water jet drilling machine and coal seam feathery gas extraction drilling construction method ) 是由 李江涛 王宇鹍 仇海生 刘晓辉 孙文静 张红奎 马文伟 梁文勖 王魁军 于 2020-06-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种水射流钻机,包括钻机主体机械连接钻机内钻杆夹持器、钻机外钻杆夹持器,特点在于：钻机外钻杆夹持器侧设有360°方位标识盘,每节外钻杆端头外侧设有水射流喷嘴方向标识,外钻杆前端固定有柔性钻杆回转器,外部高压胶管经水辫连接的内钻杆连接柔性高压胶管,柔性高压胶管前端经柔性钻杆回转器段后连接水射流喷嘴。还公开了一种水射流钻机的煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法,可根据需要定向施工水射流羽状钻孔,扩大了抽采钻孔的瓦斯抽采范围,增加了卸压面积,特别适应低透气性硬煤层的瓦斯抽采,如无烟煤煤层瓦斯抽采,有效增加本煤层的瓦斯抽放效果。(The invention relates to a water jet drilling machine, which comprises a drilling machine main body which is mechanically connected with a drilling machine inner drill rod holder and a drilling machine outer drill rod holder, and is characterized in that: the side of a drill rod holder outside the drilling machine is provided with a 360-degree azimuth identification disc, the outer side of the end head of each section of outer drill rod is provided with a water jet nozzle direction identification, the front end of the outer drill rod is fixed with a flexible drill rod gyrator, an outer high-pressure rubber pipe is connected with a flexible high-pressure rubber pipe through an inner drill rod connected by a water braid, and the front end of the flexible high-pressure rubber pipe is connected with a water jet nozzle through a section of the flexible drill. The water jet flow feathered drill hole can be directionally constructed according to needs, the gas extraction range of the extraction drill hole is expanded, the pressure relief area is increased, the method is particularly suitable for gas extraction of a low-permeability hard coal seam, such as gas extraction of a anthracite coal seam, and the gas extraction and drainage effect of the coal seam is effectively improved.)
技术领域
本发明涉及水射流钻机及瓦斯抽采钻孔施工方法，特别涉及一种水射流钻机及煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法。
背景技术
提高低透气性煤层瓦斯抽放效果一直以来都是煤矿安全领域的一个重要方向和课题，传统的井下水力冲孔、水力造穴、水力疏松由于受淹没射流等的影响，卸压影响范围不大，效果达不到要求，水力压裂由于不能形成有效的压裂，提高煤层透气性，效果也不理想。煤矿井下本煤层钻孔超短半径径向回转技术可以在钻孔平面内左右两侧向内外按间隔4-10米(左右间隔)范围内钻出长度达20-50米的瓦斯流通通道(钻孔)，扩大钻孔的控制范围和卸压面积，提高煤层的透气性系数，有效地增大本煤层的瓦斯抽采效果。
穿层钻孔抽采瓦斯区域性防突措施，由于煤层透气性低等各方面原因，为达到“煤矿瓦斯抽采指标”的要求，有些矿区的钻孔间距已缩小到5×5米的网格，钻孔工程量大。
为有效地解决这一问题，产生采用一种可转弯钻进的水射流钻进方法，利用本煤层钻孔，在钻孔内的不同位置，向不用方向，进行煤层内水射流钻进，在煤层内形成一种羽状相互联系的钻孔，来有效地增大煤层的透气性系数，提高瓦斯抽采效果的方法。但目前，缺少相应定向的水射流钻机，煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法无法实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种水射流钻机及煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法，克服现有技术缺陷，扩大抽采钻孔的瓦斯抽采范围，增加卸压面积。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水射流钻机，包括钻机主体机械连接钻机内钻杆夹持器、钻机外钻杆夹持器，特点在于：钻机外钻杆夹持器侧设有360°方位标识盘，每节外钻杆端头外侧设有水射流喷嘴方向标识，外钻杆前端固定有柔性钻杆回转器，外部高压胶管经水辫连接的内钻杆连接柔性高压胶管，柔性高压胶管前端经柔性钻杆回转器段后连接水射流喷嘴。
其中：柔性钻杆回转器内设有数个轴环。
其中：360°方位标识盘通过固定孔固定在钻机外钻杆夹持器上，360°方位标识盘由设置在基座上带有调节角度手柄的刻度盘，刻度盘上部设有半边压盖，形成调节角度用空腔，360°方位标识盘中间设有过钻杆孔，从基座外侧设紧固螺杆构成，360°方位标识盘的刻度盘上标有0°-360°刻度，并设有水滴水平仪。
其中:360°方位标识盘还可固定在钻机主体上。
一种水射流钻机的煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法，包括在煤层内打一主钻孔，退出钻杆，特点在于：利用一种水射流钻机，将带有柔性钻杆回转器的外钻杆***煤层的主钻孔孔底，用钻机外钻杆夹持器将外钻杆固定在钻机主体上，用钻机内钻杆夹持器将内钻杆固定在钻机主体上，使水射流喷嘴至柔性钻杆回转器内，用固定在钻机外钻杆夹持器上的360°方位标识盘，推拉调节角度手柄，使水滴水平仪处在水平状态，拧紧紧固螺杆固定刻度盘后，转动外钻杆，使水射流喷嘴方向标识位置对准刻度盘的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆钻进L米距离，形成一个360°方位标识盘的0°位置水射流羽状钻孔，①撤出内钻杆，使水射流喷嘴至柔性钻杆回转器内，用固定在钻机外钻杆夹持器上的360°方位标识盘，推拉调节角度手柄，使水滴水平仪处在水平状态，拧紧紧固螺杆固定刻度盘后，转动外钻杆，使水射流喷嘴方向标识位置对准刻度盘的180°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆钻进L米距离，形成一个360°方位标识盘的180°位置水射流羽状钻孔，撤出内钻杆，使水射流喷嘴至柔性钻杆回转器内，将内钻杆、外钻杆抽出H米距离，使水射流喷嘴方向标识仍然对准360°方位标识盘的180°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆钻进L米距离，形成一个360°方位标识盘的180°位置水射流羽状钻孔，撤出内钻杆，使水射流喷嘴至柔性钻杆回转器内，用固定在钻机外钻杆夹持器上的360°方位标识盘，推拉调节角度手柄，使水滴水平仪处在水平状态，拧紧紧固螺杆固定刻度盘后，转动外钻杆，使水射流喷嘴方向标识位置对准刻度盘的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆钻进L米距离，形成一个360°方位标识盘的0°位置水射流羽状钻孔，撤出内钻杆，使水射流喷嘴至柔性钻杆回转器内，将内钻杆、外钻杆抽出H米距离，使水射流喷嘴方向标识仍然对准360°方位标识盘的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆钻进L米距离，形成一个360°方位标识盘的0°位置水射流羽状钻孔。
其中：重复①的施工过程形成所有水射流羽状钻孔。
其中：25米≥L≥15米，H为每节外钻杆有效长度的整数倍，10米≥H≥4米。
其中：360°方位标识盘的0°位置水射流羽状钻孔的0°角度可在0°-360°范围选取确定，360°方位标识盘的180°位置水射流羽状钻孔的180°角度可在0°-360°范围选取确定，水射流羽状钻孔数量根据需要确定。
以上一种水射流钻机的煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法派生出的相应方法也在保护范围之内。
本发明的有益效果是：本发明用一种水射流钻机实现了从主钻孔施工煤层羽状瓦斯抽采钻孔，可根据需要定向施工水射流羽状钻孔，扩大了抽采钻孔的瓦斯抽采范围，增加了卸压面积，特别适应低透气性硬煤层的瓦斯抽采，如无烟煤煤层瓦斯抽采,有效增加本煤层的瓦斯抽放效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1.本发明一种水射流钻机结构示意图；
图2.本发明360°方位标识盘结构示意图；
图3.图2的A-A剖面结构示意图；
图4.本发明一种水射流钻机的煤层羽状瓦斯抽采钻孔结构示意图。
图中：1.钻机主体，2.钻机内钻杆夹持器，3.钻机外钻杆夹持器，4.外钻杆，5.360°方位标识盘，6.水射流喷嘴方向标识，7.柔性钻杆回转器，8.外部高压胶管，9.水辫，10.内钻杆，11.柔性高压胶管，12.水射流喷嘴，71.轴环，100.煤层，200.主钻孔，300.360°方位标识盘的0°位置水射流羽状钻孔，400.360°方位标识盘的180°位置水射流羽状钻孔，401.基座，402.半边压盖，403.紧固螺杆，404.调节角度手柄，405.刻度盘，406.过钻杆孔，407.固定孔，408.调节角度用空腔，409.水滴水平仪。
具体实施方式
第一实施例
参见图1-图3，一种水射流钻机，包括钻机主体1机械连接钻机内钻杆夹持器2、钻机外钻杆夹持器3，特点在于：钻机外钻杆夹持器3侧设有360°方位标识盘5，每节外钻杆4端头外侧设有水射流喷嘴方向标识6，外钻杆4前端固定有柔性钻杆回转器7，外部高压胶管8经水辫9连接的内钻杆10连接柔性高压胶管11，柔性高压胶管11前端经柔性钻杆回转器7段后连接水射流喷嘴12。
其中：柔性钻杆回转器7内设有数个轴环71。
其中：360°方位标识盘5通过固定孔407固定在钻机外钻杆夹持器3上，360°方位标识盘5由设置在基座401上带有调节角度手柄404的刻度盘405，刻度盘405上部设有半边压盖402，形成调节角度用空腔408，360°方位标识盘5中间设有过钻杆孔406，从基座401外侧设紧固螺杆403构成，360°方位标识盘5的刻度盘405上标有0°-360°刻度，并设有水滴水平仪409。
其中:360°方位标识盘5还可固定在钻机主体1上。
第二实施例
参见图1-图4，一种水射流钻机的煤层羽状瓦斯抽采钻孔施工方法，包括在煤层100内打一(直径大于150毫米)主钻孔200，退出钻杆，特点在于：利用一种水射流钻机，将带有柔性钻杆回转器7的外钻杆4***煤层100的主钻孔200孔底，用钻机外钻杆夹持器3将外钻杆4固定在钻机主体1上，用钻机内钻杆夹持器2将内钻杆10固定在钻机主体1上，使水射流喷嘴12至柔性钻杆回转器7内，用固定在钻机外钻杆夹持器3上的360°方位标识盘5，推拉调节角度手柄404，使水滴水平仪409处在水平状态，拧紧紧固螺杆403固定刻度盘后，转动外钻杆4，使水射流喷嘴方向标识6位置对准刻度盘405的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆10钻进L＝20(一般L＝15-25米)米距离，形成一个360°方位标识盘5的0°位置水射流羽状钻孔300，①撤出内钻杆10，使水射流喷嘴12至柔性钻杆回转器7内，用固定在钻机外钻杆夹持器3上的360°方位标识盘5，推拉调节角度手柄404，使水滴水平仪409处在水平状态，拧紧紧固螺杆403固定刻度盘后，转动外钻杆4，使水射流喷嘴方向标识6位置对准刻度盘405的180°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆10钻进L＝20(一般L＝15-25米)米距离，形成一个360°方位标识盘5的180°位置水射流羽状钻孔400，撤出内钻杆10，使水射流喷嘴12至柔性钻杆回转器7内，将内钻杆10、外钻杆4抽出H＝4(一般H＝4-10米)米距离，使水射流喷嘴方向标识6仍然对准360°方位标识盘5的180°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆10钻进L＝20(一般L＝15-25米)米距离，形成一个360°方位标识盘5的180°位置水射流羽状钻孔400，撤出内钻杆10，使水射流喷嘴12至柔性钻杆回转器7内，用固定在钻机外钻杆夹持器3上的360°方位标识盘5，推拉调节角度手柄404，使水滴水平仪409处在水平状态，拧紧紧固螺杆403固定刻度盘后，转动外钻杆4，使水射流喷嘴方向标识6位置对准刻度盘405的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆10钻进L＝20(一般L＝15-25米)米距离，形成一个360°方位标识盘5的0°位置水射流羽状钻孔300，撤出内钻杆10，使水射流喷嘴12至柔性钻杆回转器7内，将内钻杆10、外钻杆4抽出H＝4(一般H＝4-10米)米距离，使水射流喷嘴方向标识6仍然对准360°方位标识盘5的0°位置，启动一种水射流钻机，使内钻杆10钻进L＝20(一般L＝15-25米)米距离，形成一个360°方位标识盘5的0°位置水射流羽状钻孔300。
其中：重复①的施工过程形成所有水射流羽状钻孔。
其中：25米≥L≥15米，H为每节外钻杆4有效长度的整数倍，10米≥H≥4米。
其中：360°方位标识盘5的0°位置水射流羽状钻孔300的0°角度可在0°-360°范围选取确定，360°方位标识盘5的180°位置水射流羽状钻孔400的180°角度可在0°-360°范围选取确定，水射流羽状钻孔数量根据需要确定。