一种钻冲护一体化系统及方法

技术特征：
1.一种钻冲护一体化系统，其特征在于：包括水力冲孔钻具子系统和护孔子系统；所述水力冲孔钻具子系统包括高压水辫(1)、水箱(2)、乳化泵站(3)、卸压阀(4)、密封钻杆(5)、高压软管(6)、钻头(8)、钻机(9)和流量计(10)；所述密封钻杆(5)整体为中空圆管；所述钻头(8)上设有供高压水射出的轴向喷嘴；所述钻头(8)安装在密封钻杆(5)的首端；所述钻头(8)的中心孔道与密封钻杆(5)的内腔连通；所述高压水辫(1)的输入端与乳化泵站(3)通过高压管路连接，输出端与密封钻杆(5)的尾端连接；所述高压管路上布置有卸压阀(4)和流量计(10)；钻机(9)夹持密封钻杆(5)，带动密封钻杆(5)旋转并钻入煤岩层中；所述钻头(8)在密封钻杆(5)的旋转带动下自轴旋转；水通过乳化泵站(3)和高压水辫(1)进入密封钻杆(5)的内腔；水经过内腔送入钻头(8)；所述轴向喷嘴形成高压水射流对前方煤岩体进行冲击；煤岩体经受高压水射流冲击而破碎或者由钻头(8)研磨破碎；所述护孔子系统包括环状囊袋(7)、前端固定装置(11)、气瓶(12)和注气管(13)；所述前端固定装置(11)具有支撑钩爪；所述支撑钩爪采用压簧结构；所述前端固定装置(11)布置在钻头(8)的中心孔道中；所述前端固定装置(11)的支撑钩爪与中心孔道的内壁卡合，固定整个护孔系统，防止错位移动；所述环状囊袋(7)通过注气管(13)与气瓶(12)联通；在非工作状态下，呈紧缩状态的环状囊袋(7)套设在密封钻杆(5)的杆身上；工作状态下，向环状囊袋(7)注入气体；所述环状囊袋(7)充压膨胀扩张，展开后对钻孔进行支撑。2.根据权利要求1所述的一种钻冲护一体化系统，其特征在于：所述环状囊袋(7)采用橡胶材料制成。3.一种根据权利要求1所述系统的钻冲护一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：a.安装系统和地面管线，并检查；b.钻孔施工；依据施工方案所选地点将钻机输送至预设位置，开始钻孔施工；c.钻孔形成后退出钻具，前移动力头，接上高压水辫(1)，将特质冲孔钻头(8)安装到钻杆上，重新推进钻孔；d.前端固定装置(11)从钻头(8)的中心孔道伸出；支撑钩爪展开，嵌入钻孔内壁的煤层中；同时套嵌在钻杆外部的囊袋(7)采用推杆推入煤层中的孔道；e.打开乳化泵站(3)，调整水箱流量计(10)，适当控制供水量，调整回转速度进行加压钻进，将压力阀(4)转换为高压状态，保持高速旋转，低速推进；f.冲孔结束后，将孔中的煤粉排出，同时打开气瓶(12)阀门，向囊袋(7)注入空气，囊袋(7)内部区域注入空气后膨胀开始展开，使得周围紧贴冲孔孔道；g.冲孔结束后关闭孔口安全阀门，观察压力表的变化；h.当乳化泵站(3)压力急剧上升或水箱内水位不再下降时，关闭压力阀(4)对进行接管抽采瓦斯，及时记录瓦斯抽放浓度和纯量；i.抽采达标后，关闭注气管(13)阀门，停止向囊袋(7)注气，囊袋(7)(6)全部收缩后，将囊袋(7)从孔道中移出；j.进行封孔处理。

技术总结
发明提供一种钻冲护一体化系统及方法。该系统包括水力冲孔钻具子系统和护孔子系统。所述水力冲孔钻具子系统包括高压水辫、水箱、乳化泵站、卸压阀、密封钻杆、高压软管、钻头、钻机和流量计。所述护孔子系统包括环状囊袋、前端固定装置、气瓶和注气管。两个子系统可以有序完成钻冲护一体化作业，能够适用于碎软煤层并有效提升瓦斯抽采效率。环状囊袋通过注气与抽气控制其展开和收缩，实现主动护孔。护孔系统在使用后可以及时回收并多次利用，相比传统支护方式，可以节约大量成本。可以节约大量成本。可以节约大量成本。


技术研发人员：牛心刚 马腾飞 张永将 邹全乐 程国建 刘涵 和树栋 赵翼 曹建军 李思乾 陈子涵
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/8