本發明屬于煤礦鉆進，具體的說，涉及一種鉆-噴-割長距離成孔-護孔-增透一體化裝置及施工方法。

背景技術：

1、隨著我國煤礦開采深度的不斷增加，松軟低透氣性煤層的瓦斯治理問題日益突出。在瓦斯抽采過程中，鉆孔施工是關鍵環節之一，但現有技術存在諸多不足。例如，中空鉆桿結合普通鉆機施工煤層鉆孔的深度較淺，尤其在松軟復雜煤層中鉆進深度難以超過100米，鉆進過程中伴隨著不可預料的鉆孔坍塌問題；隨著定向鉆進技術裝備的引入與發展，采用孔底馬達、通纜鉆桿、大扭矩鉆機等成套技術裝備，我國的煤層成孔深度有所提升，能夠達到400米左右，但大多集中在煤層堅固性系數較高的礦區，而在其它地區煤層中的成孔深度依然不理想，其主要原因還是鉆進過程中鉆孔不可預料的坍塌。即便在松軟煤層中能夠短距離成孔，高地應力也會導致鉆孔快速失穩或者閉合，嚴重影響后期的瓦斯抽采效果，目前多采用隨鉆下篩管、成孔后及時下篩管的方式來保障成孔后瓦斯流動通道的暢通，但是此類技術勞動強度較大、施工效率不高。高地應力松軟煤層的透氣性偏低，水力壓裂增透效果微弱，目前多采用水利沖孔、水力造穴、機械造穴措施來增透。傳統水力沖孔和造穴技術雖能提高煤層透氣性，但存在作業時間長、設備不穩定、施工效率低等問題。此外，水力沖孔、水力造穴、機械造穴后普遍采用裸孔抽采，鉆孔失穩坍塌風險極高，盡管可以在沖孔后下入篩管，但是操作工藝較為復雜、勞動強度大。

2、綜上，針對我國大部分礦區的煤層屬于高瓦斯低滲煤層，具有煤質松軟且滲透性差的特點，瓦斯治理方面存的的問題歸結為“成孔距離短”、“鉆孔失穩嚴重”、“增透施工效率低”；此外，現有技術裝備僅可以針對某一問題進行解決，而無法同時解決“長距離成孔”-“護孔”-“高效率增透”等問題。因此，為了提高成孔深度、鉆孔穩定性，同時進行隨鉆增透，需要結合定向鉆進技術裝備開發一種集成“成孔”-“護孔”-“增透”于一體的成套裝備及相關施工方法。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種可以提高成孔深度和鉆孔穩定性同時能夠進行隨鉆增透的能夠實現鉆-噴-割長距離成孔、護孔以及增透一體化的裝置及施工方法，通過噴涂護孔來提高鉆孔圍巖穩定性進而提高成孔深度，通過割縫重新構建瓦斯流動通道并提升煤層透氣性，具有顯著的創新性與實用性。

2、為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、鉆-噴-割長距離成孔-護孔-增透一體化裝置，包括從左至右依次連接的雙流道通纜鉆桿、噴涂護孔鉆桿、無磁鉆桿、射流割縫鉆桿、螺桿馬達和鉆頭，雙流道通纜鉆桿的左端設置有用于連接鉆尾的第一公螺紋絲扣，雙流道通欄鉆桿的右端設置有第一母螺紋絲扣，噴涂護桿鉆桿的左端設置有對應于第一母螺紋絲扣的第二公螺紋絲扣，噴涂護桿鉆桿的右端設置有第二母螺紋絲扣絲扣，無磁鉆桿的左端設置有對應于第二母螺紋絲扣的第三公螺紋絲扣，無磁鉆桿的右端設置有第三母螺紋絲扣，射流割縫鉆桿的左端設置有對應于第三母螺紋絲扣的第四公螺紋絲扣，射流割縫鉆桿的右端設置有第四母螺紋絲扣，螺桿馬達設置在射流割縫鉆桿的右端，鉆頭安裝在螺桿馬達的右端；

4、雙流道通纜鉆桿包括第一桿體，第一桿體內部形成第一供流通道，第一桿體內通過若干第一支撐擋圈安裝有第一噴涂管和第一線纜管，噴涂護孔鉆桿包括第二桿體，第二桿體內部形成第二供流通道，第一供流通道和第二供流通道連通，第二桿體內通過所述第一支撐擋圈安裝有第二噴涂管，通過第一支撐擋圈和第二支撐擋圈安裝有第二線纜管，第一噴涂管和第二噴涂管之間相互插接，第一線纜管和第二線纜管之間相互插接，第一噴涂管和第二噴涂管內部形成噴涂通道，第一線纜管和第二線纜管內安裝有光纜。

5、第二桿體上設置有噴涂孔，噴涂孔上設置有噴射方向朝外的噴嘴，第二噴涂管的右端連接噴嘴。

6、射流割縫鉆桿包括第三桿體，第三桿體內形成第三供流通道，第三桿體內設置有滑塊，滑塊的右側設置有固定塊，固定塊上開設有上通孔和下通孔，滑塊的中心軸線上設置有中心通孔，滑塊的右側面上設置有對應于上通孔的上堵頭凸起和對應于下通孔的下堵頭凸起；

7、滑塊和固定塊之間設置有若干彈簧，第三桿體的外表面上沿圓周設置有若干射流口，滑塊在初始狀態下堵住射流口。

8、在進行噴涂施工時，雙流道通纜鉆桿的左端通過鉆尾轉接頭連接噴涂鉆尾，在進行鉆進割縫時，雙流道通纜鉆桿的左端連接鉆進割縫鉆尾，鉆進割縫鉆尾的右端和鉆尾轉接頭的右端均設置有對應于第一公螺紋絲扣的第五母螺紋絲扣；

9、鉆尾轉接頭包括轉接桿體，轉接桿體的內部通過第二支撐擋圈和第三支撐擋圈設置有異型連接管，鉆尾轉接頭的左端設置有第五公螺紋絲扣，噴涂鉆尾的右端設置有對應于第五公螺紋絲扣的第六母螺紋絲扣，噴涂鉆尾包括殼體，殼體內部形成進料通道，進料通道的左端設置為進料口，進料通道的右端設置為出料口，進料口處設置有第一密封圈和第一軸承，出料口處設置有第二密封圈和第二軸承。

10、第一支撐擋圈包括第一支撐環，第一支撐環內設置有第一圓環和第二圓環，第二圓環與第一支撐環同心設置，第一圓環和第二圓環的圓心在同一豎直線上，第一圓環與第二圓環之間設置有第一連接桿，第一圓環與第一支撐環之間設置有第一斜桿，第二圓環與第一支撐環之間設置有第二連接桿；第二支撐擋圈包括第二支撐環，第二支撐環內設置有第三圓環，第三圓環與第二支撐環同心設置，第二支撐環與第三圓環之間設置有第三連接桿；第三支撐擋圈包括第三支撐環，第三支撐環內設置有第四圓環，第四圓環與第三支撐環的圓心在同一豎直線上，第四圓環與第三支撐環之間設置有第四連接桿。

11、鉆-噴-割長距離成孔-護孔-增透一體化施工方法，基于上述鉆-噴-割長距離成孔-護孔-增透一體化裝置而實施，包括如下步驟：

12、（1）組裝一體化裝置并進行鉆進：先將鉆頭安裝在螺桿馬達上，然后將螺桿馬達安裝在射流割縫鉆桿的右端，接著通過第四公螺紋絲扣和第三母螺紋絲扣將射流割縫鉆桿安裝在無磁鉆桿的右端，然后通過第三公螺紋絲扣和第二母螺紋絲扣將無磁鉆桿安裝在噴涂護孔鉆桿的右端，接著通過第二公螺紋絲扣和第一母螺紋絲扣將噴涂護孔鉆桿安裝在雙流道通纜鉆桿的右端，然后通過第一公螺紋絲扣和第五母螺紋絲扣將鉆進割縫鉆尾安裝在雙流道通纜鉆桿的左端，最后用塞子堵住噴涂通道并通過向第一供流通道內供水驅動螺桿馬達進而帶動鉆頭旋切破煤；

13、（2）后退噴涂：鉆進一定距離后，將鉆進割縫鉆尾卸下，并通過鉆尾轉接頭將噴涂鉆尾安裝帶著雙流道通纜鉆桿的左端，拔下塞子使噴涂通道暢通并采用齒輪泵向噴涂鉆尾內注入噴涂料，同時低速退鉆以進行后退噴涂；

14、（3）噴涂完成后再次進行鉆進，循環鉆進噴涂再鉆進直至鉆進到指定深度，接著開始進行后退割縫，向雙流道通纜鉆桿內注入高壓水，高壓水經過噴涂護孔鉆桿和無磁鉆桿進入射流割縫鉆桿內進行割縫進而實現鉆孔、噴涂和割縫的一體化操作。

15、步驟（1）中在進行各個部件的螺紋連接前先進行第一噴涂管和第二噴涂管的連接以及第一線纜管和第二線纜管的連接，將第一噴涂管和第二噴涂管以及第一線纜管和第二線纜管連接后再進行相應部件的螺紋連接。

16、步驟（2）中，在噴涂鉆尾的左端接入外部噴涂進料管后，第一密封圈和第一軸承之間緊密連接，在鉆尾轉換器的左端連接噴涂鉆尾的右端后，第二密封圈和第二軸承緊密連接，鉆尾轉接頭的右端連接雙流道通纜鉆桿的左端，異型連接管右端連接第一噴涂管的左端，異型連接管的左端通過第二密封圈和第二軸承連接進料通道的出料口。

17、步驟（3）中，高壓水經過噴涂護孔鉆桿和無磁鉆桿進入射流割縫鉆桿后推動滑塊向右移動壓縮彈簧使滑塊滑離射流口，此時，滑塊上的上堵頭凸起和下堵頭凸起分別插入固定塊的上通孔和下通孔內使得高壓水只能通過射流口射出射流割縫鉆桿實現割縫動作。

18、本技術的射流割縫鉆桿包括第三桿體，第三桿體內形成第三供流通道，第三桿體內設置有滑塊，滑塊的右側設置有固定塊，固定塊上開設有上通孔和下通孔，滑塊的中心軸線上設置有中心通孔，滑塊的右側面上設置有對應于上通孔的上堵頭凸起和對應于下通孔的下堵頭凸起；滑塊和固定塊之間設置有若干彈簧，第三桿體的外表面上沿圓周設置有若干射流口，滑塊在初始狀態下堵住射流口。在進行鉆進時，向裝置內注入的水通過滑塊的中心通孔和固定塊的上通孔與下通孔驅動螺桿馬達進而驅動鉆頭進行旋切鉆進，在進行割縫時，高壓水會推動滑塊向右移動使滑塊上的上堵頭凸起堵住固定塊上的上通孔并使滑塊上的下堵頭凸起堵固定塊上的下通孔，進而保證高壓水僅通過射流口射出鉆桿進行割縫，實現了鉆進與割縫的轉換，進而實現了鉆進、噴涂以及割縫的一體化操作。

19、本技術的鉆-噴-割長距離成孔-護孔-增透一體化施工方法先進行鉆進，通過更換鉆尾實現噴涂施工，在鉆進和噴涂一定深度后，通入高壓水，經過射流割縫鉆桿特殊的內部結構，實現割縫施工，進而實現了鉆進、噴涂以及割縫的一體化施工，節省了成本且提高了施工效率。