1.一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:防喷防突装置包括:胶囊封孔短套管、气水渣分离腔、钻杆密封套、气水渣分离箱、称重系统和防突支撑;钻杆密封套连接在气水渣分离腔的一端,气水渣分离腔的另一端连接有能够密封钻孔的胶囊封孔短套管,并且胶囊封孔短套管通过防突支撑加强固定;气水渣分离腔通过高强度弹簧软管与气水渣分离箱连接,气水渣分离箱安装在称重系统上,钻杆贯穿钻杆密封套,气水渣分离箱和胶囊封孔短套管直至钻孔内。
2.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的气水渣分离腔有分离腔体,在分离腔体的两端分别连接有快速连接法兰,快速连接法兰分为上游快速连接法兰和下游快速连接法兰;在分离腔体的下方有排渣口,在分离腔体的上方连接有带有流量计、压风接口的瓦斯出口和带有压力表和阀门的控制口,在瓦斯出口与分离腔体连接处有筛网;所述的压风接口具有压风清堵的功能,所述的控制口实施除堵和泄压;气水渣分离腔通过上游快速法兰与胶囊密封短套管连接,钻杆穿过钻杆密封套后安装钻头,钻杆密封套通过下游快速连接法兰与气水渣分离腔连接,出渣口通过弹簧软管连接气水渣分离箱的进渣口。
3.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的胶囊封孔短套管通过胶囊注液口向固定于套管外的密封胶囊内注入高压液体,膨胀的密封胶囊实现套管与钻孔壁的快速固定与密封,不影响作业,泄液时抽出胶囊封孔短套管,重复使用。
4.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的钻杆密封套包括:V型密封圈组、密封圈组压盖螺栓、密封圈组压盖、O型密封圈、滚珠密封轴承、轴承压盖、密封轴承套、法兰盘和压盖固定螺栓;在密封轴承套内顺序安装有V型密封圈组和滚珠密封轴承,V型密封圈组和滚珠密封轴承之间的密封轴承套有隔断;在密封圈组压盖上有钻杆孔和连通孔;钻杆穿过V型密封圈组和滚珠密封轴承,在V型密封圈组一端通过密封圈组压盖螺栓固定有密封圈组压盖,在滚珠密封轴承一端通过压盖固定螺栓固定有轴承压盖,在V型密封圈组一端的密封轴承套外壁上有法兰盘;钻杆密封套实现钻杆与气水渣分离腔之间的密封,防止在实施钻孔或喷孔时瓦斯气体泄露,造成巷道瓦斯超限;通过密封圈组压盖的可调静力作用和喷孔气体的动压作用由V型密封圈组变形实现随喷孔严重程度自适应密封,在减少V型密封圈组磨损的情况下保证密封。
5.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的防突支撑为固定于胶囊封孔短套管两侧的支撑杆或紧固链;两侧支撑杆分别由单体液压支柱固定;或者采用紧固链紧固于两侧巷道支架或锚杆底座上,可有效防止胶囊封孔短套管外移、喷出或水力措施诱发煤与瓦斯突出事故。
6.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的称重系统包括:记录仪和固定于支架上的称重传感器;与称重传感器连接的记录仪实时记录和分析水渣重量和煤的重量,并可以分析计算出冲出煤量的速度和总煤量。
7.根据权利要求1所述的一种高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置,其特征在于:所述的气水渣分离箱包括:内壁光滑的箱体、进渣口、瓦斯出口、高度标尺、观察窗口、角度标尺、出渣口和排水口;在箱体底部安装有支架,支架对箱体实施支撑;在箱体的一端有进渣口与弹簧软管相连;在箱体的顶部安装有瓦斯出口,瓦斯出口连接抽放管路;在箱体的尾部安装有出渣口和排水口,出渣口和排水口上都分别安装有阀门,控制出渣口和排水口关闭;在箱体侧面上安装有观察窗口、高度标尺和角度标尺,通过观察窗口直观的看到箱体内水渣的积存情况,通过高度标尺和角度标尺读数进一步的计算出水渣的具体体积。
8.一种使用权利要求1所述高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置的方法,其特征在于:使用高瓦斯突出煤层钻孔与水力冲割防喷防突装置的方法,具体步骤如下:(1)在钻孔位置处固稳钻机,先施工大钻孔,深度超过胶囊封孔短套管长度,将胶囊密封短套管装入,通过胶囊注液口向密封胶囊注入高压液体,实现套管与钻孔壁的固定与密封,将气水渣分离腔通过快速连接法兰与胶囊封孔短套管连接;
(2)钻头更换成正常钻进或水力冲割钻头,钻杆穿过钻杆密封套后安装钻头,钻杆密封套与气水渣分离腔通过快速连接法兰连接;
(3)固稳气水渣分离箱,关闭出渣口和排水口,接通称重系统,气水渣分离箱的进渣口通过高强度弹簧软管连接气水渣分离腔的排渣口,各瓦斯出口连接抽放管路;安装好防突支撑,用单体支柱支护于巷道顶底板间紧贴固定支撑杆,或者采用紧固链紧固于两侧巷道支架或锚杆底座上;
(4)开始钻进或水力冲割,水和煤渣进入气水渣分离箱,瓦斯被抽走,水通过排水口间断性排出或连续排出,渣通过出渣口人为控制阀门间断性排出或连续排出,排水和排渣时,当气水渣分离箱内的渣较少不足以防止气体喷出时,应关闭排水阀门和排渣阀门;
(5)喷孔时,通过密封圈组压盖的可调静力作用和喷孔气体的动压作用由V型密封圈组变形实现随喷孔严重程度自适应密封;出现气水渣分离腔堵塞时,将控制口接高压水管冲涮;
(6)瓦斯出口被堵塞时,可接压风清堵;
(7)钻进或水力冲割完成后,将瓦斯抽放到直至压力表无表压,才允许拨钻及卸除防喷防突装置,以防止拨钻过程中瓦斯、粉尘喷出,顶钻伤人或损坏设备。