本发明属于煤矿松软煤层瓦斯抽采钻孔施工、软岩钻孔施工，具体涉及松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统及施工方法。
背景技术：
1、煤岩层成孔技术是井下瓦斯抽采的关键技术，成孔质量决定着瓦斯抽采的范围和效率，间接影响着煤层的回采效率。在松软煤层钻进施工时，受地应力、瓦斯压力、构造压力以及钻杆扰动的影响，钻孔极易产生变形、坍塌，甚至出现卡钻、断钻现象。常用的护孔技术为全孔段筛管护孔技术和定向钻进，全孔段筛管护孔技术虽可有效解决上述问题，但当塌孔长度和频率较低时，反而会浪费大量人力物力，增加了钻进成本；定向钻进遇钻孔塌孔时，仍会出现卡钻、断钻现象。因此，有必要设计一种松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，以解决松软煤层钻进存在的诸多问题。
技术实现思路
1、本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统及施工方法；本发明设计科学、结构简单、易于操作，有利于提升松软煤层钻进效率和成孔质量，同时有利于消除抽采盲区、减少孔内动力现象，进一步提升瓦斯喷孔超限事故的预防能力。
2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，包括定向钻进钻具、智能保压装置、水渣分离器和定向钻机，定向钻进钻具后端固定安装在定向钻机上；
3、智能保压装置包括测压封孔器和保压注水泵，测压封孔器设置在钻孔孔口并套装在定向钻进钻具上，保压注水泵通过注水管与测压封孔器上部连接；
4、水渣分离器进口通过排渣管与测压封孔器下部连接。
5、测压封孔器包括前端伸入到钻孔孔口内的封孔导向筒，封孔导向筒前端和后端均敞口，封孔导向筒后端外圆同轴向设有位于钻孔孔口外部的注水排渣筒，注水排渣筒前端通过前环形板与封孔导向筒后端固定连接，注水排渣筒后端设有后环形板，后环形板内圆设有与定向钻进钻具外圆旋转滑动密封的柔性密封装置，封孔导向筒前端设有监测钻孔内部水压的压力传感器，注水排渣筒外圆上部前侧设有与注水管连接的注水口，注水排渣筒外圆下部后侧设有与排渣管连接的排渣口。
6、注水排渣筒内左侧和右侧分别设有一块矩形挡板，矩形挡板后侧与后环形板前侧面固定连接，两块矩形挡板位于同一平面且关于注水排渣筒中心线对称，两块矩形挡板的间距等于后环形板内径。
7、水渣分离器包括一级分离罐和二级分离罐，一级分离罐上部一侧与排渣管出口连接，一级分离罐上部另一侧与二级分离罐上部一侧通过中间管道连接，二级分离罐上部另一侧设有净化排水口，一级分离罐顶部设有一级排气口，一级分离罐底部设有一级出渣口，二级分离罐底部设有二级出渣口。
8、松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统的施工方法，包括以下步骤：
9、s1、组装定向钻进钻具，将定向钻进钻具安装在定向钻机上；
10、s2、启动定向钻进，在设定地点先施工一段长度稍大于封孔导向筒长度的一段钻孔，退钻，然后将测压封孔器的封孔导向筒伸入到钻孔内，连接压力传感器的信号线穿设在封孔导向筒与钻孔内圆之间，伸出的信号线连接到防爆计算机上，接着对封孔导向筒外圆与钻孔孔口内壁之间的环腔进行封孔；
11、s3、将注水管分别连接测压封孔器的注水排渣筒和保压注水泵，排渣管分别连接测压封孔器的注水排渣筒和一级分离罐，定向钻进钻具后端通过高压软管连接钻进注水泵，防爆计算机通过控制线路连接保压注水泵；
12、s4、将定向钻进钻具自后向前依次穿过注水排渣筒和封孔导向筒，然后启动定向钻机、钻进注水泵、保压注水泵和水渣分离器，定向钻进钻具前端的钻头旋转进行钻孔作业，定向钻进钻具的钻杆内部的注入的高压水通过钻头排出，携带钻渣沿钻杆外圆与钻孔内壁之间的环腔向后排出，压力传感器实时监测钻孔内水压力并将信号通过防爆计算机传递给保压注水泵，控制向注水排渣筒内的保压注水量，保压注水向前注入到钻孔内，与排渣水混合使钻孔内部充满高压水，实现孔内水压平衡，防止水向煤层中逸散、保护煤壁，排渣口将孔内废水及废渣及时排出，实现孔内在特定压力下进行钻进，产生的废水及废渣首先进入水渣分离器的一级分离罐，初步将废水及废渣净化，气体、渣体分别通过一级排气口、一级出渣口排出，随后净化后的废水及废渣通过中间管道排向水渣分离器的二级分离罐，再次将将废水及废渣净化，随后净化后的水由净化排水口排出供钻进使用，渣体通过二级出渣口排出，实现特定水压下水循环钻进。
13、采用上述技术方案，本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明用于松软煤岩钻进工作，钻进时，智能保压钻进技术可保护煤壁和防止水向煤层中逸散，测压封孔器前端的压力传感器可实时监测孔内水压力并将信号通过防爆计算机传递给保压注水泵，实时向钻孔内补压，测压封孔器的排渣口可将孔内废水及废渣及时排出，实现孔内特定压力下钻进，有利于提升松软煤层钻进效率和钻孔稳定性，钻进产生的废渣与废水排入水渣分离器，水渣分离器可将气水渣进行多级净化，最后供给钻进使用，实现水循环，进一步降低了钻进成本，有利于煤矿瓦斯高效治理。
14、注水排渣筒内左侧和右侧分别设有一块矩形挡板，将注水口和排渣口上下隔开，通过保压注水泵注入的保压水大部分向前流动，不会直接从排渣口排出，从而提高补水保压效果。
15、综上所述，本发明提出了“保压-定向”一体化钻进系统，实现了钻孔内水压智能控制，保障了钻进过程中孔内水压的稳定性，提升了松软煤岩的钻孔稳定性和钻进效率，实现特定水压下水循环、洁净钻进。
1.松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，其特征在于：包括定向钻进钻具、智能保压装置、水渣分离器和定向钻机，定向钻进钻具后端固定安装在定向钻机上；
2.根据权利要求1所述的松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，其特征在于：测压封孔器包括前端伸入到钻孔孔口内的封孔导向筒，封孔导向筒前端和后端均敞口，封孔导向筒后端外圆同轴向设有位于钻孔孔口外部的注水排渣筒，注水排渣筒前端通过前环形板与封孔导向筒后端固定连接，注水排渣筒后端设有后环形板，后环形板内圆设有与定向钻进钻具外圆旋转滑动密封的柔性密封装置，封孔导向筒前端设有监测钻孔内部水压的压力传感器，注水排渣筒外圆上部前侧设有与注水管连接的注水口，注水排渣筒外圆下部后侧设有与排渣管连接的排渣口。
3.根据权利要求2所述的松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，其特征在于：注水排渣筒内左侧和右侧分别设有一块矩形挡板，矩形挡板后侧与后环形板前侧面固定连接，两块矩形挡板位于同一平面且关于注水排渣筒中心线对称，两块矩形挡板的间距等于后环形板内径。
4.根据权利要求3所述的松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统，其特征在于：水渣分离器包括一级分离罐和二级分离罐，一级分离罐上部一侧与排渣管出口连接，一级分离罐上部另一侧与二级分离罐上部一侧通过中间管道连接，二级分离罐上部另一侧设有净化排水口，一级分离罐顶部设有一级排气口，一级分离罐底部设有一级出渣口，二级分离罐底部设有二级出渣口。
5.采用如权利要求4所述的松软煤层智能保压定向钻进与水渣分离系统的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
