本发明专利技术公开了一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置和方法，涉及破煤卸压增透技术领域，包括：钻杆，其一端与钻机的输出端相连，以便在钻机的驱动下向前行进；液压驱动组件，其固定连接于所述钻杆远离钻机的一端，且所述液压驱动组件具有一旋转输出端；旋转体，其一端与液压驱动钻进的旋转输出端螺纹相连，另一端与钻头螺纹相连；以及至少一个连接于所述旋转体上的柔性刀具；且，在进行钻进作业时，液压驱动组件保持停机状态，钻头在钻杆的带动下钻进破煤；在进行扩孔时，钻机保持停机状态，而旋转体与柔性刀具在液压驱动组件的带动下进行旋转破煤。转破煤。转破煤。
【技术实现步骤摘要】
一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置和方法
[0001]本专利技术涉及破煤卸压增透
，具体涉及一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置和方法。
技术介绍
[0002]煤炭在我国能源结构中占据着重要位置，其重要程度不容忽视。随着我国浅部煤炭资源的开挖殆尽，煤矿采深不断增加，原岩应力、瓦斯应力和构造应力在不断升高，煤层透气性系数也在不断降低。为提高煤层瓦斯抽采效率，需要对煤层采取增透措施，分为水力化增透和机械增透。
[0003]水力化增透措施主要有水力冲孔和水力割缝等，经多次工程实际证明，采取水力冲孔或水力割缝措施后，瓦斯抽采浓度和流量要显著高于普通钻孔。但在应用过程中，也存在一些问题，在松软煤层中进行水力化增透措施时易发生塌孔、垮孔和喷孔，而对于坚硬煤层，需要超高压水射流才能将煤体破碎，对设备要求高，安全性和经济性大为降低。
[0004]机械增透存在排渣困难，扩孔效率低等问题，如CN202110427278.7，名为“一种后撤式煤层液压扩孔造穴增透装置及增透方法”的专利技术专利，其使用液压油缸驱动可伸缩扩孔顶杆破煤，每完成一次扩孔需要3次收缩顶杆并旋转90度，操作复杂，且不易排渣。
[0005]因此，有必要提供一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置和方法以解决上述问题。
技术实现思路
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，包括：
[0007]钻杆，其一端与钻机的输出端相连，以便在钻机的驱动下向前行进；
[0008]液压驱动组件，其固定连接于所述钻杆远离钻机的一端，且所述液压驱动组件具有一旋转输出端；
[0009]旋转体，其一端与液压驱动钻进的旋转输出端螺纹相连，另一端与钻头螺纹相连；以及
[0010]至少一个连接于所述旋转体上的柔性刀具；
[0011]且，在进行钻进作业时，液压驱动组件保持停机状态，钻头在钻杆的带动下钻进破煤；在进行扩孔时，钻机保持停机状态，旋转体与柔性刀具在液压驱动组件的带动下进行旋转破煤。
[0012]进一步，作为优选，所述液压驱动组件包括：
[0013]机壳，其固定连通于所述钻杆的一端，且机壳内壁上布设有定子；
[0014]转子，其转动设置于所述机壳内，且与所述定子相配合设置，且所述转子远离钻杆的一端向外延伸且伸出所述机壳形成延伸连接部，用于与旋转体螺纹相连，且所述转子以及延伸连接部的中部均开设有通孔；
[0015]锁紧组件，用于当来自于钻杆中的冲洗液穿过通孔时，为所述转子提供抱紧动作；以及
[0016]水流换向盘，其能够改变来自于钻杆中的冲洗液的走向，使其经过通孔进入至旋转体内或者经过转子与定子之间的间隙，从而驱动转子进行转动。
[0017]进一步，作为优选，所述旋转体内开设有与通孔相连通的缓流槽，所述缓流槽与钻头螺纹连接，以便为钻头提供冲洗液，进而使得冲洗液进入至环空中。
[0018]进一步，作为优选，所述机壳靠近所述旋转体的一侧还固定有导流筒，所述导流筒套设于所述延伸连接部的外部，且与所述旋转体密封转动相连，且所述旋转体内还开设有L型导流管，所述导流管的一端与导流筒相连通，另一端能够将冲洗液到送至扩孔处。
[0019]进一步，作为优选，所述锁紧组件包括：
[0020]多个圆周阵列开设于延伸连接部上的径向孔；
[0021]锁紧头，其滑动设置于所述径向孔中；以及
[0022]锁紧环槽，其开设于所述机壳上且与所述锁紧头相对应，以便当冲洗液经过通过时，能够驱动锁紧头锁紧在所述锁紧环槽中，实现对于转子的锁定；
[0023]且，所述锁紧头为圆台型，所述锁紧环槽的形状与所述锁紧头相对应。
[0024]进一步，作为优选，所述转子靠近钻杆的一端同轴固定连通有延伸筒，所述延伸筒由扶正轴承所扶正，且所述扶正轴承由支架所固定，所述支架的另一端固定于机壳的内壁上。
[0025]进一步，作为优选，所述水流换向盘由伸缩缸所驱动进行沿延伸筒的轴向滑动，从而实现水流的换向，所述伸缩缸固定于支架上，其中所述水流换向盘包括：
[0026]盘体，其中部开设有贯通孔，用于与延伸筒密封滑动相连，且贯通孔中转动设置有能够密封所述延伸筒的塞体；
[0027]开设于盘体中的多个绕流孔，其为凹型，用于绕过塞体为延伸筒进行供液；以及
[0028]多个开设于盘体上的汇流孔，用于为转子的转动提供冲洗液。
[0029]进一步，作为优选，所述盘体靠近钻杆的一侧还贴附有避开盘体上各个孔体的密封垫。
[0030]进一步，作为优选，所述柔性刀具包括多个依次串接的椭圆环形链条，所述链条的表面布设有截齿。
[0031]一种水动力柔性刀具破煤卸压增透方法，其包括如下步骤：
[0032]步骤一，打开钻机电源，设置扭矩和钻速，钻头开始钻进工作；
[0033]步骤二，待需要进行扩孔作业时，关闭钻机电源，利用液压驱动组件驱动旋转体和柔性刀具旋转，位于柔性刀具侧面的截齿与煤体接触开始截割破碎煤体；
[0034]步骤三，对于松软煤层，可对液压驱动组件设置较低扭矩，对于坚硬煤层，可对液压驱动组件设置大扭矩；并且可以根据扩孔大小选择不同长度的柔性刀具；
[0035]步骤四，完成扩孔后，保持液压驱动组件停机状态，打开钻机电源，继续进行钻进作业。
[0036]与现有技术相比，本专利技术提供了一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置和方法，具有以下有益效果：
[0037]1.本专利技术实施例中，可将煤层钻孔与扩孔一体化，钻头进行钻进作业时，液压驱动
组件处于锁死状态，旋转体、柔性刀具和钻头保持相对静止，使钻杆可以将扭矩无损失的作用在钻头端部破煤，进行扩孔作业时，钻机停止动作，液压驱动组件开始驱动旋转体旋转，柔性刀具在旋转体扭矩作用下旋转破煤；
[0038]2.本专利技术实施例中，柔性刀具可根据扩孔大小选择不同长度，液压驱动组件可以根据破煤难易程度调节扭矩和转速，此装置既可破碎松软煤层，避免水力化措施在卸压增透时易发生塌孔、垮孔问题，也可以破碎坚硬煤层，避免了水射流在扩孔时需要超高压设备，此方法适应不同煤层条件。
[0039]3.本专利技术实施例中，通过向钻杆内注入冲洗液能够实现多种功能，其中，当利用钻机驱动钻头进行钻进时，钻杆中的冲洗液在水流换向盘的导流下穿过通孔，为所述转子提供抱紧动作，并且流经钻头，进入至环空中，从而为钻头提供降温以及将环空中的碎屑带出，此时冲洗液可以以低压进行供给，而当需要利用液压驱动组件驱动旋转体进行旋转时，通过水流换向盘将冲洗液导流至转子与定子之间的间隙，从而驱动转子进行转动，之后水流能够进入至导流管中，从而在利用冲洗液驱动转子转动的同时为柔性刀具提供降温以及将环空中的碎屑带出。
附图说明
[0040]图1为一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置的整体结构示意图；
[0041]图2为一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置中柔性刀具的结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，其特征在于：包括：钻杆(2)，其一端与钻机(1)的输出端相连；液压驱动组件(3)，其固定连接于所述钻杆(2)远离钻机(1)的一端，且所述液压驱动组件(3)具有一旋转输出端；旋转体(4)，其一端与液压驱动钻进(3)的旋转输出端螺纹相连，另一端与钻头(6)螺纹相连；以及至少一个连接于所述旋转体(4)上的柔性刀具(5)；且，在进行钻进作业时，液压驱动组件(3)保持停机状态，钻头在钻杆的带动下钻进破煤；在进行扩孔时，钻机保持停机状态，旋转体与柔性刀具在液压驱动组件(3)的带动下进行旋转破煤。2.根据权利要求1所述的水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，其特征在于：所述液压驱动组件(3)包括：机壳(31)，其固定连通于所述钻杆的一端，且机壳内壁上布设有定子(32)；转子(33)，其转动设置于所述机壳(31)内，且与所述定子(32)相配合设置，且所述转子远离钻杆(2)的一端向外延伸且伸出所述机壳(1)形成延伸连接部，用于与旋转体(4)螺纹相连，且所述转子以及延伸连接部的中部均开设有通孔(36)；锁紧组件，用于当来自于钻杆(2)中的冲洗液穿过通孔(36)时，为所述转子(33)提供抱紧动作；以及水流换向盘(38)，其能够改变来自于钻杆中的冲洗液的走向，使其经过通孔(36)进入至旋转体(4)内或者经过转子与定子之间的间隙，从而驱动转子进行转动。3.根据权利要求2所述的水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，其特征在于：所述旋转体(4)内开设有与通孔(36)相连通的缓流槽，所述缓流槽与钻头(6)螺纹连接，以便为钻头(6)提供冲洗液，进而使得冲洗液进入至环空中。4.根据权利要求2所述的水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，其特征在于：所述机壳(31)靠近所述旋转体(4)的一侧还固定有导流筒(312)，所述导流筒(312)套设于所述延伸连接部的外部，且与所述旋转体密封转动相连，且所述旋转体(4)内还开设有L型导流管(41)，所述导流管(41)的一端与导流筒(312)相连通，另一端能够将冲洗液到送至扩孔处。5.根据权利要求2所述的水动力柔性刀具破煤卸压增透装置，其特征在于：所述锁紧组件包括：多个圆周阵列开设于延伸连接部上的径向孔；锁紧头(39)，其滑动设置于所述径向孔中；以及锁紧环槽(310)，其开设于...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏建平，刘勇，司磊磊，张健，张宏图，温志辉，徐向宇，李波，王登科，李登，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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