一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于矿井瓦斯抽采技术领域，具体公开一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，包括高压水泵，与高压水泵出口相连的高压软管，高压软管末端设有硬质管道，硬质管道末端设有自进式旋转钻头，高压软管设置于卷管器上，前段设有提供动力的后置喷嘴和防止硬质管道旋转的纠偏腔，同时与钻头连接，中段设有稳定平衡腔和滚珠轴承，后段管壁加厚且使用高密度钨合金材料；本装置在钻头处连接带有平衡装置的硬质管道，可避免钻头经过水力造穴时坠落、偏转，保证了在钻孔水力造穴处修孔的正常进行。常进行。常进行。

【技术实现步骤摘要】
一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置


[0001]本专利技术属于矿井瓦斯抽采
，尤其涉及一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置。

技术介绍

[0002]煤层气（瓦斯）作为一种清洁能源，煤层气开采不仅能促进我国能源战略的实施，同时也可降低煤炭开采事故的发生。低渗透煤层矿井常采用水力冲孔造穴技术提高瓦斯渗透性，采用水力造穴卸压增透技术可使钻孔周围煤体孔隙、裂隙发育,提高煤层透气性和瓦斯抽采效率,实现煤层瓦斯快速高效抽采。我国的煤层多处于高吸附、低渗透的松软地带，容易受到地应力和外力扰动的影响而造成塌孔、堵孔现象。随着矿井开采深度的增加，近些年堵孔现象频繁发生，影响瓦斯抽采效率，严重制约我国能源战略的实施。保障瓦斯通道的畅通是提高瓦斯抽采效率的重要方法，重新钻孔成本高，耗时长，因设备限制容易造成串孔，增大瓦斯抽采难度。清除孔内堵塞的岩块，煤渣，对钻孔进行修复，恢复钻孔抽采能力是保证瓦斯抽采效率的技术手段。
[0003]目前，钻孔修复手段大多以高压气体或高压水作为修孔动力开展钻孔修复，但目前修孔设备对钻孔环境的适应性较差，并不符合工程实际环境。当对拥有水力造穴的钻孔进行修复时，由于大部分水力造穴半径在0.3m至0.6m之间，常用钻孔修复装置无法通过水力造穴，且在经过水力造穴时，管道无法承受钻头自重，钻头会出现下偏、坠落，无法继续修复钻孔。如何保证钻头正常通过水力造穴，继续清除塌孔造成的大块岩块、煤渣，恢复钻孔抽采能力，是保证钻孔有效修复、瓦斯高效抽采的重要前提。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，解决目前低透气性煤层钻孔修复时经过水力造穴造成的钻头下偏、坠落，无法顺利通过水力造穴的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，包括高压水泵，与高压水泵出口相连的高压软管，高压软管末端设有硬质管道，硬质管道末端设有自进式旋转钻头，高压软管设置于卷管器上。
[0006]进一步的，所述硬质管道分为前段、中段和后段三部分，前段、中段和后段三部分通过螺纹连接，前段硬质管道上设有纠偏腔和反向喷嘴，中段硬质管道上设有稳定平衡腔，后段硬质管道管壁加厚且使用高密度钨合金材料。
[0007]进一步的，所述纠偏腔包括位于前段硬质管道外的纠偏壳体，所述纠偏壳体中心设有一个分隔板，分隔板顶部与腔体顶部固定连接，分隔板底部与前段硬质管道外壁固定连接，所述分隔板将纠偏壳体分成左右两个对称的腔体，左腔体和右腔体分别通过设置于前段硬质管道上的左通道和右通道与硬质管道内的流体联通，左腔体顶部侧面设有一个左
纠偏喷嘴，右腔体顶部侧壁设有一个右纠偏喷嘴，左纠偏喷嘴和右纠偏喷嘴对称设置，左纠偏喷嘴与左纠偏通道联通，右纠偏喷嘴与右纠偏通道联通，左腔体内左纠偏喷嘴通道下设有左限位滑道，右腔体内右纠偏喷嘴通道下设有右限位滑道，每个限位滑道与分隔板之间设有间隙，每个限位滑道内均设有一个高密度钨合金滑块，所述高密度钨合金滑块与纠偏壳体之间通过压缩弹簧连接，纠偏通道在其所在侧的高密度钨合金滑块向纠偏壳体压缩滑动时与前段硬质管道上的通道连通，纠偏腔的设置可以保证当硬质管道逆时针旋转超过30
°
时，左侧金属滑块压缩弹簧，向左滑动，左侧纠偏喷嘴连通，向左喷射水射流，提供向右作用力纠正管道，当硬质管道顺时针旋转超过30
°
时，右侧金属滑块压缩弹簧，向右滑动，右侧纠偏喷嘴连通，向右喷射水射流，提供向左作用力纠正管道，确保纠偏腔位于管道上方。
[0008]进一步的，所述稳定平衡腔包括位于中段硬质管道外的平衡壳体，以及位于平衡壳体内的高密度钨合金滑块，所述高密度钨合金滑块两端通过压缩弹簧与平衡壳体左右两侧内壁固定连接，所述平衡壳体顶部前后两端分别设有一个开口向上的稳定喷嘴，所述稳定喷嘴在高密度钨合金滑块位于平衡壳体中间时由高密度钨合金滑块封堵，所述平衡壳体所在的中段硬质管道上前后两端分别设有一个通孔，稳定喷嘴在高密度钨合金滑块滑动时与远离高密度钨合金滑块的通孔联通，稳定平衡腔的设置可以确保当钻头经过水力造穴并向下坠落，稳定平衡腔倾斜超过25
°
，滑块向前滑动，后端稳定喷嘴连通，向上喷射水射流，提供向下作用力稳定硬质管道，当硬质管道后段经过水力造穴并向下坠落，稳定平衡腔倾斜超过25
°
，滑块向后滑动，前端稳定喷嘴连通，向上喷射水射流，提供向下作用力稳定硬质管道，当硬质管道平稳运行时，滑块在弹簧作用下处在中段，稳定喷嘴封闭。
[0009]进一步的，所述纠偏腔和稳定平衡腔与硬质管道一体成型，该种设置形式确保其密封性能。
[0010]进一步的，所述自进式旋转钻头包括与前段硬质管体末端连接的旋转密封器，（旋转密封器的结构参考申请号为2021211022048专利中公开的旋转体结构），以及与旋转密封器固定连接的旋转钻头，所述旋转钻头上设有一个中心喷嘴和两个侧边喷嘴，两个侧边喷嘴对称设置，每个侧边喷嘴与旋转钻头的中心轴夹角为20
°
，为钻头旋转提供扭矩。
[0011]进一步的，所述中段硬质管道两端与前段硬质管道和后段硬质管道连接处均设有O形密封圈，所述硬质管道的重量与自进式旋转钻头重量相同，硬质管道和自进式旋转钻头总长度为2.4m，确保钻头经过水力造穴时重心未进入水力造穴，当重心经过水力造穴时钻头已顺利通过。
[0012]进一步的，所述稳定平衡腔所在的中段硬质管道底部设有一个滚珠轴承，所述滚珠轴承中心与稳定平衡腔中心位于同一条线上，滚珠轴承一方面可以减小硬质管道的摩擦力，另一方面可以为稳定平衡腔提供一个支点便于判断其是否平衡。
[0013]进一步的，所述反向喷嘴为两个，反向喷嘴的喷射方向与自进式旋转钻头的轴芯夹角为20
°
。
[0014]本专利技术具有的优点是：1.本装置在钻头后连接硬质管道，硬质管道后段使用高密度钨合金，确保硬质管道与钻头整体重心处在硬质管道中段；2.当钻头发生坠落、下偏时，稳定平衡腔可以利用水射流的冲击动力维持钻头稳定；
3.当硬质管道发生旋转时，纠偏腔可以利用水射流的冲击动力纠正，确保稳定平衡腔位于硬质管道上方；4.本装置可保证钻头顺利通过钻孔内水力造穴，继续清除塌孔造成的大块岩块、煤渣；5.本装置硬质管道中段滚珠轴承与整体重心重合，可降低硬管与孔壁之间摩擦力，同时作为支点，辅助稳定平衡腔纠偏；6.硬质管道前端的后置喷嘴形成的射流可提供钻头前进动力、清理破碎的煤渣。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的使用状态参考图；图2是本专利技术中硬质管道与自进式旋转钻头的剖面图；图3是本专利技术中自进式旋转钻头的侧边喷嘴位置示意图；图4是本专利技术中中段硬质管道的剖面图；图5是本专利技术中前端硬质管道的剖面图。
具体实施方式
[0016]如图所示，一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，包括高压水泵1，与高压水泵1出口相连的高压软管2，高压软管2末端设有硬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，其特征在于：包括高压水泵，与高压水泵出口相连的高压软管，高压软管末端设有硬质管道，硬质管道末端设有自进式旋转钻头，高压软管设置于卷管器上。2.如权利要求1所述的可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，其特征在于：所述硬质管道分为前段、中段和后段三部分，前段、中段和后段三部分通过螺纹连接，前段硬质管道上设有纠偏腔和反向喷嘴，中段硬质管道上设有稳定平衡腔，后段硬质管道管壁加厚且使用高密度钨合金材料。3.如权利要求2所述的可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，其特征在于：所述纠偏腔包括位于前段硬质管道外的纠偏壳体，所述纠偏壳体中心设有一个分隔板，分隔板顶部与腔体顶部固定连接，分隔板底部与前段硬质管道外壁固定连接，所述分隔板将纠偏壳体分成左右两个对称的腔体，左腔体和右腔体分别通过设置于前段硬质管道上的左通道和右通道与硬质管道内的流体联通，左腔体顶部侧面设有一个左纠偏喷嘴，右腔体顶部侧壁设有一个右纠偏喷嘴，左纠偏喷嘴和右纠偏喷嘴对称设置，左纠偏喷嘴与左纠偏通道联通，右纠偏喷嘴与右纠偏通道联通，左腔体内左纠偏喷嘴通道下设有左限位滑道，右腔体内右纠偏喷嘴通道下设有右限位滑道，每个限位滑道与分隔板之间设有间隙，每个限位滑道内均设有一个高密度钨合金滑块，所述高密度钨合金滑块与纠偏壳体之间通过压缩弹簧连接，纠偏通道在其所在侧的高密度钨合金滑块向纠偏壳体压缩滑动时与前段硬质管道上的通道连通。4.如权利要求3所述的可通过钻孔内水力造穴的自进式钻孔修复装置，其特征在于：所述稳定平衡腔包括位于中段硬质管道外的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，魏建平，司磊磊，徐向宇，张宏图，张健，姚邦华，温志辉，李波，王登科，李海超，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：