【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤层造穴设备领域，尤其涉及一种煤层造穴钻具及其造穴方法。
技术介绍
1、随着浅部煤炭资源逐渐枯竭，深部煤炭资源是今后我国重要的煤炭后备资源。目前，我国煤矿开采平均深度正在以每年8m到12m的速度增加，中东部地区平均开采深度甚至以每年10m到25m的速度向深部延伸。
2、深部煤层地质构造更加复杂，瓦斯含量和瓦斯压力显著增加，煤层透气性低，使得瓦斯抽采时间大大增加，抽采效率大幅降低。
3、为有效地解决低透气性煤层瓦斯抽采难题，已相继研究出了一系列强化增透技术，如深孔预裂爆破、压裂、割缝技术等，这些措施的共同点是通过外界的高能量对煤体扰动，形成裂隙，扩大抽放孔的内表面积，从而增加煤层的透气性。但是高能量对煤体的扰动容易诱导突出，这对矿井通风系统、施工过程中采取的安全防护措施提出很高的要求。因此，本专利技术提出采用机械钻孔的瓦斯抽采方法，该方法可扩大抽放孔的内表面积，从而增加煤层的透气性，但相继带来的就是扩孔效率低，工作量较大以及工作周期过长等问题。
技术实现思路
1、本方案针对上文提出的问题和需求，提出一种煤层造穴钻具及其造穴方法，由于采取了如下技术特征而能够实现上述技术目的，并带来其他多项技术效果。
2、本专利技术提出一种煤层造穴钻具，包括：
3、主钻头；
4、钻头胎体，所述钻头胎体具有相对的顶端和尾端，且其内部限定出一侧端敞开的容纳腔，其中，所述顶端安装有主钻头，所述尾端与驱动件相连接，所述钻头胎体被所述驱动件
5、扩孔钻头，其第一端可枢转地连接在所述容纳腔内，沿着所述扩孔钻头的延伸方向开设有第二气水通道，且所述第二气水通道与所述第一气水通道相连通；
6、磁吸组件，连接在所述容纳腔与所述扩孔钻头的第二端之间，配置为当所述主钻头的转速小于阈值转速时，所述扩孔钻头作位于所述容纳腔内的第一运动；当所述主钻头的转速大于等于阈值转速时，所述扩孔钻头第二端作旋转至所述容纳腔外侧的第二运动。
7、在该技术方案中，首先在扩孔开始前，扩孔钻头驱动件的驱动下以额定转速n0向前钻进；此时，扩孔钻头所受的离心力值f0小于扩孔钻头所受的磁吸力值fs，扩孔钻头闭合；其次在扩孔钻头钻进至扩孔段时，扩孔钻头转速逐渐增加，增大至阈值转速nmax时转速稳定不变，此时，扩孔钻头所受的离心力值f0大于扩孔钻头所受的磁吸力值fs，扩孔钻头打开且打开角度逐渐增大至完全打开；最后扩孔完成后，扩孔钻头转速逐渐减小至额定转速n0，扩孔钻头所受的离心力值f0逐渐减小，扩孔钻头逐渐闭合，并在靠近磁吸组件时在磁力作用下扩孔钻头被吸附闭合；不断重复上述步骤，直至扩孔作业全部完成。
8、另外，根据本专利技术的煤层造穴钻具及其造穴方法，还可以具有如下技术特征：
9、在本专利技术的一个示例中，所述磁吸组件包括：
10、磁铁块，其固定连接在所述容纳腔内，配置为能够产生吸附所述扩孔钻头的第二端磁力；其中，当所述主钻头的转速小于阈值转速时，所述磁铁块与所述扩孔钻头的第二端相吸附；当所述主钻头的转速大于等于阈值转速时，所述磁铁块与所述扩孔钻头的第二端相分离。
11、在本专利技术的一个示例中，所述磁铁块为永磁体和电磁铁两者中的一者。
12、在本专利技术的一个示例中，所述磁铁块的磁力为大小可调节，使得所述主钻头的阈值转速为可调节地。
13、在本专利技术的一个示例中，所述磁吸组件还包括：
14、至少一个弹性机构，所述弹性机构设置在所述磁铁块与所述容纳腔之间，配置为使得所述磁铁块具有朝向所述扩孔钻头运动的弹性力。
15、在本专利技术的一个示例中，所述弹性机构包括：
16、基座，固定在容纳腔内，且开设有导向孔；
17、导向杆，其一端插接在所述导向孔中，其另一端与所述磁铁块固定连接；
18、弹性件，其一端与所述导向孔相连接，其另一端与所述导向杆相连接，配置为使得所述导向杆产生朝向所述扩孔钻头运动的弹性力。
19、在本专利技术的一个示例中，所述弹性机构包括多个，且多个所述弹性机构沿着所述磁铁块的周向方向等角度间隔设置。
20、在本专利技术的一个示例中，所述容纳腔内开设有凹槽，所述弹性机构连接在所述凹槽内，其中，所述磁铁块至少部分伸出所述凹槽。
21、在本专利技术的一个示例中，所述弹性件包括拉伸弹簧、压缩弹簧和弹片三者中的一者。
22、本专利技术的另一个目的在于提出一种如上述所述的煤层造穴钻具的造穴方法，包括如下步骤：
23、s10：扩孔开始前，扩孔钻头在驱动件的驱动下以额定转速n0向前钻进；此时，扩孔钻头所受的离心力值f0小于扩孔钻头所受的磁吸力值fs，扩孔钻头闭合；
24、s20：扩孔钻头钻进至扩孔段时，扩孔钻头转速逐渐增加，增大至阈值转速nmax时转速稳定不变，此时，扩孔钻头所受的离心力值f0大于扩孔钻头所受的磁吸力值fs，扩孔钻头打开且打开角度逐渐增大至完全打开；
25、s30：扩孔完成后，扩孔钻头转速逐渐减小至额定转速n0，扩孔钻头所受的离心力值f0逐渐减小，扩孔钻头逐渐闭合，并在靠近磁吸组件时在磁力作用下扩孔钻头被吸附闭合；
26、s40：不断重复步骤s10至s30，直至扩孔作业全部完成。
27、下文中将结合附图对实施本专利技术的最优实施例进行更加详尽的描述，以便能容易理解本专利技术的特征和优点。
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1.一种煤层造穴钻具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
10.一种如权利要求1至权利要求9中任意一项所述的煤层造穴钻具的造穴方法，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种煤层造穴钻具，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
5.根据权利要求2所述的煤层造穴钻具，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的...
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