[实用新型]一种钻孔清理系统

说明书

技术领域：

本实用新型涉及钻孔清理技术领域，具体涉及一种钻孔清理系统。

背景技术：

我国煤矿瓦斯灾害严重制约着矿井的安全高效生产，瓦斯抽采作为治理煤矿瓦斯灾害的根本措施，其抽采效果与矿井的安全生产密切相关。抽采钻孔成孔的优良及抽采的有效性不仅受制于钻孔最初施工的工艺过程，更取决煤岩体结构、力学性质及所受应力状态。目前我国煤矿瓦斯抽采钻孔尚处于重视生产不重视养护阶段，花费较高成本施工完成钻孔联抽后即听之任之，使其自动衰竭，缺乏有效的抽采钻孔维护管理技术，造成了抽采钻孔数目众多、抽采瓦斯纯量有限的尴尬局而。瓦斯抽采钻孔施工难、维护不易、有效抽采时间短、抽采质量均不高成为困扰煤矿瓦斯治理的重要因素。因此，无论对钻孔的初次清洗，用以增加透气性，提高瓦斯抽采效率，还是对钻孔的修复以及长期维护工作，都成为给予解决的问题。

现认为抽采钻孔堵孔塌孔的原因主要为两点：

1，钻孔受力失稳，由于地质构造影响，煤体中存在的节理、裂隙等结构在三向应力状态时仍有较高的力学强度，但钻孔施工完成后，钻孔周边煤体经过大量卸载会产生应力降低区，距离钻孔较远处的煤体卸载量和变形量小、强度高；钻孔周边煤体则应力释放大、卸载量大、变形量也较大并伴随有拉应力的出现，而且在拉应力出现之后，结构的力学性能迅速变差，因此钻孔周边煤体的卸载变化规律其实就是煤体卸载本构关系的转移，同时也是煤体裂隙扩展贯通、变形模量降低和强度逐渐丧失的过程，最终表现为钻孔的失稳；

2，泥岩水化学作用钻孔坍塌堵孔，我国绝大部分煤层的伪顶或直接顶为泥岩，在穿层钻孔施工过程中，存在泥岩水化膨胀。其实质上是粘土矿物的水化膨胀。影响抽采钻孔泥岩段水化膨胀的内在因素是由于在积水压差与化学势差的作用下，水分子会侵入到粘土矿物微裂缝及颗粒之间的宏观孔隙，进一步进入到岩石亚微观与微观孔隙发生表而水化和渗透水化。影响抽采钻孔泥岩段水化膨胀的外在因素则有很多，包括岩石压实程度、温度、孔隙流体种类、浓度、pH值、作用时间、水力压差与化学势差、岩石孔道结构与尺寸等。各种外因的叠加作用导致了水化膨胀研究的复杂性。抽采钻孔泥岩段水化前后的区别主要为粘土颗粒吸水产生水化应力、岩石内部应力重新分布，进而引起孔隙压力变化；粘土颗粒的水化膨胀，破坏岩石颗粒间原有胶结状态，导致钻孔围岩强度降低及力学性能参数发生变化。由于泥岩较为致密，故当其粘土矿物遇水膨胀体积增大后，产生较大的变形；岩石本身的空隙有限，造成岩石内部产生较大的膨胀力，从而产生较大的塑性变形，使孔径变小，钻孔施工初期变形大，发展快，可能导致钻孔严重变形，造成钻孔的破坏失稳，最终导致堵孔。

针对塌堵孔现状及对上述对堵塌孔机理的分析，现阶段主要采用水射流清洗疏通钻孔，用以增透钻孔，并通过高压水射流疏通堵塌的钻孔。其原理为岩体的破坏形式主要是在拉应力作用下的脆性破坏，岩石在射流的冲击下在打击区正下方某一深处将产生最大剪应力，打击接触区边界周围产生拉应力。

但对于单一简单结构的钻孔，现有的钻孔清洗修复装备尚可满足工程需要。然而，对于复杂的钻孔体系结构，如羽状钻孔，又如最新提出的仿生学叶脉钻孔，这类多分支钻孔结构，鲜有设备可以实现此类钻孔的清洗修复工作。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供能够一种可以对复杂结构体系的钻孔进行清洗修复的钻孔清理系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型一种钻孔清理系统，包括钻机，所述钻机上部设置有钻杆，钻杆头部安装有旋转喷头，所述钻杆上设置有水管，所述水管与所述旋转喷头连通，所述旋转喷头端部设置有直喷嘴和斜喷嘴，所述钻机的钻杆上设置有用于记录钻机钻孔的路径的记录装置及用于驱动钻机沿记录的路径运动的驱动装置。

所述的旋转喷头，包括轴芯，轴芯内部轴向开设有第一通孔，所述轴芯一端外壁套设有转轴，轴芯另一端与钻杆头部连接，所述第一通孔与所述水管连通，所述转轴外套设有轴套，转轴内部轴向开设有第二通孔，所述第二通孔与第一通孔连通，转轴内部径向设置有第三通孔，所述第三通孔与第二通孔连通，转轴伸出轴套的一端设置有转盘，转盘内部径向开设有第四通孔，所述第四通孔与第三通孔连通，所述第二通孔靠近转盘的外端面设置有直喷嘴，用以向钻孔内轴向喷射水流，所述第四通孔靠近转盘的外端面设置有斜喷嘴，用以向钻孔内径向倾斜喷射水流。

所述直喷嘴轴向截面为Y形，Y形下端为进水口，Y形上端为双喷水口；所述斜喷嘴轴向截面为梯形，梯形下端为进水端，梯形上端为喷水端，且梯形上端边长大于梯形下端边长。