[发明专利]一种前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置及方法

权利要求书

1.一种前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：包括钻杆、分级造穴钻头和高压供水系统，其中分级造穴钻头安装在钻杆的前端，所述高压供水系统连接在钻杆的尾端并对钻杆内部供水，所述分级造穴钻头包括壳体，该壳体内设有电动机供电装置、前端防爆电动机、电动机传动锥齿轮、第一传动锥齿轮、驱动圆柱齿轮和传动链条，分级造穴钻头还包括至少一组传动圆柱齿轮、导水传动轴和射流组件，其中电动机供电装置设置在前端防爆电动机的尾部并与前端防爆电动机电性连接，所述电动机供电装置尾部设有用于触发电动机供电装置对前端防爆电动机供电的轴向可回缩电动机开关，所述电动机传动锥齿轮连接在前端防爆电动机的动力输出端，第一传动锥齿轮通过驱动转轴径向安装在壳体内，且第一传动锥齿轮和电动机传动锥齿轮啮合，驱动圆柱齿轮与第一传动锥齿轮安装在同一转轴上；所述导水传动轴通过轴承安装在壳体内，且传动圆柱齿轮安装在导水传动轴上，所述射流组件尾部安装在导水传动轴中部且两者内部连通，所述壳体内部具有用于将钻杆内部水导入导水传动轴的导水管路，所述传动链条绕装在驱动圆柱齿轮和传动圆柱齿轮外侧。

2.根据权利要求1所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述壳体前端延伸形成两个对向设置的安装夹板，该安装夹板内部中空，且安装夹板内部中空与所述壳体内部连通，所述导水传动轴垂直于安装夹板。

3.根据权利要求2所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述导水传动轴具有凸起部件，所述分级造穴钻头还包括弹簧磁力挡片，弹簧磁力挡片上部为弹簧挡片，弹簧挡片底部具有磁石，弹簧挡片固定在安装夹板外壁，且弹簧磁力挡片中部位于导水传动轴凸起部件旋转路径上。

4.根据权利要求2所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述射流组件位于两个安装夹板的中部位置。

5.根据权利要求1所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述射流组件包括射流杆、射流加长杆和射流喷嘴，其中射流杆尾部与导水传动轴固定连接，所述射流加长杆位于与射流杆螺纹相接，所述射流喷嘴与射流加长杆头部螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述传动圆柱齿轮、导水传动轴和射流组件有2-5组。

7.根据权利要求1所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，其特征在于：所述壳体内具有电机保护壳，所述电动机供电装置和前端防爆电动机设置在电机保护壳内部，所述轴向可回缩电动机开关设置在电机保护壳尾部端面。

8.一种前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透方法，其特征在于，使用如权利要求1-7中任一项所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透装置，包括以下步骤：

步骤1：水力大直径分级造穴卸压增透装置造穴作业前，钻进系统在煤体内形成预定尺寸钻孔，并通过多根钻杆将前端动力型水力大直径分级造穴钻头推送至造穴工作位置；

步骤2：使用高压供水系统通过钻杆向分级造穴钻头注入高压水，高压水作用于轴向可回缩电动机开关，超过轴向可回缩电动机开关轴向回缩阈值时，轴向可回缩电动机开关连通与前端防爆电动机、电动机供电装置串联电路，前端防爆电动机开始工作，带动前端防爆电动机驱动锥齿轮横向转动，进而带动第一传动锥齿轮纵向转动，第一传动锥齿轮通过驱动圆柱齿轮、传动圆柱齿轮和传动链条带动导水传动轴和射流组件纵向旋转；同时高压水经过导水管路、导水传动轴、射流组件高压喷出；

步骤3：射流组件纵向旋转的同时，由钻机分别通过钻杆夹持器通过钻杆带动前端动力型水力大直径分级造穴钻头径向旋转，进而带动射流组件径向转动，完成该位置的立体造穴。

9.根据权利要求8所述的前端动力型水力大直径分级造穴卸压增透方法，其特征在于：在步骤3之后实施步骤4，

步骤4：高压供水系统停止供水，轴向可回缩电动机开关复位弹起，前端防爆电动机停止工作，通过弹簧磁力挡片对导水传动轴的阻挡与磁吸作用，实现射流组件回正，继续将分级造穴钻头推进到下一造穴工作位置，重复步骤1-步骤3，完成全煤层段连续造穴。