[发明专利]一种联合式扩孔方法及装置

说明书

本发明涉及煤矿钻孔技术领域的一种联合式扩孔方法及装置，在普通钻孔的基础上，通过联合式扩孔装置实现水力扩孔和机械柔性扩孔相结合的方式进行柔性联合扩孔，联合式扩孔装置包括钻杆、水力切割头和柔性扩孔钻头，柔性扩孔钻头包括扩孔座和甩链或甩缆，所述甩链或甩缆均采用高强耐磨金属材质，且甩链或甩缆内穿设有高压软管，所述高压软管远离扩孔座的一端设有高压水喷射口。本发明通过采用水力切割和柔性机械扩孔相结合的方式对煤矿瓦斯抽采钻孔进行快速高效扩孔，装置结构简单，可靠性高、耐磨性和稳定性好，退钻方便，适宜推广应用。

技术领域

本发明属于煤矿钻孔技术领域，具体地，涉及一种联合式扩孔方法及装置。

背景技术

煤矿采集前，需要钻孔抽采瓦斯，钻孔时需要从岩石层向煤层钻孔，为节省钻孔成本并增加瓦斯抽采效率，需要在保证岩石层钻孔段孔径不变的情况下对煤层段的钻孔进行扩孔处理，以扩大煤层内孔的表面积，提高瓦斯的溢出效率。现有的瓦斯抽采钻孔扩孔装置及扩孔方法存在工作效率低、退钻困难、可靠性不高等问题。由此，亟需对现有的钻孔扩孔方法及装置加以改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种联合式扩孔方法，包括如下步骤：

1)钻孔定位：根据煤层条件测量放线以定位钻孔位置；

2)钻孔：先用普通瓦斯抽采钻机经岩石层向煤层开钻普通钻孔，普通钻孔深度达到设计位置后停止钻进，并将普通钻头退出；

3)扩孔：采用水力扩孔和机械柔性扩孔相结合的方式进行柔性联合扩孔；

31)水力扩孔，采用沿径向设有高压喷头的水力切割头进行水力扩孔；

32)机械柔性扩孔，在水力切割头的后端连接柔性扩孔钻头，通过柔性扩孔钻头进行机械柔性扩孔，所述柔性扩孔钻头通过带减速电机的钻杆驱动，所述柔性扩孔钻头上沿径向设有甩链或甩缆，所述甩链或甩缆内穿设有高压软管，所述高压软管与扩孔钻头内的高压水相连通，所述高压软管远离柔性扩孔钻头的一端通过高压水喷射口配合甩链或甩缆，对钻孔同步进行水力辅助切割。

优选的，步骤32)中，所述减速电机的工作转速为500r/min，利用旋转惯性，使甩链或甩缆得到舒展，便于保证扩孔尺寸的精度并提高扩孔效率。

优选的，所述高压水的工作压力为30MPa，以便达到较好的水力切割效果。

作为本发明的另一方面，本发明还提供了一种联合式扩孔装置，包括钻杆、水力切割头和柔性扩孔钻头，所述钻杆一端与减速电机传动连接，另一端与柔性扩孔钻头固定连接，所述水力切割头连接在柔性扩孔钻头远离钻杆的一端，所述钻杆、柔性扩孔钻头和水力切割头内设有相贯通的高压水道，所述水力切割头的外圆面上沿径向设有多个高压喷头，且水力切割头远离柔性扩孔钻头的一端还连接有掘进钻头，所述柔性扩孔钻头包括扩孔座和甩链或甩缆，所述甩链或甩缆均采用高强耐磨金属材质，且甩链或甩缆内穿设有高压软管，所述高压软管远离扩孔座的一端设有高压水喷射口。本装置进入煤层后，通过掘进钻头可增加钻孔深度，通过水力切割头和柔性扩孔钻头配合作业实现钻深的同时快速扩孔，且扩孔完成后，通过对高压软管进行泄压，即可实现快速退钻，从而有效提高了扩孔作业的工作效率，同时提高了扩孔装置的可靠性。所述扩孔座和钻杆的外表面设有螺旋导料槽，方便将扩孔时破碎的煤粒及时输送出钻孔，保证扩孔效率。

优选的，所述甩链采用矿用高强度圆环链，自由度高，不易发生疲劳损伤。

优选的，所述高压软管采用铠装金属软管，有利于保证高压软管的使用寿命。

优选的，所述高强耐磨金属材质选用27SiMn材质，强度高，耐磨性好，有利于提高装置的使用寿命。

优选的，所述甩链或甩缆上设有金刚石复合片，提高甩链或甩缆的耐磨性，有利于延长装置的使用寿命。