[发明专利]一种水动力扩孔装置及方法

说明书

本发明属于煤矿钻孔技术领域，具体地，涉及一种水动力扩孔装置及方法，所述水动力扩孔装置包括水力马达、扩孔座和钻头，所述水力马达的输出轴上设有出水口，所述扩孔座的一端连接在输出轴上，另一端与钻头相连接，所述水力马达远离扩孔座的一端与外部的高压水源连通，所述扩孔座上设有柔性扩孔链条或缆索，所述柔性扩孔链条或缆索均采用高强耐磨金属材质，且柔性扩孔链条或缆索内均穿设有高压软管，所述扩孔座内设有与输出轴上的出水口相连通的高压水道，所述高压软管与高压水道相连通，所述高压软管远离扩孔座的一端敞口设置。利用该水动力扩孔装置对煤矿普通钻孔进行扩孔，可提高扩孔装置的可靠性，降低扩孔成本，保证煤矿钻孔的扩孔效率。

技术领域

本发明属于煤矿钻孔技术领域，具体地，涉及一种水动力扩孔装置及方法。

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。

中国专利文献CN201810392039.0公开了一种土层变直径机械扩孔钻头及使用该钻头的钻孔方法，其通过钻头及传动杆传递扭矩，钻头不受力时扩孔伸缩臂收拢，可方便进出小直径钻孔；扩孔钻进入孔底时，通过传动杆施加压力，扩孔伸缩臂向外张开，镶嵌有合金颗粒5的第二连杆作为扩孔臂跟随传动杆转动后对孔壁切削形成扩孔。通过控制变径控制杆的伸缩长度，可以调整扩孔的直径。扩孔段施工完成后，整体向后退出，扩孔伸缩臂由于受到孔壁的摩擦作用，两个张开的连杆自行收拢伸直，整体直径变小，从而可以从非扩孔段内顺利退出到孔外。市面上也有通过液压支架驱动扩孔臂伸缩的扩孔钻头，但现有技术中，扩孔臂的设置扩孔效果并不理想，钻杆靠电机驱动，转速达到500r/min，扩孔臂与钻杆的连接部在扩孔过程中受到的应力冲击较大，容易疲劳损伤，且扩孔臂收缩时容易与钻杆之间夹持大块煤粒，导致收缩不到位，影响退钻，增加扩孔成本，且无法保证钻孔扩孔的施工效率。

为此，亟需一种新的水动力扩孔装置及方法，以提高扩孔装置的可靠性，降低扩孔成本，保证煤矿钻孔的扩孔效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水动力扩孔装置，包括水力马达、扩孔座和钻头，所述水力马达的输出轴上设有出水口，所述扩孔座的一端连接在输出轴上，另一端与钻头相连接，所述水力马达远离扩孔座的一端与外部的高压水源连通，所述扩孔座上设有柔性扩孔链条或缆索，所述柔性扩孔链条或缆索均采用高强耐磨金属材质，且柔性扩孔链条或缆索内均穿设有高压软管，所述缆索由绞合在高压软管外的多股耐磨合金钢材质的钢丝制成，所述扩孔座内设有与输出轴上的出水口相连通的高压水道，所述高压软管与高压水道相连通，所述高压软管远离扩孔座的一端敞口设置，所述扩孔座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，所述柔性扩孔链条采用矿用高强度圆环链，矿用高强度圆环链的各链节自由度高，可避免矿用高强度圆环链与扩孔座之间出现积煤问题，且方便穿设高压软管。

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，所述扩孔座与钻头的连接端对应设置有相匹配的凹凸连接部，且扩孔座与钻头的凹凸连接部通过螺栓固定连接，保证钻头连接的可靠性。

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，有利于延长装置的使用寿命。

优选的，所述柔性扩孔链条或缆索上还设有金刚石复合片，有利于延长柔性扩孔链条或缆索的使用寿命，并提高扩孔效率。将金刚石复合片设置到柔性扩孔链条或缆索远离扩孔座的一端，有利于降低装置制造成本，并保证扩孔效率。

优选的，所述柔性扩孔链条或缆索沿扩孔座轴向间隔设置有三圈，每圈设有两根柔性扩孔链条或缆索，有利于保证扩孔效率，并增加装置的稳定性和可靠性。