[发明专利]一种柔性扩孔装置及方法

权利要求书

1.一种柔性扩孔装置，包括钻杆，其特征在于：还包括扩孔座和钻头，所述扩孔座的两端分别与钻头和钻杆相连接，所述钻杆远离扩孔座的一端与减速电机传动连接，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，所述钻杆和扩孔座内设有相连通的高压水道，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或封闭设置。

2.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：所述柔性扩孔链条采用矿用高强度圆环链。

3.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：所述高压软管采用铠装金属软管。

4.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：所述扩孔座和钻杆的外表面设有螺旋导料槽。

5.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：所述钻杆与扩孔座螺纹连接，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。

6.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：所述高强耐磨金属材质选用27SiMn材质，所述柔性扩孔链条或缆索上还设有金刚石复合片。

7.根据权利要求1所述的柔性扩孔装置，其特征在于：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。

8.根据权利要求7所述的柔性扩孔装置，其特征在于：三圈柔性扩孔链条或缆索的扩孔半径分别为100mm、200mm和250mm，所述柔性扩孔链条或缆索越靠近钻头，扩孔半径越小。

9.基于权利要求1～8任一项所述的柔性扩孔装置的柔性扩孔方法，其特征在于，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：将柔性扩孔装置的扩孔座沿普通钻孔穿过岩石层置入煤层中，启动减速电机，驱动钻杆旋转，使柔性扩孔链条或缆索在惯性作用下甩动，为提高柔性扩孔链条或缆索对煤层的切割强度，向所述高压水道注入高压水，在高压水的驱动下，高压软管膨胀变硬使柔性扩孔链条或缆索快速伸展且刚性增强，实现对煤层的高效扩孔，当扩孔孔径达到设计值后停止扩孔，待高压软管泄压后，将柔性扩孔装置退出。

10.根据权利要求9所述的柔性扩孔方法，其特征在于：步骤3)中，当高压软管远离扩孔座的一端敞口时，通过高压水对煤层同步进行水力切割。