[发明专利]一种定向水力掏煤装置及方法

说明书

本发明属于煤矿井下作业技术领域，具体涉及一种定向水力掏煤装置及方法，其解决无法对采煤工作面或其他长距离有效、全方位精确性的掏煤作业的问题。本发明包括用于实现长距离精确钻孔和掏煤的定向钻机、普通高压密封钻杆、上无磁高压密封钻杆、高压密封探管、下无磁高压密封钻杆、流量水刀和钻头；流量水刀的水刀头和水刀尾可拆卸连接，低压水进入水刀尾，然后从水刀头流出，最后再进入钻头实现定向钻孔作业；高压水进入流至水刀尾，然后从流量水刀的切割小孔喷出，从而实现定向水力掏煤作业；一种定向水力掏煤方法，步骤如下：S1，定向钻孔作业；S2，定向水力掏煤作业。本发明能够实现长距离精确性钻孔与掏煤作业，达到快速安全消突的效果。

技术领域

本发明属于煤矿井下作业技术领域，具体涉及一种定向水力掏煤装置及方法。

背景技术

瓦斯治理是煤矿安全生产的第一要务，瓦斯抽采是瓦斯治理和防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施。针对煤层中软分层瓦斯抽采难突出危险性大的问题，主要采用卸压增透措施，增加煤体的透气性系数，减小软分层的瓦斯含量及压力，提高瓦斯抽采效率，消除突出危险性，近年来，从安全的角度来看，水力化增透措施成为卸压增透发展的趋势。

普通穿层和顺层钻孔水力掏煤措施已经广泛使用，对掩护巷道掘进起到了巨大的作用，但在施工过程中存在很大局限性，只能近距离对掩护巷道进行水力掏煤作业，无法对采煤工作面及下一采面掘进顺槽的软分层进行长距离有效、全方位精确性的掏煤，不能彻底解决采面的突出危险，致使采面工作面回采过程中，进行工作面防突检测时经常造成钻屑量超标甚至造成突出的危险，影响回采安全高效推进。

发明内容

本发明要解决无法对采煤工作面或其他长距离有效、全方位精确性的掏煤作业的问题，提供了一种定向水力掏煤装置及方法。

本发明采用如下的技术方案实现：一种定向水力掏煤装置包括用于实现长距离精确钻孔以及掏煤的定向钻机、普通高压密封钻杆、上无磁高压密封钻杆、高压密封探管、下无磁高压密封钻杆、流量水刀和钻头；

所述定向钻机的输出端、普通高压密封钻杆、上无磁高压密封钻杆、高压密封探管、下无磁高压密封钻杆、流量水刀和钻头依次首尾相连；

流量水刀包括设于前端的空心的水刀头和设于尾端的空心的水刀尾，水刀头和水刀尾可拆卸连接，流量水刀上沿其径向设有贯穿其壁厚的切割小孔，水刀头与钻头连接，低压水进入水刀尾，然后从水刀头流出，最后再进入钻头实现定向钻孔作业；高压水进入流至水刀尾，然后从流量水刀的切割小孔喷出，从而实现定向水力掏煤作业。

进一步的，所述流量水刀还包括用于实现定向钻孔与定向水力掏煤切换的移动堵塞构件，移动堵塞构件包括切割小孔挡圈、柱塞、弹簧、弹簧座和套筒，弹簧座为空心柱状结构，弹簧座包括大头端和小头端，大头端连接于流量水刀的水刀头内，弹簧的前端套设在小头端并且与大头端固定连接，弹簧的尾端与套筒的前端固定连接，套筒尾部的外壁套设有环形结构的切割小孔挡圈；套筒内固定有柱塞，柱塞的一部分位于弹簧内，柱塞包括楔形的尾部、圆柱状的头部和同于连接尾部与头部的锥形的连接部，套筒随弹簧的伸缩带动切割小孔挡圈与柱塞随之同步移动，从而实现定向钻孔与定向水力掏煤的切换。

进一步的，所述流量水刀的弹簧座的大头端设有外螺纹，水刀头靠近前端的位置设有内螺纹，外螺纹与内螺纹螺纹连接。

进一步的，所述流量水刀的弹簧座的大头端与水刀头通过弹簧座固定销固定连接。

进一步的，所述套筒的外部设有一圈凹槽，切割小孔挡圈固定连接于凹槽内。

进一步的，所述流量水刀的水刀头和水刀尾通过螺纹可拆卸连接。

进一步的，所述流量水刀的水刀头和水刀尾通过防脱扣固定销固定连接。

一种定向水力掏煤方法，步骤如下：