[发明专利]一种水力机械造穴装置、使用方法、及造穴工艺

权利要求书

1.一种水力机械造穴装置，其特征在于：包括切割体、移动块、活塞杆、活塞、无缝钢管、导流转换阀、第一缸筒、第二缸筒和复位弹簧，其中切割体包括导向铰接轴、切割体外壳、切割体连接头、以及两组前切割臂和后切割臂，所述移动块安装在切割体外壳内的尾部，移动块可在切割体外壳直线移动，两组前切割臂和后切割臂分别位于切割体外壳的对向两侧，移动块与后切割臂尾端相铰接，所述后切割臂前端与前切割臂后端通过导向铰接轴相铰接，前切割臂后端与切割体外壳前部相铰接，所述第二缸筒包括固定套、支撑端盖和第二缸筒外壳，第二缸筒外壳前端与切割体外壳后端对接，支撑端盖固定安装在第二缸筒外壳内的前段处，固定套设置在第二缸筒外壳内的后端处，所述活塞杆置于第二缸筒外壳内，活塞杆尾端与活塞固定连接，活塞杆的前段穿过支撑端盖与移动块固定连接，所述无缝钢管插装在活塞杆以及切割体内部，且无缝钢管前端延伸至切割体前端，无缝钢管后端延伸第二缸筒的后端，所述复位弹簧套装在活塞杆的外部，复位弹簧的前段抵接在支撑端盖的后端面，复位弹簧的后端抵接在活塞的前端面，导流转换阀安装在第一缸筒内，第一缸筒前端与第二缸筒的尾端对接，导流转换阀的两个出水口分别与无缝钢管的尾端和活塞后端空间连通；

在第一状态时，外接压力水通过导流转换阀对无缝钢管输出水流；在外接压力水的压力达到阈值后，达到第二状态，在第二状态时，导流转换阀输出的压力水推动活塞、活塞杆和移动块同步前移，使前切割臂和后切割臂沿其铰接处折叠并突出切割体外壳；

所述导流转换阀包括阀芯、弹簧、阀套、和阀套导水孔，其中阀套与第一缸筒之间形成间隙，阀芯位于阀套内并可沿阀套轴向滑动，阀芯上设有阀套低压孔和阀套高压孔，弹簧两端分别抵接在阀芯的前段以及阀套内，阀套内具有阀腔，阀套导水孔位于阀套的前端；在第一状态时，所述阀芯未移动，阀套高压孔处于闭合状态，阀套低压孔通过阀腔、阀套导水孔与无缝钢管连通；在第二状态时，阀芯轴向移动，阀套低压孔、阀套高压孔同时导通，阀套高压孔通过阀腔、阀套与第一缸筒之间间隙后与活塞尾部空腔连通。

2.根据权利要求1所述的水力机械造穴装置，其特征在于：所述前切割臂和后切割臂外表面安装有合金钻头。

3.根据权利要求1所述的水力机械造穴装置，其特征在于：所述切割体内部的无缝钢管外壁开设有用于排渣、弱化煤壁、清洗切割臂的射流喷孔。

4.根据权利要求1所述的水力机械造穴装置，其特征在于：所述导流转换阀包括阀芯、弹簧、阀套、和阀套导水孔，其中阀套与第一缸筒之间形成间隙，阀芯位于阀套内并可沿阀套轴向滑动，阀芯上设有阀套低压孔和阀套高压孔，弹簧两端分别抵接在阀芯的前段以及阀套内，阀套内具有阀腔，阀套导水孔位于阀套的前端，固定套上设有固定套单向阀孔；在第一状态时，所述阀芯未移动，阀套高压孔处于闭合状态，阀套低压孔通过阀腔、阀套导水孔与无缝钢管连通；在第二状态时，阀芯轴向移动，阀套低压孔闭合，阀套高压孔导通，阀腔、阀套与第一缸筒之间间隙后与活塞尾部空腔连通，且阀套高压孔通过固定套单向阀孔与无缝钢管尾端连通。

5.一种水力机械造穴装置的使用方法，使用如权利要求1-4任一项所述的水力机械造穴装置，其特征在于：

步骤11，将预定尺寸合金钻头与切割体前端相连，第一缸筒后端与钻杆连接，末节钻杆通过高压胶管与清水泵站相连；

步骤12，开启清水泵站注水，控制水压小于切割臂张开阈值，通过高压胶管、水尾、钻杆、导流转换阀、固定套、无缝钢管向合金钻头注水，进而利用钻进系统，在煤体内施工预定尺寸钻孔；

步骤13，利用钻进系统将水力机械造穴装置推送至预定造穴位置，利用钻进系统带动水力机械装置旋转的同时，调升清水泵站注水压力超过切割臂张开阈值，向合金钻头注水排渣的同时，通过高压胶管、水尾、钻杆、导流转换阀、固定套向第二缸筒内注入高压水并作用于活塞，带动活塞杆沿着第二缸筒轴向移动，带动移动块沿着切割体轴向移动，进而带动前切割臂、后切割臂张开，切割臂逐渐张开并旋转切割煤壁；

步骤14，完成预定位置造穴后，调低清水泵站注水压力小于切割臂张开阈值，活塞在复位弹簧作用下回位至初始位置，带动切割臂收回；利用钻进系统将水力机械造穴装置推送至下一预定造穴位置，重复上述步骤，完成煤层多段造穴增透。