基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置的製作方法

2023-12-10 01:09:01

專利名稱：基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑽割一體化裝置，尤其是一種適用於煤礦井下使用的基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置。
背景技術：
水力致裂是控制堅硬頂煤、頂板等的有效措施，水壓裂縫的擴展方向受地應力場和圍巖節理裂隙發育情況的影響。根據煤礦井下現場施工的需要，有時需要人為的控制裂縫的擴展範圍和擴展方向。在實施定向水力致裂時，需要在鑽孔的特定位置開槽或切縫，誘導水壓裂縫從人為造縫處起裂、擴展。傳統的鑽割一體化裝置，都是基於臺鑽實現的，鑽頭直徑大，施工速度慢，設備安裝、轉移較困難，且不能施工鑽孔軸向裂縫。因此，需要一種簡便裝置實現快速鑽進，快速割縫，且能施工軸向裂縫和徑向裂縫，控制水壓裂縫的擴展位置和擴展方向，實現定向水力致裂。
發明內容本實用新型的目的是針對已有技術中存在的不足之處，提供一種結構簡單、操作方便、效率高、能夠實現施工小孔徑鑽孔的基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化
裝直。為實現上述目的，本實用新型的基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，包括錨索鑽機、連接在錨索鑽機上的高壓旋轉接頭，高壓旋轉接頭上設有高壓密封空心鑽杆，高壓密封空心鑽杆的頭部設有鑽割一體化鑽頭；所述的高壓旋轉接頭包括旋轉軸和套在旋轉軸外的旋轉接頭 體，旋轉軸中部開有與旋轉接頭體相連通的通孔，旋轉接頭體壁上設有連接高壓膠管的接口 ；所述的鑽割一體化鑽頭包括鑽頭、設在鑽頭側壁上的多個高壓水射流噴嘴。所述的錨索鑽機與高壓旋轉接頭之間設有鉗套；所述的高壓旋轉接頭與高壓密封空心鑽杆連接處設有密封圈。有益效果:本裝置的鑽割一體化鑽頭側面上設置了高壓水射流噴嘴，能夠實現鑽孔軸向切縫和鑽孔徑向切縫，通過鉗套連接，方便拆裝，搬運安裝方便，能夠實現快速鑽進，尤其是在頂煤、頂板中施工鑽孔時，施工速度快、使用方便的優勢更加明顯，根據使用的小孔徑鑽頭和鑽杆直徑可實現多密集小孔徑鑽孔水力割縫定向切割。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖中:1 一錨索鑽機，2 —聞壓膠管,3 —接口，4 一聞壓旋轉接頭，5 —聞壓密封空心鑽杆,6 —裂縫,7 —鑽割一體化鑽頭,8 —聞壓水射流噴嘴,9 一煤巖體,10 —通孔,11 —鉗套。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步描述:如圖1所示，本實用新型的基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，包括錨索鑽機I，錨索鑽機I前端設有高壓旋轉接頭4，所述的錨索鑽機I與高壓旋轉接頭4之間設有鉗套11，通過鉗套11相互連接，所述的高壓旋轉接頭4包括旋轉軸和套在旋轉軸外的旋轉接頭體，旋轉軸中部開有與旋轉接頭體相連通的通孔10，旋轉接頭體壁上設有連接高壓膠管2的接口 3 ;接口 3上設有高壓膠管2，高壓旋轉接頭4前端設有高壓密封空心鑽杆5，所述的高壓密封空心鑽杆5為空心鑽杆，所述的高壓旋轉接頭4與高壓密封空心鑽杆5連接處設有密封圈。高壓密封空心鑽杆5的頭部設有鑽割一體化鑽頭7，鑽割一體化鑽頭7包括鑽頭、設在鑽頭側壁上的多個高壓水射流噴嘴8，高壓水經過高壓膠管2進入高壓旋轉接頭4，並通過高壓旋轉接頭4進入高壓密封空心鑽杆5，高壓水經高壓密封空心鑽杆5直達鑽頭中間的孔，然後經過高壓水射流噴嘴8噴出，形成高速的水射流切割煤巖體9並在煤巖體9上切割出裂縫6。工作原理:使用本裝置時，在高壓膠管中接入壓力為f3MPa的低壓水，開啟錨索鑽機I，向煤巖體9鑽進，低壓水從高壓膠管2進入高壓旋轉接頭4中，從高壓旋轉接頭2內部的通孔10進入高壓旋轉接頭中的旋轉軸，從旋轉軸進入高壓密封空心鑽杆5，然後到達鑽割一體化鑽頭7，從鑽頭上的高壓水射流噴嘴8噴出，起冷卻鑽頭的作用。當鑽機鑽進到煤巖體9預定深度後，提高高壓膠管中的水壓到IOMPa以上，此時可以根據施工需要利用高壓水射流割兩種裂縫:第一種，停止鑽進，只保持錨索鑽機I帶動高壓密封空心鑽杆5旋轉，從高壓水射流噴嘴8中噴出的高壓水在鑽割一體化鑽頭7的徑向方向切割出一個環形的裂縫6 ;第二種，停止鑽進，錨索鑽機I停止旋轉，通過錨索鑽機I的氣腿反覆伸縮帶動鑽割一體化鑽頭7上下移動， 可以沿著鑽孔的軸向方向切割出兩條裂縫6。
權利要求1.一種基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，其特徵在於:它包括錨索鑽機(I)、連接在錨索鑽機(I)上的高壓旋轉接頭(4)，高壓旋轉接頭(4)上設有高壓密封空心鑽杆(5)，高壓密封空心鑽杆(5)的頭部設有鑽割一體化鑽頭(7);所述的高壓旋轉接頭(4)包括旋轉軸和套在旋轉軸外的旋轉接頭體，旋轉軸中部開有與旋轉接頭體相連通的通孔(10)，旋轉接頭體壁上設有連接高壓膠管(2)的接口(3);所述的鑽割一體化鑽頭(7)包括鑽頭、設在鑽頭側壁上的多個高壓水射流噴嘴(8 )。
2.根據權利要求1所述的基於錨 索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，其特徵在於:所述的錨索鑽機(I)與高壓旋轉接頭(4)之間設有鉗套(11)。
3.根據權利要求1所述的基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，其特徵在於:所述的高壓旋轉接頭(4)與高壓密封空心鑽杆(5)連接處設有密封圈。
專利摘要一種基於錨索鑽機的小孔徑鑽孔與水力割縫一體化裝置，適用於煤礦井下使用。包括錨索鑽機，錨索鑽機前端設有高壓旋轉接頭，所述的高壓旋轉接頭包括旋轉軸和套在旋轉軸外的旋轉接頭體，旋轉軸中部開有通孔，旋轉接頭體側面設有接口，接口上設有高壓膠管，高壓旋轉接頭前端設有多節高壓密封空心鑽杆，所述的高壓密封空心鑽杆為空心鑽杆，高壓密封空心鑽杆的頭部設有鑽割一體化鑽頭，鑽割一體化鑽頭的側面設有高壓水射流噴嘴。該裝置安裝使用方便，能實現鑽孔、割縫兩個功能，效率高。
文檔編號E21B7/00GK203145829SQ20132009517
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者黃炳香, 陳樹亮 申請人:中國礦業大學