[發明專利]一種堅硬巖石鉆孔切縫壓裂一體裝置

有效

• 申請號: 201811515544.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109538183B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 江紅祥;蔡芝源;劉送永;杜長龍;劉后廣;孟德遠;孟德光
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/114
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

一種堅硬巖石鉆孔切縫壓裂一體裝置，包括油缸支撐座、推進油缸、導軌、回轉驅動裝置、橡膠圈、反向擠壓環、鉆桿、鉆頭、流道軸、旋轉密封軸和旋轉密封套；油缸支撐座固定在導軌后端，回轉驅動裝置與導軌滑動相連，推進油缸固定在油缸支撐座上，推進油缸活塞桿與回轉驅動裝置相連，輸出軸前端與鉆桿后端、鉆桿前端與鉆頭后端分別連接，安裝在輸出軸和鉆桿內部的流道軸與鉆頭后端連接，旋轉密封套固定在回轉驅動裝置的后端，旋轉密封軸穿過旋轉密封套與流道軸相連，橡膠圈固定在回轉驅動裝置的前端并與反向擠壓環相連。本發明能實現堅硬巖體鉆孔—切縫—壓裂一體化作業，具有碎落堅硬巖體(f>10)能力強、效率高、產塵量低等優點。

技術領域

本發明涉及一種堅硬巖石鉆孔切縫壓裂一體裝置，適用于普氏硬度系數較高(f>10)的巷道或隧道巖體掘進施工。

背景技術

目前，煤炭開采已經逐漸向深層和復雜地層發展，對深層、復雜地層煤炭資源安全高效開采技術和裝備提出了更高的要求和新的挑戰。由于地應力的增大，通常深層、復雜地層煤巖的彈性模量、硬度和破壞強度等隨之增大，單軸抗壓強度往往達到150MPa以上。雖然爆破掘進法具有靈活、方便、成本低、適應性強以及不受地質條件變化影響的特點，但其存在工序多、安全性低、掘進效率低等缺點。機械切削破巖時刀具磨損嚴重、消耗量大，主要用于切削破碎普氏硬度系數f≤8的煤巖；機械沖擊可以破碎大部分煤巖，但在堅硬煤巖(f>10)中工作存在球齒磨損嚴重和脫落、破巖效率低以及粉塵量大等問題，大大降低了機械沖擊破巖能力、效率以及設備使用壽命和可靠性，如何實現堅硬煤巖的安全高效破碎已經成為深層、復雜地層煤炭等礦體資源高效開發的關鍵問題和難點。

目前，對于堅硬巖石(f>10)鉆孔、切縫、壓裂一體化的技術尚未出現，并且該項技術目前還存在巖道密封困難等眾多難題急需克服，以確保在高壓磨料的作用下，已經切出的環形縫隙可以被壓裂。

發明內容

為了克服現有技術的上述不足，本發明提供一種堅硬巖石鉆孔切縫壓裂一體裝置，該裝置能夠實現堅硬巖體鉆孔—切縫—壓裂一體化作業方式，具有碎落堅硬巖體能力強、效率高和產塵量低的優點。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：主要由油缸支撐座、推進油缸、導軌、回轉驅動裝置、橡膠圈、反向擠壓環、鉆桿、鉆頭、流道軸、旋轉密封軸和旋轉密封套組成；所述的油缸支撐座固定在導軌的后端，回轉驅動裝置與導軌滑動相連，推進油缸固定在油缸支撐座上，推進油缸活塞桿與回轉驅動裝置相連，回轉驅動裝置的輸出軸前端與鉆桿后端、鉆桿前端與鉆頭后端均可拆卸式連接，安裝在輸出軸和鉆桿內部的流道軸與鉆頭后端配合連接，旋轉密封套固定在回轉驅動裝置的后端，旋轉密封軸穿過旋轉密封套與流道軸相連，橡膠圈固定在回轉驅動裝置的前端并與反向擠壓環相連；由旋轉密封套側部的磨料液輸入口輸入的高壓磨料經旋轉密封軸、流道軸以及鉆頭內部的流道分別引入至鉆頭前端和側部的噴嘴。