[發明專利]一種巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具及方法

在審

• 申請號: 201911169944.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110700764A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 倪小明;楊慈祥;金毅;王娟;李懷珍
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B12/00
• 分類號: E21B12/00;E21B17/10;E21B44/00;E21B47/12;E21B7/00;E21F7/00
• 代理公司: 41131 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 朱俊峰

1.一種巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具，其特征在于：包括固定套、若干個C型彈性支撐環、控制系統和遠程監控系統，固定套套裝固定在鉆桿的外部，以鉆進方向為前向，鉆桿的前端設有鉆頭，固定套的外部下側沿長度方向固定連接有若干個與各個C型彈性支撐環一一對應連接的卡座，各個卡座位于同一直線上，每個C型彈性支撐環的缺口兩端均設有塞柱，兩個塞柱左右對稱卡接在相應的卡座內，每個卡座內部均設有兩個分別用于固定和釋放兩個塞柱的卡緊機構，兩個卡緊機構的結構相同且左右對稱，C型彈性支撐環和卡座合圍成套在固定套外部的封閉圓環，封閉圓環的外徑小于鉆頭的最大外徑，每個卡座內部均設有定位芯片；

控制系統分別與各個卡緊機構和遠程監控系統通過井下通信電纜連接，遠程監控系統分別與各個定位芯片通過GPRS或無線信號傳輸連接。

2.根據權利要求1所述的巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具，其特征在于：固定套的一端內圓與鉆桿的外部之間螺紋連接，卡座為中空盒體結構，卡座的上表面為與固定套的外圓周相適配的圓柱面，卡座的前后兩側面上部邊緣均設有折邊，折邊的上表面和固定套的外圓周之間夾設有墊片，折邊與固定套通過若干根穿過折邊和墊片的緊固螺栓固定連接，卡座的左側面和右側面均開設有左右通透且對應的卡孔，兩個塞柱分別對應穿過兩個卡孔插入到卡座內部，每個塞柱的前后兩側均開設有卡槽，兩個卡槽前后對應。

3.根據權利要求2所述的巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具，其特征在于：位于卡座內部左側的卡緊機構包括兩組前后移動組件，兩組前后移動組件的結構相同且關于卡孔的中心線前后對稱設置，前側的前后移動組件包括伺服電機、齒輪、卡緊桿和兩塊支板，伺服電機的中心線沿左右方向水平設置，伺服電機的底部固定連接在卡座內底部，齒輪固定套裝在伺服電機的動力軸上，卡緊桿沿前后方向水平設置，兩塊支板所在平面與卡緊桿垂直，兩塊支板前后并排設置，齒輪位于兩塊支板的中間，兩塊支板上均開設有前后通透且對應的導向孔，卡緊桿穿過兩個導向孔并滑動支撐在兩塊支板上，卡緊桿的前端穿過前側支板且位于前側支板的前側，卡緊桿的后端穿過后側支板且位于后側支板的后側，卡緊桿的上表面為齒條結構，齒輪的下側與齒條結構相嚙合，卡緊桿的后端對應插接到左側塞柱的前側卡槽中，兩塊支板上分別設有一個限位開關，卡緊桿上設有與兩個限位開關配合的接觸塊，接觸塊設置在兩塊支板之間，控制系統分別與伺服電機和兩個限位開關通過井下通信電纜信號連接。

4.根據權利要求3所述的巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具，其特征在于：封閉圓環的內圓和固定套的外部之間設有用于防止C型彈性支撐環前后偏移的扶正環，各個扶正環套在固定套的外部，各個扶正環的中部周向通過若干根緊固螺栓固定連接在固定套的外部。

5.根據權利要求4所述的巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具，其特征在于：C型彈性支撐環上均勻開設有若干個篩孔。

6.如權利要求5所述的巷道鉆構造煤時隨鉆防塌孔工具的防塌孔方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）、將固定套安裝在對應的鉆桿上，并將各個卡座、各個C型彈性支撐環和各個扶正環對應安裝在固定套上；

（2）、在煤層中鉆孔，并在鉆孔鉆進到每個預期位置時，在預期位置處煤層為構造煤，煤層較軟容易塌孔，在該預期位置對應釋放一個C型彈性支撐環，C型彈性支撐環由于彈性作用膨脹撐緊該預期位置處的鉆孔內壁，從而起到支撐鉆孔的作用；

（3）、釋放完所有的C型彈性支撐環后，由于在鉆進時鉆孔的內徑要大于鉆頭的最大直徑，C型彈性支撐環支撐在鉆孔內壁上時，C型彈性支撐環的內徑同樣大于鉆頭的最大直徑，如此將鉆頭及鉆桿從鉆孔中退出，鉆頭不會撞住C型彈性支撐環，之后再將固定套從鉆桿上拆卸下來，檢查固定套、卡座和扶正環的完好性，重復步驟（1）進行下一次的鉆孔支撐。