[發明專利]煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置

在審

• 申請號: 202010147790.1
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111255381A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 隆清明;陳德敏;唐勇;饒家龍;岳建平;李柏均;常宇;邱飛;任文賢;劉娟;蘭祥云;周錦萱;楊娟;江旭;周燕;張森林;曾銀松
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B43/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置，屬于煤炭開采及煤礦安全技術領域，包括鉆進機構、機械擴孔機構和高低壓轉換機構；鉆進機構包括鉆頭和外管；機械擴孔機構包括柱塞，機械擴孔刀片，設置在機械擴孔刀片和柱塞內的高壓射流通道，柱塞與外管滑動連接，柱塞上設有偏心孔；高低壓轉換機構包括內缸體，內缸體上設有低壓水通道，內缸體內滑動連接有芯軸和活塞，芯軸與柱塞連接，芯軸內設有高壓射流通道，與柱塞的高壓射流通道聯通。本發明實現了機械擴孔和水力割縫增透技術有機集成，發揮了機械擴孔和水力割縫的技術優勢，實現了優勢互補。

技術領域

本發明屬于煤炭開采及煤礦安全技術領域，涉及一種煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置。

背景技術

煤炭是我國能源的基石。但我國開采的絕大多數煤層滲透率較低，隨著開采深度的增加，瓦斯抽采難度進一步加大。瓦斯抽采是制約煤礦安全高效生產的關鍵，低滲、難抽煤層瓦斯抽采難題亟需攻克。

煤巖體結構改造是破解低滲煤層瓦斯抽采難題的關鍵。機械擴孔和水力化造縫措施是目前最實用的煤巖體結構改造途徑。機械擴孔可實現在預定的煤層段擴大鉆孔孔徑，并且可在軸向上對擴孔段沒有限制，可對整個鉆孔實施擴孔，軸向上進行充分的卸壓和增透；水力割縫可在徑向范圍內切割出較大的環面，在徑向上充分卸壓增透。

但是，機械擴孔的軸向影響范圍廣而徑向增透效果不明顯；水力割縫局部卸壓充分而軸向影響范圍小。現階段缺乏將機械擴孔和水力割縫有機集成，發揮各自優勢并克服其缺陷的裝備。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置，將機械擴孔和高壓水力割縫集成在一套裝置上，發揮機械擴孔和高壓水力割縫增透的技術優勢，以解決現有的機械擴孔增透和水力割縫增透分屬兩項技術，不能實現優勢互補的問題。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置，包括鉆進機構、設置于鉆桿內部的機械擴孔機構和高低壓轉換機構；

所述的鉆進機構包括鉆頭和外管；

所述機械擴孔機構包括柱塞，還包括鉸接在柱塞兩側的機械擴孔刀片，以及設置在機械擴孔刀片和柱塞內的高壓射流通道，所述柱塞與外管滑動連接，所述柱塞上還設有用于通過低壓水的偏心孔；

所述高低壓轉換機構包括內缸體，所述內缸體上設有低壓水通道，內缸體內滑動連接有芯軸和活塞，所述芯軸與柱塞連接，所述芯軸內設有高壓射流通道，與柱塞的高壓射流通道聯通；當水壓升高時，所述活塞與芯軸在內缸體內滑動，從而封閉低壓水通道，使水流從高壓射流通道流出，進行高壓水力割縫；

進一步，在所述機械擴孔裝置中，機械擴孔刀片通過第一銷釘與所述的鉆進機構外管連接，通過第二銷釘與所述柱塞連接；所述第一銷釘固定在鉆桿內，所述機械擴孔刀片上開有第一銷釘滑道，用于對所述機械擴孔刀片開閉路徑的限位；所述第二銷釘上設有高壓射流通道，所述第二銷釘與所述柱塞固定連接。

進一步，所述高低壓轉換機構內部設置有用于回收機械擴孔刀片的彈簧，所述彈簧與柱塞連接。

進一步，所述高低壓轉換機構通過固定銷與所述鉆進機構的外管連接。

本發明的有益效果在于：本發明公開的一種煤層機械擴孔聯合水力割縫綜合增透裝置，通過高低壓轉換裝置控制機械擴孔刀片的開閉；通過設置在機械擴孔刀片上的高壓射流通道，實現機械擴孔和水力割縫增透技術有機集成，發揮了機械擴孔和水力割縫的技術優勢，實現了優勢互補；通過設置高低壓轉換裝置，在正常鉆進時，低壓水通過機械擴孔機構的柱塞來排渣和冷卻鉆頭，水壓增高后，高壓水推動高低壓轉換機構的活塞堵住低壓水通道，并壓縮彈簧，打開機械擴孔刀片，此時，在機械擴孔的同時，高壓水通過設置在機械擴孔刀片上的高壓射流通道進行水力割縫，水壓降低后，機械擴孔刀片在彈簧的作用下收回，低壓水通道打開，開始正常的鉆進或者退鉆。