[發明專利]一種松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的成套裝備及成孔工藝

在審

• 申請號: 202010164009.1
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111140170A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 武澤銘;李旭斌;徐云輝;高彬彬;劉亞曉
• 申請（專利權）人: 河南鐵福來裝備制造股份有限公司
• 主分類號: E21B7/02
• 分類號: E21B7/02;E21B7/04;E21B7/28;E21B15/04;E21B3/02;E21B10/60;E21B17/03;E21B17/00;E21F7/00;B66F11/04
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 常曉虎

本發明涉及一種松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的成套裝備及成孔工藝。成套裝備包括大扭矩鉆機、導孔鉆具和擴孔鉆具，大扭矩鉆機包括導軌組件、穩鉆支撐組件和鉆進回轉裝置；穩鉆支撐組件安裝在大扭矩鉆機的回轉大盤上，用以向鉆機提供鉆孔過程中的支撐；鉆進回轉裝置安裝在導軌組件上，根據鉆進的工序，鉆進回轉裝置驅動導孔鉆具旋轉實現高速鉆進或驅動擴孔鉆具旋轉實現低速大扭矩回擴；導軌組件安裝在穩鉆支撐組件上，能實現鉆進回轉裝置鉆進位置及方向的調整，并為鉆進回轉裝置的回擴鉆孔提供所需的起拔力。成孔工藝包括導孔過程和回擴過程，可有效解決松軟煤層煤柱橫向大直徑成孔時作業困難、效率低、成孔率低、勞動強度高等問題。

技術領域

本發明屬于煤礦井下成套設備領域，具體涉及一種松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的成套裝備及成孔工藝。

背景技術

在煤礦井下煤層開采后會形成采空區，由于煤層開采過程中會造成瓦斯流動并向采空區聚集，形成上隅角瓦斯。針對上隅角瓦斯的治理方法有多中，其中經濟成本低、治理效果好的方法就是利用在煤柱區施工大直徑孔，并且在孔內安裝瓦斯抽放管進行采空區瓦斯抽采。

松軟煤層煤柱區大直徑擴孔常采用正向鉆大直徑孔，鉆孔完成后拆掉鉆具再進行正向推管，將瓦斯抽放管推入孔內。這樣施工雖然可以一次成孔，但施工效率較低，且施工期間由于采用螺旋鉆桿鉆進，現場出煤量大，工人作業強度高，鉆孔的成孔率低，成孔后由于鉆桿過重導致內孔偏斜較多，安裝護壁管困難等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的成套裝備及成孔工藝，以解決煤礦井下針對松軟煤層煤柱區大直徑成孔困難、效率低等問題。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種在松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的工藝，其特征在于：包括導孔過程和回擴過程；

（1）在導孔過程中，鉆機在煤柱一側的作業區域內將導孔鉆具鉆入煤柱，并持續向前推進，直至導孔鉆具上的導孔鉆頭鉆透煤柱，進入煤柱另一側的作業區域；

（2）在回擴過程中，將導孔鉆具鉆桿上的導孔鉆頭拆掉并更換為回擴鉆頭，并在回擴鉆頭即將進入煤柱時，依次在回擴鉆頭上安裝分動器、連接管和瓦斯抽放管；然后鉆機驅動回擴鉆頭邊旋轉邊后退，同時分動器拖動與之連接的連接管以及與連接管相連的瓦斯抽放管進入煤柱，在瓦斯抽放管進入煤柱的過程中，進行瓦斯抽放管的逐根安裝，直至整個煤柱完成瓦斯抽放管的安裝，此時回擴鉆頭退出鉆孔，得到大直徑成孔，拆除擴孔鉆頭、分動器和連接管，將鉆機移至下一孔位，并在鉆桿上再次安裝導孔鉆頭繼續施工。

一種松軟煤層煤柱區橫向大直徑成孔的成套裝備，包括大扭矩鉆機、導孔鉆具和擴孔鉆具，所述大扭矩鉆機包括導軌組件、穩鉆支撐組件和鉆進回轉裝置；所述穩鉆支撐組件安裝在大扭矩鉆機的回轉大盤上，用以向鉆機提供鉆孔過程中的前、后及上方支撐；所述鉆進回轉裝置安裝在導軌組件上，根據鉆進的工序，鉆進回轉裝置驅動導孔鉆具旋轉實現高速鉆進或驅動擴孔鉆具旋轉實現低速大扭矩回擴；所述導軌組件安裝在穩鉆支撐組件上，能夠實現鉆進回轉裝置鉆進位置及方向的調整，并為鉆進回轉裝置的回擴鉆孔提供所需的起拔力。

所述穩鉆支撐組件包括能夠為鉆機提供上支撐的立柱組件、能夠為鉆機提供前支撐的前支撐組件以及能夠為鉆機提供后支撐的后支撐組件；立柱組件設有兩組，立柱組件包括外柱體和設置在外柱體內的內部油缸，外柱體固定在所述的回轉大盤上，立柱體內的內部油缸推動豎向支撐部上下伸縮，以實現對鉆機的上支撐。

所述導軌組件包括導軌、驅動導軌沿相應滑道前后移動的直線驅動機構；所述的兩組立柱組件之間設有能夠升降的橫梁，用以調整導軌俯仰角度的調角組件中的調角支架轉動連接在所述橫梁上，調角組件中伸縮機構一端固定在所述回轉大盤上，另一端固定在所述調角支架上，調角支架上設有所述滑道，以滑動安裝所述的導軌。