[發(fā)明專利]一種前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010539985.0
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111810086B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 仇海生;曹垚林;徐成;王宇鹍;孫娜;郭懷廣;趙洪瑞;張開加;董全
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團沈陽研究院有限公司
• 主分類號: E21B43/00
• 分類號: E21B43/00;E21B43/26;E21B7/18;E21B7/04
• 代理公司: 沈陽易通專利事務(wù)所 21116
• 代理人: 王建男

1.一種前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：包括鉆桿、分級造穴鉆頭和高壓供水系統(tǒng)，其中分級造穴鉆頭安裝在鉆桿的前端，所述高壓供水系統(tǒng)連接在鉆桿的尾端并對鉆桿內(nèi)部供水，所述分級造穴鉆頭包括殼體，該殼體內(nèi)設(shè)有電動機供電裝置、前端防爆電動機、電動機傳動錐齒輪、第一傳動錐齒輪、驅(qū)動圓柱齒輪和傳動鏈條，分級造穴鉆頭還包括至少一組傳動圓柱齒輪、導(dǎo)水傳動軸和射流組件，其中電動機供電裝置設(shè)置在前端防爆電動機的尾部并與前端防爆電動機電性連接，所述電動機供電裝置尾部設(shè)有用于觸發(fā)電動機供電裝置對前端防爆電動機供電的軸向可回縮電動機開關(guān)，所述電動機傳動錐齒輪連接在前端防爆電動機的動力輸出端，第一傳動錐齒輪通過驅(qū)動轉(zhuǎn)軸徑向安裝在殼體內(nèi)，且第一傳動錐齒輪和電動機傳動錐齒輪嚙合，驅(qū)動圓柱齒輪與第一傳動錐齒輪安裝在同一轉(zhuǎn)軸上；所述導(dǎo)水傳動軸通過軸承安裝在殼體內(nèi)，且傳動圓柱齒輪安裝在導(dǎo)水傳動軸上，所述射流組件尾部安裝在導(dǎo)水傳動軸中部且兩者內(nèi)部連通，所述殼體內(nèi)部具有用于將鉆桿內(nèi)部水導(dǎo)入導(dǎo)水傳動軸的導(dǎo)水管路，所述傳動鏈條繞裝在驅(qū)動圓柱齒輪和傳動圓柱齒輪外側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述殼體前端延伸形成兩個對向設(shè)置的安裝夾板，該安裝夾板內(nèi)部中空，且安裝夾板內(nèi)部中空與所述殼體內(nèi)部連通，所述導(dǎo)水傳動軸垂直于安裝夾板。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述導(dǎo)水傳動軸具有凸起部件，所述分級造穴鉆頭還包括彈簧磁力擋片，彈簧磁力擋片上部為彈簧擋片，彈簧擋片底部具有磁石，彈簧擋片固定在安裝夾板外壁，且彈簧磁力擋片中部位于導(dǎo)水傳動軸凸起部件旋轉(zhuǎn)路徑上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述射流組件位于兩個安裝夾板的中部位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述射流組件包括射流桿、射流加長桿和射流噴嘴，其中射流桿尾部與導(dǎo)水傳動軸固定連接，所述射流加長桿位于與射流桿螺紋相接，所述射流噴嘴與射流加長桿頭部螺紋連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述傳動圓柱齒輪、導(dǎo)水傳動軸和射流組件有2-5組。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，其特征在于：所述殼體內(nèi)具有電機保護殼，所述電動機供電裝置和前端防爆電動機設(shè)置在電機保護殼內(nèi)部，所述軸向可回縮電動機開關(guān)設(shè)置在電機保護殼尾部端面。

8.一種前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1-7中任一項所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置，包括以下步驟：

步驟1：水力大直徑分級造穴卸壓增透裝置造穴作業(yè)前，鉆進系統(tǒng)在煤體內(nèi)形成預(yù)定尺寸鉆孔，并通過多根鉆桿將前端動力型水力大直徑分級造穴鉆頭推送至造穴工作位置；

步驟2：使用高壓供水系統(tǒng)通過鉆桿向分級造穴鉆頭注入高壓水，高壓水作用于軸向可回縮電動機開關(guān)，超過軸向可回縮電動機開關(guān)軸向回縮閾值時，軸向可回縮電動機開關(guān)連通與前端防爆電動機、電動機供電裝置串聯(lián)電路，前端防爆電動機開始工作，帶動前端防爆電動機驅(qū)動錐齒輪橫向轉(zhuǎn)動，進而帶動第一傳動錐齒輪縱向轉(zhuǎn)動，第一傳動錐齒輪通過驅(qū)動圓柱齒輪、傳動圓柱齒輪和傳動鏈條帶動導(dǎo)水傳動軸和射流組件縱向旋轉(zhuǎn)；同時高壓水經(jīng)過導(dǎo)水管路、導(dǎo)水傳動軸、射流組件高壓噴出；

步驟3：射流組件縱向旋轉(zhuǎn)的同時，由鉆機分別通過鉆桿夾持器通過鉆桿帶動前端動力型水力大直徑分級造穴鉆頭徑向旋轉(zhuǎn)，進而帶動射流組件徑向轉(zhuǎn)動，完成該位置的立體造穴。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的前端動力型水力大直徑分級造穴卸壓增透方法，其特征在于：在步驟3之后實施步驟4，

步驟4：高壓供水系統(tǒng)停止供水，軸向可回縮電動機開關(guān)復(fù)位彈起，前端防爆電動機停止工作，通過彈簧磁力擋片對導(dǎo)水傳動軸的阻擋與磁吸作用，實現(xiàn)射流組件回正，繼續(xù)將分級造穴鉆頭推進到下一造穴工作位置，重復(fù)步驟1-步驟3，完成全煤層段連續(xù)造穴。