[發明專利]一種水動力擴孔裝置及方法

在審

• 申請號: 202010744642.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111720058A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 魏建平;都陽;李波;李輝;溫志輝;徐向宇;王登科;司磊磊;張宏圖;張健;姚邦華;劉勇
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B7/18;E21B7/28
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 鄭菊梅

本發明屬于煤礦鉆孔技術領域，具體地，涉及一種水動力擴孔裝置及方法，所述水動力擴孔裝置包括水力馬達、擴孔座和鉆頭，所述水力馬達的輸出軸上設有出水口，所述擴孔座的一端連接在輸出軸上，另一端與鉆頭相連接，所述水力馬達遠離擴孔座的一端與外部的高壓水源連通，所述擴孔座上設有柔性擴孔鏈條或纜索，所述柔性擴孔鏈條或纜索均采用高強耐磨金屬材質，且柔性擴孔鏈條或纜索內均穿設有高壓軟管，所述擴孔座內設有與輸出軸上的出水口相連通的高壓水道，所述高壓軟管與高壓水道相連通，所述高壓軟管遠離擴孔座的一端敞口設置。利用該水動力擴孔裝置對煤礦普通鉆孔進行擴孔，可提高擴孔裝置的可靠性，降低擴孔成本，保證煤礦鉆孔的擴孔效率。

技術領域

本發明屬于煤礦鉆孔技術領域，具體地，涉及一種水動力擴孔裝置及方法。

背景技術

煤礦采集前，需要鉆孔抽采瓦斯，鉆孔時需要從巖石層向煤層鉆孔，為節省鉆孔成本并增加瓦斯抽采效率，需要在保證巖石層鉆孔段孔徑不變的情況下對煤層段的鉆孔進行擴孔處理，以擴大煤層內孔的表面積，提高瓦斯的溢出效率。

中國專利文獻CN201810392039.0公開了一種土層變直徑機械擴孔鉆頭及使用該鉆頭的鉆孔方法，其通過鉆頭及傳動桿傳遞扭矩，鉆頭不受力時擴孔伸縮臂收攏，可方便進出小直徑鉆孔；擴孔鉆進入孔底時，通過傳動桿施加壓力，擴孔伸縮臂向外張開，鑲嵌有合金顆粒5的第二連桿作為擴孔臂跟隨傳動桿轉動后對孔壁切削形成擴孔。通過控制變徑控制桿的伸縮長度，可以調整擴孔的直徑。擴孔段施工完成后，整體向后退出，擴孔伸縮臂由于受到孔壁的摩擦作用，兩個張開的連桿自行收攏伸直，整體直徑變小，從而可以從非擴孔段內順利退出到孔外。市面上也有通過液壓支架驅動擴孔臂伸縮的擴孔鉆頭，但現有技術中，擴孔臂的設置擴孔效果并不理想，鉆桿靠電機驅動，轉速達到500r/min，擴孔臂與鉆桿的連接部在擴孔過程中受到的應力沖擊較大，容易疲勞損傷，且擴孔臂收縮時容易與鉆桿之間夾持大塊煤粒，導致收縮不到位，影響退鉆，增加擴孔成本，且無法保證鉆孔擴孔的施工效率。

為此，亟需一種新的水動力擴孔裝置及方法，以提高擴孔裝置的可靠性，降低擴孔成本，保證煤礦鉆孔的擴孔效率。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種水動力擴孔裝置，包括水力馬達、擴孔座和鉆頭，所述水力馬達的輸出軸上設有出水口，所述擴孔座的一端連接在輸出軸上，另一端與鉆頭相連接，所述水力馬達遠離擴孔座的一端與外部的高壓水源連通，所述擴孔座上設有柔性擴孔鏈條或纜索，所述柔性擴孔鏈條或纜索均采用高強耐磨金屬材質，且柔性擴孔鏈條或纜索內均穿設有高壓軟管，所述纜索由絞合在高壓軟管外的多股耐磨合金鋼材質的鋼絲制成，所述擴孔座內設有與輸出軸上的出水口相連通的高壓水道，所述高壓軟管與高壓水道相連通，所述高壓軟管遠離擴孔座的一端敞口設置，所述擴孔座外表面設有螺旋導料槽，方便將擴孔時破碎的煤粒及時輸送出鉆孔，保證擴孔效率。

優選的，所述柔性擴孔鏈條采用礦用高強度圓環鏈，礦用高強度圓環鏈的各鏈節自由度高，可避免礦用高強度圓環鏈與擴孔座之間出現積煤問題，且方便穿設高壓軟管。

優選的，所述高壓軟管采用鎧裝金屬軟管，有利于保證高壓軟管的使用壽命。

優選的，所述擴孔座與鉆頭的連接端對應設置有相匹配的凹凸連接部，且擴孔座與鉆頭的凹凸連接部通過螺栓固定連接，保證鉆頭連接的可靠性。

優選的，所述高強耐磨金屬材質選用27SiMn材質，強度高，耐磨性好，有利于延長裝置的使用壽命。

優選的，所述柔性擴孔鏈條或纜索上還設有金剛石復合片，有利于延長柔性擴孔鏈條或纜索的使用壽命，并提高擴孔效率。將金剛石復合片設置到柔性擴孔鏈條或纜索遠離擴孔座的一端，有利于降低裝置制造成本，并保證擴孔效率。

優選的，所述柔性擴孔鏈條或纜索沿擴孔座軸向間隔設置有三圈，每圈設有兩根柔性擴孔鏈條或纜索，有利于保證擴孔效率，并增加裝置的穩定性和可靠性。