[發明專利]一種定向水力掏煤裝置及方法

在審

• 申請號: 202011230033.7
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112412335A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 劉毅;劉發義;曹國華;姚盼盼;王晉峰;解志勝;張曉銘;呂軍鋒;韓金鑫;辛憲耀;張國亮;劉偉
• 申請（專利權）人: 山西晉城無煙煤礦業集團有限責任公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/18;E21C45/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

1.一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：包括用于實現長距離精確鉆孔以及掏煤的定向鉆機（1）、普通高壓密封鉆桿（2）、上無磁高壓密封鉆桿（3）、高壓密封探管（4）、下無磁高壓密封鉆桿（5）、流量水刀（6）和鉆頭（7）；

所述定向鉆機（1）的輸出端、普通高壓密封鉆桿（2）、上無磁高壓密封鉆桿（3）、高壓密封探管（4）、下無磁高壓密封鉆桿（5）、流量水刀（6）和鉆頭（7）依次首尾相連；

流量水刀（6）包括設于前端的空心的水刀頭（6.1）和設于尾端的空心的水刀尾（6.2），水刀頭（6.1）和水刀尾（6.2）可拆卸連接，流量水刀（6）上沿其徑向設有貫穿其壁厚的切割小孔（6.5），水刀頭（6.1）與鉆頭（7）連接，低壓水進入水刀尾（6.2），然后從水刀頭（6.1）流出，最后再進入鉆頭實現定向鉆孔作業；高壓水進入流至水刀尾（6.2），然后從流量水刀（6）的切割小孔（6.5）噴出，從而實現定向水力掏煤作業。

2.根據權利要求1所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述流量水刀（6）還包括用于實現定向鉆孔與定向水力掏煤切換的移動堵塞構件，移動堵塞構件包括切割小孔擋圈（6.3）、柱塞（6.4）、彈簧（6.8）、彈簧座（6.6）和套筒（6.7），彈簧座（6.6）為空心柱狀結構，彈簧座（6.6）包括大頭端和小頭端，大頭端連接于流量水刀（6）的水刀頭（6.1）內，彈簧（6.8）的前端套設在小頭端并且與大頭端固定連接，彈簧（6.8）的尾端與套筒（6.7）的前端固定連接，套筒（6.7）尾部的外壁套設有環形結構的切割小孔擋圈（6.3）；套筒（6.7）內固定有柱塞（6.4），柱塞（6.4）的一部分位于彈簧（6.8）內，柱塞（6.4）包括楔形的尾部（6.4.1）、圓柱狀的頭部（6.4.2）和同于連接尾部（6.4.1）與頭部（6.4.2）的錐形的連接部（6.4.3），套筒（6.7）隨彈簧（6.8）的伸縮帶動切割小孔擋圈（6.3）與柱塞（6.4）隨之同步移動，從而實現定向鉆孔與定向水力掏煤的切換。

3.根據權利要求2所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述流量水刀（6）的彈簧座（6.6）的大頭端設有外螺紋，水刀頭（6.1）靠近前端的位置設有內螺紋，外螺紋與內螺紋螺紋連接。

4.根據權利要求3所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述流量水刀（6）的彈簧座（6.6）的大頭端與水刀頭（6.1）通過彈簧座固定銷（6.10）固定連接。

5.根據權利要求4所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述套筒（6.7）的外部設有一圈凹槽，切割小孔擋圈（6.3）固定連接于凹槽內。

6.根據權利要求1-5中任意一項所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述流量水刀（6）的水刀頭（6.1）和水刀尾（6.2）通過螺紋可拆卸連接。

7.根據權利要求6所述的一種定向水力掏煤裝置，其特征在于：所述流量水刀（6）的水刀頭（6.1）和水刀尾（6.2）通過防脫扣固定銷（6.9）固定連接。

8.一種定向水力掏煤方法，其特征在于：步驟如下：

S1，定向鉆孔作業；定向鉆機（1）進行精確定位，低壓水進入流量水刀（6）的水刀尾（6.2）后從水刀頭（6.1）流出，然后進入鉆頭（7）進行定向鉆孔作業，直至施工至煤層頂、底板軟分層時停止定向鉆孔作業；

S2,定向水力掏煤作業；定向鉆機（1）進行精確定位，高壓水進入流量水刀（6）的水刀尾（6.2）后從切割小孔（6.5）噴出，噴出的高壓水對煤層頂、底部軟分層進行水力掏煤，并且定向鉆機為水力掏煤提供定向功能，實現定向水力掏煤作業，邊退鉆桿邊進行沖孔，退至硬煤區定向水力掏煤作業。