專利名稱：構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔技術(shù)。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的主要因素之一，這不僅嚴(yán)重制約了煤炭工業(yè)的快速發(fā)展，最重要的是嚴(yán)重威脅到了煤礦工人的生命安全。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，煤礦的開采強(qiáng)度正在不斷加大，開采過程中瓦斯的涌出量也正在越來(lái)越大，存在的潛在危險(xiǎn)性也隨之加大。因此就必須通過一定措施降低采區(qū)瓦斯，打鉆成孔進(jìn)行瓦斯抽放是目前井下解決瓦斯突出的重要手段之一。打鉆抽放瓦斯就是在煤炭開采之前或在開采過程中通過在煤壁或巖壁上打一系列的密集鉆孔，進(jìn)行鉆孔、封孔，連接管路，最后進(jìn)行瓦斯抽放。這種措施從一定程度上減少了掘進(jìn)和采煤過程中的瓦斯涌出量，降低了煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性，同時(shí)又可把抽放出的瓦斯加以利用，是一舉幾得的事情。但煤與瓦斯突出經(jīng)常發(fā)生在構(gòu)造帶附近或構(gòu)造帶內(nèi)，在這些區(qū)域內(nèi)的煤巖一般都受到了構(gòu)造擾動(dòng)，煤巖體受到了一定的破壞，煤巖體強(qiáng)度變低、應(yīng)力發(fā)生改變，因此在這些區(qū)域內(nèi)，煤巖破碎、煤體松軟，成孔難度大，幾乎不能成孔，這樣也就不可能對(duì)構(gòu)造區(qū)進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，使得這些區(qū)域內(nèi)發(fā)生煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性大大提高， 成為煤礦安全的“定時(shí)炸彈”。要想解除這顆“定時(shí)炸彈”，必須解決構(gòu)造帶附近或構(gòu)造帶內(nèi)鉆孔成孔的難題，只有這樣才能促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，保障煤礦工人的人身安全。目前， 市場(chǎng)上沒有出現(xiàn)適于在構(gòu)造帶內(nèi)進(jìn)行煤巖鉆孔成孔的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置包括動(dòng)力裝置，還包括有鉆桿機(jī)構(gòu)和注水機(jī)構(gòu)；鉆桿機(jī)構(gòu)包括外鉆桿，外鉆桿包括同心套設(shè)在一起的的外壁和內(nèi)壁， 所述外壁包括兩段以上連接在一起的筒狀外壁段，所述外壁上設(shè)有裂縫；所述內(nèi)壁包括兩段以上連接在一起的筒狀內(nèi)壁段，所述外壁的前部和內(nèi)壁的前部通過連接體連接在一起， 所述連接體的外端固連在所述外壁上，所述連接體的內(nèi)端螺接在所述內(nèi)壁上；所述外壁和所述內(nèi)壁之間形成外鉆桿空腔；所述內(nèi)壁內(nèi)同心套設(shè)有空心設(shè)置的內(nèi)鉆桿；所述內(nèi)鉆桿包括兩段以上連接在一起的內(nèi)鉆桿段，所述內(nèi)鉆桿的外徑小于所述內(nèi)壁的內(nèi)徑從而在兩者之間形成環(huán)形流道；所述外鉆桿的前端設(shè)有環(huán)形的外鉆頭，所述外鉆頭的環(huán)面上設(shè)有通水孔； 所述外壁外表面上設(shè)有排屑螺紋，所述內(nèi)鉆桿的前端設(shè)有圓盤狀內(nèi)鉆頭，所述內(nèi)鉆頭位于所述外鉆頭的后方且所述內(nèi)鉆頭的盤面上均布有內(nèi)水孔；注水機(jī)構(gòu)包括內(nèi)鉆桿注水裝置和外鉆桿注水裝置；內(nèi)鉆桿注水裝置包括設(shè)在地面上的水箱和水泵，水泵進(jìn)水管與水箱相連通，水泵出水管的前端伸入內(nèi)鉆桿，水泵出水管伸入內(nèi)鉆桿的部分固連設(shè)有控制體，控制體與第一軸承的軸承內(nèi)壁固定連接，所述第一軸承的軸承外壁固連在內(nèi)鉆桿的內(nèi)表面上；第一軸承后方的水泵進(jìn)水管上轉(zhuǎn)動(dòng)密封連接有密封板，所述密封板的外緣與所述內(nèi)鉆桿的內(nèi)壁固定連接一起；外鉆桿注水裝置包括開孔軸承，開孔軸承裝設(shè)在內(nèi)鉆桿后方的所述水泵進(jìn)水管上，開孔軸承處的水泵進(jìn)水管上設(shè)有開口，開孔軸承內(nèi)壁上設(shè)有流水孔，開孔軸承的外壁和內(nèi)壁之間設(shè)有流水腔，開孔軸承外壁上徑向連通設(shè)有外鉆桿進(jìn)水管，外鉆桿進(jìn)水管的前端伸入所述外鉆桿空腔內(nèi)；所述動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述外鉆桿和所述內(nèi)鉆桿傳動(dòng)連接。所述外鉆桿空腔的中部設(shè)有固連在所述外壁上的環(huán)形防偏裝置。所述外鉆頭上徑向焊接設(shè)有環(huán)形的保徑體。所述外鉆頭和所述內(nèi)鉆頭上皆設(shè)有金剛石牙齒。所述外鉆桿進(jìn)水管在所述開孔軸承外壁上對(duì)稱設(shè)有兩根。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固連在所述外壁后端部的外轉(zhuǎn)盤以及固連在內(nèi)鉆桿后端部的內(nèi)轉(zhuǎn)盤，外轉(zhuǎn)盤和內(nèi)轉(zhuǎn)盤分別通過外傳動(dòng)軸和內(nèi)傳動(dòng)軸與所述動(dòng)力裝置傳動(dòng)連接。所述外壁上滑動(dòng)支撐連接有固定裝置。所述外鉆桿外壁段之間以螺接的方式連接在一起，所述外鉆桿內(nèi)壁段之間以卡接的方式連接在一起，所述內(nèi)鉆桿段之間通過螺接的方式連接在一起；所述通水孔在所述外鉆頭的環(huán)面上均勻分布，所述密封板設(shè)有兩塊，兩塊密封板之間緊壓設(shè)有橡膠墊。除末段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的后端均設(shè)有卡接凹槽；除首段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的前端均設(shè)有與所述卡接凹槽相適配的卡接凸起。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)
1.所述內(nèi)鉆頭位于所述外鉆頭的后方，便于在外鉆頭先在煤(巖)體內(nèi)鉆出環(huán)形空間后，內(nèi)鉆頭再對(duì)環(huán)形空間內(nèi)的煤(巖)體進(jìn)行鉆進(jìn)，從而使內(nèi)鉆頭鉆進(jìn)時(shí)可以利用內(nèi)鉆桿與外鉆桿內(nèi)壁之間的環(huán)形流道進(jìn)行順利排屑。所述外壁上設(shè)有裂縫，便于鉆孔完畢、將內(nèi)鉆桿和外鉆桿的內(nèi)壁拔出后，利用所述外壁圍成的孔形空腔作為瓦斯抽采孔，使煤(巖)層中的瓦斯氣體能夠通過裂縫和圓孔進(jìn)入瓦斯抽采孔內(nèi)，從而順利完成瓦斯抽采。鉆孔時(shí)需要具有有效的冷卻和排屑結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有技術(shù)中在煤(巖)質(zhì)較硬的區(qū)域鉆進(jìn)時(shí)，不容易出現(xiàn)鉆孔擴(kuò)徑段塌孔的現(xiàn)象，也不易因塌孔而出現(xiàn)煤(巖)擠壓鉆桿、阻塞巖屑上排通道的現(xiàn)象，因此可以利用擴(kuò)徑處形成的環(huán)空進(jìn)行水力排屑(水流經(jīng)鉆頭時(shí)對(duì)鉆頭起到冷卻作用);由于構(gòu)造帶及其附近的煤(巖)質(zhì)地較為松軟，鉆孔擴(kuò)徑段很容易出現(xiàn)塌孔、阻塞擴(kuò)徑處形成的環(huán)空的現(xiàn)象，因此對(duì)于構(gòu)造帶及其附近區(qū)域來(lái)說，不能利用現(xiàn)有技術(shù)中的排屑結(jié)構(gòu)和方法。本發(fā)明的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置在外鉆桿外壁上設(shè)有螺旋狀的螺紋，外鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，水通過外鉆桿空腔流入，沖刷孔底以后水?dāng)y帶著巖屑沿排屑螺紋的凹陷處向上排出(水流經(jīng)鉆頭時(shí)對(duì)鉆頭起到冷卻作用)。雖然這種冷卻、排屑結(jié)構(gòu)和方法的排屑量比較少， 但是由于外鉆頭只是鉆出與以往相比體積大大減小的環(huán)形空間，因此產(chǎn)生巖屑很少，使得本發(fā)明中的排屑結(jié)構(gòu)和排屑方法可以滿足鉆進(jìn)的需要。排屑時(shí)，即使破碎巖體擠壓鉆桿，也只是先接觸螺紋凸起部分，不會(huì)堵塞作為排屑通道的螺紋凹陷部分。內(nèi)鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，水經(jīng)過內(nèi)鉆桿內(nèi)部流入孔底，沖洗孔底以后經(jīng)過環(huán)形流道排出，這種排屑原理與現(xiàn)有技術(shù)相同，排屑結(jié)構(gòu)和方法與現(xiàn)有技術(shù)相類似(環(huán)形流道相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)徑段形成的環(huán)空)，此處不贅述。巖屑排出后能夠避免重復(fù)鉆進(jìn)。
第一軸承和控制體的設(shè)置，解決了水泵進(jìn)水管在所述內(nèi)鉆桿內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐問題， 這種結(jié)構(gòu)使內(nèi)鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一軸承的軸承外壁隨鉆桿一起旋轉(zhuǎn)，第一軸承的軸承內(nèi)壁及其上固連的控制體、水泵進(jìn)水管得以不隨之旋轉(zhuǎn)，從而避免鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)影響注水。密封板和水泵進(jìn)水管轉(zhuǎn)動(dòng)密封連接，使密封板隨內(nèi)鉆桿一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)水管得以不隨之一同旋轉(zhuǎn)。密封板的設(shè)置防止了水泵進(jìn)水管中的水由鉆桿末端倒流出去，保證了內(nèi)鉆桿中的水有效地對(duì)內(nèi)鉆頭起到冷卻作用，同時(shí)利用水流完成排屑功能。綜上所述，本發(fā)明能夠解決構(gòu)造區(qū)煤巖易塌孔、成孔難，瓦斯抽放難度大的問題， 從而提高構(gòu)造帶內(nèi)和構(gòu)造帶附近的成孔率、有效地進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，進(jìn)而提高煤炭開采的安全性，為煤礦工人的生命安全提供更可靠的保障，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)又快又好的發(fā)展。2.環(huán)形防偏裝置的設(shè)置具有如下的效果在水平方向或傾斜方向鉆孔時(shí)，內(nèi)鉆桿的前端由連接體固定，內(nèi)鉆桿的中部及后部在重力的作用下會(huì)向下偏移并被防偏裝置所阻擋和支撐，即防偏裝置的作用就是支撐在重力的作用下向下偏移的內(nèi)鉆桿。3.所述外鉆頭上徑向焊接設(shè)有環(huán)形的保徑體，可以防止長(zhǎng)時(shí)間使用后鉆頭磨損， 鉆孔縮徑。4.所述外鉆頭和所述內(nèi)鉆頭上皆設(shè)有金剛石牙齒具有如下的優(yōu)點(diǎn)金剛石的硬度很高，能夠減少鉆進(jìn)過程中內(nèi)、外鉆頭的磨損，提高其使用壽命。5.所述外鉆桿進(jìn)水管在所述開孔軸承外壁上對(duì)稱設(shè)有兩根，不但可以加大注水量，而且在旋轉(zhuǎn)時(shí)也因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)對(duì)稱而更加穩(wěn)定。6.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)置簡(jiǎn)單方便，便于內(nèi)、外鉆桿在動(dòng)力裝置的帶動(dòng)下一同旋轉(zhuǎn)。7.固定裝置在鉆進(jìn)過程中緊貼鉆孔開口處的煤(巖)層，固定裝置的下端或者直接支撐在地面上，或者通過支撐裝置支撐在地面上，從而使固定裝置在鉆進(jìn)過程中對(duì)所述外壁起到支撐和穩(wěn)定作用。8.橡膠墊的設(shè)置進(jìn)一步防止了水泵進(jìn)水管中的水由鉆桿末端倒流出去，更可靠地保證了內(nèi)鉆桿中的水有效地對(duì)內(nèi)鉆頭直到冷卻作用，同時(shí)利用水流完成排屑功能。外鉆桿外壁段、外鉆桿內(nèi)壁段以及內(nèi)鉆桿段之間的連接方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝、使用和拆卸。9.外鉆桿內(nèi)壁段之間的卡接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于制造、使用和拆卸。本發(fā)明的目的還在于提供一種上述構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的施工方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的施工方法包括如下步驟
一、將構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置運(yùn)送到施工地點(diǎn)，檢查該裝置是否能正常工作，并準(zhǔn)備好足量的水；二、開啟構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的動(dòng)力裝置以及水泵，啟動(dòng)時(shí)以較小的鉆速進(jìn)行鉆進(jìn)，并逐漸將鉆速增大至正常鉆速；三、完成鉆孔以后拔出內(nèi)鉆桿；四、反向旋轉(zhuǎn)外鉆桿內(nèi)壁，并將其拔出；五、在外鉆桿外壁所圍成的孔形空腔內(nèi)安裝常規(guī)瓦斯抽放裝置進(jìn)行瓦斯抽采，煤(巖)層中的瓦斯氣體通過所述外壁上的裂縫進(jìn)入瓦斯抽采孔內(nèi)被抽出； 六、完成瓦斯抽采后旋轉(zhuǎn)、震動(dòng)外鉆桿外壁，并將其拔出。上述施工方法步驟簡(jiǎn)便，能夠可靠地在構(gòu)造帶內(nèi)完成鉆孔和抽采瓦斯氣體的任務(wù)。


圖1是本發(fā)明成孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A—A剖視圖3是圖1的B—B剖視圖； 圖4是圖1的C—C剖視圖； 圖5是圖1的D—D剖視圖； 圖6是外鉆桿內(nèi)壁段之間的卡接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是裂縫處外壁段的展開示意圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例中的方向以鉆進(jìn)方向?yàn)榍跋?，S卩外鉆頭位于本構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的前端。圖1中標(biāo)號(hào)33為各部件間的螺紋連接處。如圖1至圖7所示，本發(fā)明的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置包括動(dòng)力裝置1、鉆桿機(jī)構(gòu)和注水機(jī)構(gòu)。如圖1至圖7所示，鉆桿機(jī)構(gòu)包括外鉆桿，外鉆桿包括同心套設(shè)在一起的的外壁2 和內(nèi)壁3，所述外壁2包括兩段以上通過螺接的方式連接在一起的筒狀外壁段，如圖7所示， 所述外壁2上割設(shè)有平行于鉆桿軸向的裂縫4 (當(dāng)然，出于抽采瓦斯的需要，僅需在外壁2 上靠前的、有可能接觸煤巖層的外壁段上設(shè)置裂縫4)。如圖1至圖7所示，所述內(nèi)壁3包括兩段以上通過卡接的方式連接在一起的筒狀內(nèi)壁段(圖1中的標(biāo)號(hào)20所指為相鄰兩段內(nèi)壁 3之間的卡接連接處)，所述外壁2的前部和內(nèi)壁3的前部通過連接體5連接在一起，所述連接體5的外端固連在所述外壁2上，所述連接體5的內(nèi)端螺接在所述內(nèi)壁3上；所述連接體 5與所述內(nèi)壁3的擰緊旋轉(zhuǎn)方向與鉆桿機(jī)構(gòu)的鉆進(jìn)旋轉(zhuǎn)方向相同；所述外壁2和所述內(nèi)壁 3之間形成外鉆桿空腔6 ；所述內(nèi)壁3內(nèi)同心套設(shè)有空心設(shè)置的內(nèi)鉆桿7 ；所述內(nèi)鉆桿7包括兩段以上通過螺接的方式連接在一起的內(nèi)鉆桿段(螺接處在圖中的標(biāo)號(hào)為33)，所述內(nèi)鉆桿7的外徑小于所述內(nèi)壁3的內(nèi)徑從而在兩者之間形成環(huán)形流道8 ；所述外鉆桿的前端設(shè)有環(huán)形的外鉆頭9，如圖2所示，所述外鉆頭9的環(huán)面上均布有通水孔41 ；如圖1所示，所述外壁2外表面上設(shè)有排屑螺紋11。如圖1和圖3所示，所述內(nèi)鉆桿7的前端以螺接的方式設(shè)有圓盤狀內(nèi)鉆頭12，所述內(nèi)鉆頭12位于所述外鉆頭9的后方且所述內(nèi)鉆頭12的盤面上均布有三個(gè)內(nèi)水孔42 ；內(nèi)水孔42的設(shè)置不僅可以冷卻鉆頭、而且可以利用流水排屑。如圖1所示，注水機(jī)構(gòu)包括內(nèi)鉆桿注水裝置和外鉆桿注水裝置。如圖1和圖4所示，內(nèi)鉆桿注水裝置包括設(shè)在地面上的水箱12和水泵13(最好采用高壓水泵)，水泵進(jìn)水管14與水箱12相連通，水泵出水管15的前端伸入內(nèi)鉆桿7，水泵出水管15伸入內(nèi)鉆桿7的部分固連設(shè)有控制體16，控制體16與第一軸承17的軸承內(nèi)壁固定連接，所述第一軸承17的軸承外壁固連在內(nèi)鉆桿7的內(nèi)表面上。這種結(jié)構(gòu)使內(nèi)鉆桿7旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一軸承17的軸承外壁隨鉆桿一起旋轉(zhuǎn)，第一軸承17的軸承內(nèi)壁及其上固連的控制體 16、水泵進(jìn)水管14得以不隨之旋轉(zhuǎn)，從而避免鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)影響注水。第一軸承17后方的水泵進(jìn)水管14上轉(zhuǎn)動(dòng)密封連接有兩塊密封板18，兩塊密封板18之間穿設(shè)有緊壓螺釘48并緊壓設(shè)有橡膠墊19，所述兩塊密封板18的外緣皆與所述內(nèi)鉆桿7的內(nèi)鉆桿內(nèi)壁固定連接一起；這種結(jié)構(gòu)使密封板18和橡膠墊19隨內(nèi)鉆桿7 —起旋轉(zhuǎn)時(shí)，水泵進(jìn)水管14得以不隨之一同旋轉(zhuǎn)。
如圖1和圖5所示，外鉆桿注水裝置包括開孔軸承21，開孔軸承21裝設(shè)在內(nèi)鉆桿 7后方的所述水泵進(jìn)水管14上，開孔軸承21處的水泵進(jìn)水管14上設(shè)有開口 43，開孔軸承 21內(nèi)壁上設(shè)有流水孔44，開孔軸承21的外壁21A和內(nèi)壁21B之間設(shè)有流水腔45，開孔軸承 21外壁21A上徑向連通設(shè)有外鉆桿進(jìn)水管23，外鉆桿進(jìn)水管23的前端伸入所述外鉆桿空腔6內(nèi)；所述外鉆桿進(jìn)水管23在所述開孔軸承21外壁21A上對(duì)稱設(shè)有兩根，不但可以加大注水量，而且在旋轉(zhuǎn)時(shí)也因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)對(duì)稱而更加穩(wěn)定。如圖1所示，所述動(dòng)力裝置1通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述外鉆桿和所述內(nèi)鉆桿7傳動(dòng)連接。所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固連在所述外壁2后端部的外轉(zhuǎn)盤M以及固連在內(nèi)鉆桿7后端部的內(nèi)轉(zhuǎn)盤25，外轉(zhuǎn)盤M和內(nèi)轉(zhuǎn)盤25分別通過外傳動(dòng)軸沈和內(nèi)傳動(dòng)軸27與所述動(dòng)力裝置 1傳動(dòng)連接。啟動(dòng)動(dòng)力裝置1時(shí)，外轉(zhuǎn)盤M和內(nèi)轉(zhuǎn)盤25同時(shí)帶動(dòng)外鉆桿和內(nèi)鉆桿7轉(zhuǎn)動(dòng)。 動(dòng)力裝置1可以采用傳統(tǒng)的鉆機(jī)。如圖1所示，在所述外鉆桿空腔6的中部設(shè)有固連在所述外壁2上的環(huán)形防偏裝置觀。在水平方向或傾斜方向鉆孔時(shí)，內(nèi)鉆桿7的前端由連接體5固定，內(nèi)鉆桿7的中部及后部在重力的作用下會(huì)向下偏移并被防偏裝置觀所阻擋和支撐，防偏裝置觀的作用就是支撐在重力的作用下向下偏移的內(nèi)鉆桿7。如圖1所示，所述外鉆頭9上徑向焊接設(shè)有環(huán)形的保徑體四，從而能夠防止長(zhǎng)時(shí)間使用后外鉆頭9磨損，鉆孔縮徑。如圖1至圖3所示，所述外鉆頭9和所述內(nèi)鉆頭12上皆設(shè)有金剛石牙齒10。金剛石的硬度很高，能夠減少鉆進(jìn)過程中內(nèi)鉆頭12、外鉆頭9的磨損，提高其使用壽命。如圖1所示，所述外壁2上滑動(dòng)支撐連接有固定裝置31，固定裝置31在鉆進(jìn)過程中緊貼鉆孔開口處的煤(巖)層，固定裝置31的下端或者直接支撐在地面上，或者如圖1所示通過支撐裝置32支撐在地面上，從而使固定裝置31在鉆進(jìn)過程中對(duì)所述外壁2起到支撐和穩(wěn)定作用。如圖1和圖6所示，除末段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的后端均設(shè)有卡接凹槽51 ；除首段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的前端均設(shè)有與所述卡接凹槽51 相適配的卡接凸起52。這種外鉆桿內(nèi)壁段之間的卡接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于制造和使用。
本發(fā)明還公開了上述構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的施工方法，包括如下步驟 一、將構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置運(yùn)送到施工地點(diǎn)，檢查該裝置是否能正常工作，并準(zhǔn)備好足量的水。二、 開啟構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的動(dòng)力裝置1以及水泵13，啟動(dòng)時(shí)以較小的鉆速進(jìn)行鉆進(jìn)，并逐漸將鉆速增大至正常鉆速。鉆進(jìn)時(shí)，內(nèi)鉆桿7和外鉆桿在動(dòng)力裝置1的帶動(dòng)下同時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，由于外鉆頭9的位置靠前，因此環(huán)形的外鉆頭9會(huì)首先鉆出一個(gè)環(huán)形的孔，隨著外鉆頭9持續(xù)鉆進(jìn)，內(nèi)鉆頭 12隨之前進(jìn)時(shí)將中間的煤巖體鉆掉。鉆進(jìn)時(shí)，水通過水泵進(jìn)水管14進(jìn)入內(nèi)鉆桿7內(nèi)，同時(shí)通過外鉆桿進(jìn)水管23進(jìn)入外鉆桿空腔6內(nèi)。內(nèi)鉆桿7內(nèi)的水通過內(nèi)鉆頭12的盤面上的內(nèi)水孔42流至孔底，水在孔底處攜帶煤(巖)屑后沿所述環(huán)形流道8流出。外鉆桿空腔6內(nèi)的水通過外鉆頭9上的通水孔41流至環(huán)形孔底，然后沿排屑螺紋11的凹陷部分流出。水通過內(nèi)鉆頭12和外鉆頭9時(shí)對(duì)內(nèi)鉆頭12、外鉆頭9起到冷卻作用。
三、完成鉆孔以后拔出內(nèi)鉆桿7。四、反向旋轉(zhuǎn)(與鉆進(jìn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向相反)外鉆桿內(nèi)壁3，并將其拔出。五、在外鉆桿外壁2所圍成的孔形空腔內(nèi)安裝常規(guī)瓦斯抽放裝置進(jìn)行瓦斯抽放。六、完成瓦斯抽采后旋轉(zhuǎn)、震動(dòng)外鉆桿外壁2，并將其拔出，施工結(jié)束。由于采用了內(nèi)鉆桿、外鉆桿兩次鉆進(jìn)成孔、并能夠利用外鉆桿外壁2圍成的孔形空腔作為瓦斯抽采孔，因此本發(fā)明能夠解決構(gòu)造區(qū)煤巖易塌孔、成孔難，瓦斯抽放難度大的問題，從而提高構(gòu)造帶內(nèi)和構(gòu)造帶附近的成孔率、有效地進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，進(jìn)而提高煤炭開采的安全性，為煤礦工人的生命安全提供更可靠的保障，促進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)又快又好的發(fā)展。
權(quán)利要求
1.構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，包括動(dòng)力裝置，其特征在于還包括有鉆桿機(jī)構(gòu)和注水機(jī)構(gòu)；鉆桿機(jī)構(gòu)包括外鉆桿，外鉆桿包括同心套設(shè)在一起的的外壁和內(nèi)壁，所述外壁包括兩段以上連接在一起的筒狀外壁段，所述外壁上設(shè)有裂縫；所述內(nèi)壁包括兩段以上連接在一起的筒狀內(nèi)壁段，所述外壁的前部和內(nèi)壁的前部通過連接體連接在一起，所述連接體的外端固連在所述外壁上，所述連接體的內(nèi)端螺接在所述內(nèi)壁上；所述外壁和所述內(nèi)壁之間形成外鉆桿空腔；所述內(nèi)壁內(nèi)同心套設(shè)有空心設(shè)置的內(nèi)鉆桿；所述內(nèi)鉆桿包括兩段以上連接在一起的內(nèi)鉆桿段，所述內(nèi)鉆桿的外徑小于所述內(nèi)壁的內(nèi)徑從而在兩者之間形成環(huán)形流道；所述外鉆桿的前端設(shè)有環(huán)形的外鉆頭，所述外鉆頭的環(huán)面上設(shè)有通水孔；所述外壁外表面上設(shè)有排屑螺紋，所述內(nèi)鉆桿的前端設(shè)有圓盤狀內(nèi)鉆頭，所述內(nèi)鉆頭位于所述外鉆頭的后方且所述內(nèi)鉆頭的盤面上均布有內(nèi)水孔；注水機(jī)構(gòu)包括內(nèi)鉆桿注水裝置和外鉆桿注水裝置；內(nèi)鉆桿注水裝置包括設(shè)在地面上的水箱和水泵，水泵進(jìn)水管與水箱相連通，水泵出水管的前端伸入內(nèi)鉆桿，水泵出水管伸入內(nèi)鉆桿的部分固連設(shè)有控制體，控制體與第一軸承的軸承內(nèi)壁固定連接，所述第一軸承的軸承外壁固連在內(nèi)鉆桿的內(nèi)表面上；第一軸承后方的水泵進(jìn)水管上轉(zhuǎn)動(dòng)密封連接有密封板，所述密封板的外緣與所述內(nèi)鉆桿的內(nèi)壁固定連接一起；外鉆桿注水裝置包括開孔軸承，開孔軸承裝設(shè)在內(nèi)鉆桿后方的所述水泵進(jìn)水管上，開孔軸承處的水泵進(jìn)水管上設(shè)有開口，開孔軸承內(nèi)壁上設(shè)有流水孔，開孔軸承的外壁和內(nèi)壁之間設(shè)有流水腔，開孔軸承外壁上徑向連通設(shè)有外鉆桿進(jìn)水管，外鉆桿進(jìn)水管的前端伸入所述外鉆桿空腔內(nèi)；所述動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述外鉆桿和所述內(nèi)鉆桿傳動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外鉆桿空腔的中部設(shè)有固連在所述外壁上的環(huán)形防偏裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外鉆頭上徑向焊接設(shè)有環(huán)形的保徑體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外鉆頭和所述內(nèi)鉆頭上皆設(shè)有金剛石牙齒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外鉆桿進(jìn)水管在所述開孔軸承外壁上對(duì)稱設(shè)有兩根。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固連在所述外壁后端部的外轉(zhuǎn)盤以及固連在內(nèi)鉆桿后端部的內(nèi)轉(zhuǎn)盤，外轉(zhuǎn) 盤和內(nèi)轉(zhuǎn)盤分別通過外傳動(dòng)軸和內(nèi)傳動(dòng)軸與所述動(dòng)力裝置傳動(dòng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外壁上滑動(dòng)支撐連接有固定裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于所述外鉆桿外壁段之間以螺接的方式連接在一起，所述外鉆桿內(nèi)壁段之間以卡接的方式連接在一起，所述內(nèi)鉆桿段之間通過螺接的方式連接在一起；所述通水孔在所述外鉆頭的環(huán)面上均勻分布， 所述密封板設(shè)有兩塊，兩塊密封板之間緊壓設(shè)有橡膠墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，其特征在于除末段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的后端均設(shè)有卡接凹槽；除首段外鉆桿內(nèi)壁段外，所述各外鉆桿內(nèi)壁段的前端均設(shè)有與所述卡接凹槽相適配的卡接凸起。
10.權(quán)利要求9中所述構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的施工方法，其特征在于包括如下步驟一、將構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置運(yùn)送到施工地點(diǎn)，檢查該裝置是否能正常工作，并準(zhǔn)備好足量的水；二、開啟構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置的動(dòng)力裝置以及水泵，啟動(dòng)時(shí)以較小的鉆速進(jìn)行鉆進(jìn)，并逐漸將鉆速增大至正常鉆速；三、完成鉆孔以后拔出內(nèi)鉆桿；四、反向旋轉(zhuǎn)外鉆桿內(nèi)壁，并將其拔出；五、在外鉆桿外壁所圍成的孔形空腔內(nèi)安裝常規(guī)瓦斯抽放裝置進(jìn)行瓦斯抽采，煤(巖) 層中的瓦斯氣體通過所述外壁上的裂縫進(jìn)入瓦斯抽采孔內(nèi)被抽出；六、完成瓦斯抽采后旋轉(zhuǎn)、震動(dòng)外鉆桿外壁，并將其拔出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種構(gòu)造帶內(nèi)煤巖鉆孔成孔裝置，包括動(dòng)力裝置、鉆桿機(jī)構(gòu)和注水機(jī)構(gòu)；鉆桿機(jī)構(gòu)包括外鉆桿，外鉆桿包括同心套設(shè)在一起的的外壁和內(nèi)壁，所述外壁和所述內(nèi)壁之間形成外鉆桿空腔；所述內(nèi)壁內(nèi)同心套設(shè)有空心設(shè)置的內(nèi)鉆桿；所述內(nèi)鉆桿的外徑小于所述內(nèi)壁的內(nèi)徑從而在兩者之間形成環(huán)形流道；所述外鉆桿的前端設(shè)有環(huán)形的外鉆頭，所述內(nèi)鉆桿的前端設(shè)有圓盤狀內(nèi)鉆頭，注水機(jī)構(gòu)包括內(nèi)鉆桿注水裝置和外鉆桿注水裝置；所述動(dòng)力裝置通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述外鉆桿和所述內(nèi)鉆桿傳動(dòng)連接。本發(fā)明能夠解決構(gòu)造區(qū)煤巖易塌孔、成孔難，瓦斯抽放難度大的問題，從而提高構(gòu)造帶內(nèi)和構(gòu)造帶附近的成孔率、有效地進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，進(jìn)而提高煤炭開采的安全性。
文檔編號(hào)E21B10/60GK102230363SQ20111015481
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者倪小明, 呂閏生, 林然, 沈毅, 賈炳, 陳文學(xué) 申請(qǐng)人:河南理工大學(xué)