高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，包括鉆車、鉆桿，鉆桿的橫截面為三棱狀。鉆桿的側(cè)壁兩道弧形凹槽，弧形凹槽沿鉆桿的表面螺旋狀上升。鉆桿的外接圓的直徑大于或等于100mm。鉆車設(shè)有鉆桿的變量驅(qū)動系統(tǒng)、液壓馬達(dá)驅(qū)動履帶行走裝置和鉆桿自動裝卸裝置。該鉆孔裝置在鉆孔施工時采用風(fēng)力排粉，弧形凹槽在旋轉(zhuǎn)時形成排粉通道?？梢栽诟邞?yīng)力松軟突出厚煤層中進(jìn)行大直徑鉆孔，解決在煤層松軟透氣性低條件下，抽采鉆孔實施困難，鉆孔深度不夠，鉆進(jìn)過程中埋鉆、夾鉆、噴孔、卡鉆和抱鉆現(xiàn)象的發(fā)生的技術(shù)難題。
【專利說明】高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦井安全開采技術(shù)，尤其涉及一種高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，長期以來，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中均占2/3以上，但煤礦安全形式嚴(yán)峻。我國煤炭95%以上為井工開采，由于煤炭賦存的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，煤層瓦斯賦存含量普遍較高，現(xiàn)在開采的礦井30%以上都是高瓦斯礦井。建國以來，一次死亡百人以上的事故共發(fā)生23起，其中瓦斯(或者瓦斯煤塵)爆炸事故發(fā)生21起，占91.3%。瓦斯是一種以吸附和游離兩種狀態(tài)存在于煤層和煤系地層中，開采時會向采掘空間涌出，瓦斯具有燃燒、爆炸性質(zhì)，當(dāng)與空氣或氧氣混合并達(dá)到一定濃度后，一旦遇到一定強(qiáng)度誘發(fā)能量的作用，即可發(fā)生燃燒、爆炸。目前國內(nèi)外煤礦瓦斯治理的主要手段是通過井下瓦斯抽采鉆孔來實現(xiàn)。井下瓦斯抽采鉆孔主要包括本煤層鉆孔、高位鉆孔和穿層鉆孔，其中本煤層瓦斯抽采鉆孔是煤礦瓦斯抽采應(yīng)用最廣的鉆孔類型。由于穿層鉆孔的有效煤孔段往往僅占整個鉆孔的一小部分，所以瓦斯抽放效率較低。而本煤層鉆孔一般都是在煤層中鉆進(jìn)，相比于其他方法，呈幾何倍數(shù)地增大了煤層暴露面積，大大提高了瓦斯抽放效率。
[0003]目前，松軟突出煤層順層鉆孔的高效成孔技術(shù)一直是制約我國煤礦井下瓦斯抽采的難題。松軟突出煤層由于煤層松散破碎、硬度很低，采用常規(guī)鉆進(jìn)技術(shù)與裝備施鉆時極易發(fā)生垮孔、塌孔等突發(fā)情況，從而引起卡鉆、抱鉆甚至埋鉆事故的發(fā)生。因此，在松軟突出煤層進(jìn)行本煤層鉆孔普遍存在施工深度淺、成孔困難、成孔率低等問題。如大淑村礦屬于高應(yīng)力松軟煤層，因此在鉆進(jìn)過程中經(jīng)常有埋鉆、夾鉆和抱鉆現(xiàn)象的發(fā)生，鉆進(jìn)不長距離就發(fā)生抱鉆、頂鉆事故，導(dǎo)致鉆進(jìn)效率低，達(dá)不到設(shè)計孔深，從而嚴(yán)重制約著瓦斯抽采的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種可以在高應(yīng)力松軟突出厚煤層中進(jìn)行大直徑鉆孔，并能解決鉆進(jìn)過程中埋鉆、夾鉆、噴孔、卡鉆和抱鉆現(xiàn)象發(fā)生的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，包括鉆車、鉆桿，所述鉆桿的橫截面為三棱狀。
[0007]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例提供的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，由于鉆桿的橫截面為三棱狀，可以在高應(yīng)力松軟突出厚煤層中進(jìn)行大直徑鉆孔，并能解決鉆進(jìn)過程中埋鉆、夾鉆、噴孔、卡鉆和抱鉆現(xiàn)象的發(fā)生。
【專利附圖】

【附圖說明】[0008]圖1為本發(fā)明實施例提供的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置的鉆孔狀態(tài)示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明實施例中鉆桿的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖3為本發(fā)明實施例中鉆桿的凹槽示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面將對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0012]本發(fā)明的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其較佳的【具體實施方式】是:
[0013]包括鉆車、鉆桿，所述鉆桿的橫截面為三棱狀。
[0014]所述鉆桿的側(cè)壁兩道弧形凹槽，所述弧形凹槽沿所述鉆桿的表面螺旋狀上升。
[0015]所述鉆桿的外接圓的直徑大于或等于100mm。
[0016]所述鉆車設(shè)有鉆桿的變量驅(qū)動系統(tǒng)。
[0017]所述鉆車設(shè)有液壓馬達(dá)驅(qū)動履帶行走裝置。
[0018]所述的鉆車設(shè)有鉆桿自動裝卸裝置。
[0019]該鉆孔裝置在鉆孔施工時采用風(fēng)力排粉，所述弧形凹槽在旋轉(zhuǎn)時形成排粉通道。
[0020]本發(fā)明的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，可以在高應(yīng)力松軟突出厚煤層中進(jìn)行大直徑鉆孔，解決在煤層松軟透氣性低條件下，抽采鉆孔實施困難，鉆孔深度不夠，鉆進(jìn)過程中埋鉆、夾鉆、噴孔、卡鉆和抱鉆現(xiàn)象的發(fā)生的技術(shù)難題。
[0021]具體實施例:
[0022]如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明首先對松軟煤層特點分析，研制雙弧凹槽三棱鉆桿，再對不同直徑雙弧凹槽三棱鉆桿的進(jìn)行受力分析，確定不同直徑雙弧凹槽三棱鉆桿所需扭矩，然后根據(jù)扭矩選取鉆車，最后利用所選雙弧凹槽三棱鉆桿和鉆車配合使用完成松軟煤層的大直徑鉆孔。
[0023]所述的大扭矩新型鉆車選用液壓馬達(dá)驅(qū)動履帶和鉆具，并采用了變量系統(tǒng)，空載轉(zhuǎn)速快，隨負(fù)載變化轉(zhuǎn)速降低扭矩逐步加大。
[0024]所述的大直徑三棱鉆桿為雙弧凹槽三棱鉆桿。
[0025]所述的雙弧凹槽三棱鉆桿的六個面為弧形結(jié)構(gòu)，鉆桿體的橫截面圓弧形的弧線長度大于鉆機(jī)卡瓦之間張開的間隙，小于鉆機(jī)卡瓦的弧線寬度。同時在鉆桿上刻有螺旋型凹槽，在旋轉(zhuǎn)時形成排粉通道，更利于風(fēng)力強(qiáng)排煤粉。鉆孔施工時采用風(fēng)力排粉。
[0026]所述的鉆車可以實現(xiàn)對雙弧凹槽三棱鉆桿的自動裝卸。
[0027]應(yīng)用本發(fā)明在鉆進(jìn)大直徑鉆孔時，首先將設(shè)備調(diào)整好，然后根據(jù)預(yù)先設(shè)計的鉆孔地點、深度等參數(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)打孔，直到設(shè)計孔深，最后拔除鉆桿進(jìn)行封孔，完成鉆孔。
[0028]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，包括鉆車、鉆桿，所述鉆桿的橫截面為三棱狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆桿的側(cè)壁兩道弧形凹槽，所述弧形凹槽沿所述鉆桿的表面螺旋狀上升。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆桿的外接圓的直徑大于或等于100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆車設(shè)有鉆桿的變量驅(qū)動系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，所述鉆車設(shè)有液壓馬達(dá)驅(qū)動履帶行走裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，所述的鉆車設(shè)有鉆桿自動裝卸裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的一種高應(yīng)力松軟突出厚煤層大直徑鉆孔裝置，其特征在于，該鉆孔裝置在鉆孔施工時采用風(fēng)力排粉，所述弧形凹槽在旋轉(zhuǎn)時形成排粉通道。
【文檔編號】E21F7/00GK103939012SQ201410174877
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】聶百勝, 李祥春, 孟筠青 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)