本實(shí)用新型屬于煤層鉆探工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在煤層打鉆時(shí)能夠加固鉆孔的煤層打鉆固孔器。

背景技術(shù)：

在煤礦煤層打鉆時(shí)，尤其是施工瓦斯抽采鉆孔，經(jīng)常發(fā)生塌孔現(xiàn)象，易使鉆孔報(bào)廢，降低成孔率，造成極大的浪費(fèi)，且抽采瓦斯效果不好，將會(huì)發(fā)生瓦斯災(zāi)害安全事故，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。一些礦井采取向孔內(nèi)放置高分子材料的篩管，來防止塌孔堵塞鉆孔，人工和材料成本非常高；而且開采時(shí)隨著煤炭破碎，篩管變成雜物混合進(jìn)入煤中，不僅會(huì)降低煤質(zhì)，在煤炭燃燒時(shí)篩管雜質(zhì)還會(huì)嚴(yán)重污染大氣。迄今為止，還沒有更好的加固鉆孔方法和裝置，因此，煤礦煤層施工抽采鉆孔打鉆時(shí)，鉆孔加固已經(jīng)成為礦井安全生產(chǎn)中亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在鉆孔作業(yè)的同時(shí)對(duì)孔壁進(jìn)行機(jī)械式加固的煤層打鉆固孔器，其可有效解決煤層抽采鉆孔打鉆時(shí)由于塌孔造成的鉆孔堵塞報(bào)廢的技術(shù)難題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種煤層打鉆固孔器，包括具有中心通道的圓筒體，圓筒體兩端同軸向分別設(shè)置有凸連接件和凹連接件，圓筒體外表面沿圓周方向均勻設(shè)置有至少兩個(gè)伸縮式固孔結(jié)構(gòu)；

每個(gè)伸縮式固孔結(jié)構(gòu)均包括沿圓筒體軸向方向開設(shè)的長槽，圓筒體上在長槽底部開設(shè)有長度和寬度均小于長槽的通孔，長槽內(nèi)設(shè)置有外部凸出于圓筒體外表面的雙向錐狀旋翼，雙向錐狀旋翼的側(cè)部沿長度方向?qū)ΨQ設(shè)有第一導(dǎo)向板，雙向錐狀旋翼的側(cè)部沿寬度方向?qū)ΨQ設(shè)有第二導(dǎo)向板，第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板均與長槽的側(cè)壁滑動(dòng)配合，第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板的底面與雙向錐狀旋翼底面保持齊平；圓筒體外表面在長槽長度方向的兩端分別設(shè)置有一個(gè)臺(tái)階槽，雙向錐狀旋翼外側(cè)套設(shè)有將長槽和臺(tái)階槽封堵的環(huán)形擋板，環(huán)形擋板外表面與圓筒體外表面接觸處保持平滑過渡，環(huán)形擋板橫截面的外徑等于圓筒體的外徑；環(huán)形擋板在臺(tái)階槽處沿圓筒體徑向方向設(shè)置有與圓筒體連接的沉頭螺栓；第二導(dǎo)向板與環(huán)形擋板之間設(shè)置有復(fù)位彈簧。

環(huán)形擋板的內(nèi)圈設(shè)置有環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有與雙向錐狀旋翼側(cè)部密封接觸的密封條。

雙向錐狀旋翼的厚度沿寬度方向由一側(cè)邊沿到另一側(cè)邊沿逐漸增厚且弧面光滑過渡。

雙向錐狀旋翼的厚度沿長度方向呈中部凸出的紡錘形結(jié)構(gòu)。

凸連接件為圓錐狀的螺紋接頭，凹連接件為圓錐狀的螺紋孔，螺紋接頭與螺紋孔的形狀及大小適配。

伸縮式固孔結(jié)構(gòu)設(shè)有三個(gè)，相鄰兩個(gè)沿徑向方向的夾角為120°。

采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下技術(shù)效果：

本實(shí)用新型的圓筒體為厚壁的圓管形狀，由硬質(zhì)合金鋼管加工，圓筒體的一端的凸連接件為圓錐狀的螺紋接頭，圓筒體另一端的凹連接件為圓錐狀的螺紋孔，能夠方便地安裝在鉆頭后方的鉆桿上。

伸縮式固孔結(jié)構(gòu)設(shè)置在在圓筒體的厚壁管身，按120°夾角均勻分布，設(shè)置安裝有3個(gè)相同的中間大、兩端小的紡錘形的雙向錐狀旋翼，雙向錐狀旋翼由耐磨合金鋼制造，雙向錐狀旋翼的表面為光滑弧面，可以保證旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)破壞鉆孔壁。

圓筒體的厚壁管身內(nèi)安裝有復(fù)位彈簧，當(dāng)打鉆工作時(shí)，壓力水由中心通道進(jìn)入到通孔，對(duì)雙向錐狀旋翼產(chǎn)生壓力，水壓克服復(fù)位彈簧的彈力，驅(qū)動(dòng)雙向錐狀旋翼向外彈出，當(dāng)停鉆停水時(shí)又會(huì)向圓筒體內(nèi)收縮回復(fù)原位；密封條起到避免漏水作用，確保壓力水有足夠的壓力到達(dá)鉆頭處。

煤層打鉆時(shí)，雙向錐狀旋翼可以在圓筒體內(nèi)的壓力水的作用下彈出，雙向錐狀旋翼的光滑弧面貼緊鉆孔壁面，對(duì)鉆孔壁形成擠壓作用，隨著圓筒體旋轉(zhuǎn)能夠擠壓擠緊鉆孔壁，同時(shí)錐雙向錐狀旋翼的光滑弧面能夠涂抹鉆孔壁；這樣，在雙向錐狀旋翼對(duì)鉆孔壁周圍的松動(dòng)圈產(chǎn)生擠壓擠緊作用，并且雙向錐狀旋翼的光滑弧面能將細(xì)碎煤粉涂抹填補(bǔ)進(jìn)入孔壁周圍的松動(dòng)圈，實(shí)現(xiàn)了加固鉆孔的目的。

煤層打鉆時(shí)，作業(yè)的3個(gè)彈出的雙向錐狀旋翼之間，形成槽溝形的排屑通道，對(duì)于鉆屑的排出起到很好的導(dǎo)流作用，保證了正常順利排渣排屑，從而有效避免了雙向錐狀旋翼處的鉆屑堵塞。

在煤層打鉆時(shí)，因?yàn)榧忓N形的雙向錐狀旋翼沿長度方向是中部凸出的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以，無論打鉆或退鉆時(shí)，都能夠?qū)︺@孔壁形成擠壓和涂抹雙重的擠密作用，從而加固鉆孔壁和防止塌孔。

雙向錐狀旋翼的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，雙向錐狀旋翼的尺寸可根據(jù)鉆孔 (或鉆頭)大小進(jìn)行調(diào)整。雙向錐狀旋翼完全彈出時(shí)，其橫截面直徑略大于鉆孔(或鉆頭)的直徑，例如適用于Φ94mm鉆孔的用雙向錐狀旋翼的回轉(zhuǎn)直徑為Φ98—100mm的固孔器，或適用于Φ113mm鉆孔的用雙向錐狀旋翼的回轉(zhuǎn)直徑為Φ117—120mm的固孔器。

本實(shí)用新型在正常打鉆過程中，同時(shí)加固鉆孔，沒有額外的工序，也無額外的材料消耗，大大減少了工時(shí)和材料浪費(fèi)，明顯提高鉆孔成孔合格率，有效解決煤層抽采鉆孔塌孔堵塞報(bào)廢問題，延長鉆孔抽采時(shí)間，提升瓦斯抽采效果。

本實(shí)用新型中設(shè)置了通過沉頭螺栓連接到鉆桿上的環(huán)形擋板，這樣便于安裝和拆卸復(fù)位彈簧以及雙向錐狀旋翼，雙向錐狀旋翼、第一導(dǎo)向板和第二導(dǎo)向板采用一體結(jié)構(gòu)制成。

綜上所述，本實(shí)用新型在打鉆過程中加固鉆孔，在正常施工鉆孔的同時(shí)，能夠加固鉆孔壁面保護(hù)鉆孔，防止孔內(nèi)孔壁垮塌堵塞導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢，明顯提高鉆孔成孔合格率，沒有額外的工序，也無額外的材料消耗，大大減少了工時(shí)和材料浪費(fèi)，有效延長鉆孔抽采時(shí)間，提升瓦斯抽采效果，有效解決煤層抽采鉆孔塌孔堵塞報(bào)廢問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中I-I剖視圖；

圖3是圖2中A-A向旋轉(zhuǎn)剖視圖；

圖4是采用本實(shí)用新型連接到鉆桿上進(jìn)行固孔作業(yè)的示意圖；

圖5是圖4中B-B剖視圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖5所示，本實(shí)用新型的一種煤層打鉆固孔器，包括具有中心通道的圓筒體1，圓筒體1兩端同軸向分別設(shè)置有凸連接件2和凹連接件3，圓筒體1外表面沿圓周方向均勻設(shè)置有至少兩個(gè)伸縮式固孔結(jié)構(gòu)。

每個(gè)伸縮式固孔結(jié)構(gòu)均包括沿圓筒體1軸向方向開設(shè)的長槽15，圓筒體1上在長槽15底部開設(shè)有長度和寬度均小于長槽15的通孔4，長槽15內(nèi)設(shè)置有外部凸出于圓筒體1外表面的雙向錐狀旋翼5，雙向錐狀旋翼5的側(cè)部沿長度方向?qū)ΨQ設(shè)有第一導(dǎo)向板6，雙向錐狀旋翼5的側(cè)部沿寬度方向?qū)ΨQ設(shè)有第二導(dǎo)向板7，第一導(dǎo)向板6和第二導(dǎo)向板7均與長槽15的側(cè)壁滑動(dòng)配合，第一導(dǎo)向板6和第二導(dǎo)向板7的底面與雙向錐狀旋翼5底面保持齊平；圓筒體1外表面在長槽15長度方向的兩端分別設(shè)置有一個(gè)臺(tái)階槽，雙向錐狀旋翼5外側(cè)套設(shè)有將長槽15和臺(tái)階槽封堵的環(huán)形擋板8，環(huán)形擋板8外表面與圓筒體1外表面接觸處保持平滑過渡，環(huán)形擋板8橫截面的外徑等于圓筒體1的外徑；環(huán)形擋板8在臺(tái)階槽處沿圓筒體1徑向方向設(shè)置有與圓筒體1連接的沉頭螺栓9；第二導(dǎo)向板7與環(huán)形擋板8之間設(shè)置有復(fù)位彈簧10。

環(huán)形擋板8的內(nèi)圈設(shè)置有環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有與雙向錐狀旋翼5側(cè)部密封接觸的密封條11。

雙向錐狀旋翼5的厚度沿寬度方向由一側(cè)邊沿到另一側(cè)邊沿逐漸增厚且弧面光滑過渡。

雙向錐狀旋翼5的厚度沿長度方向呈中部凸出的紡錘形結(jié)構(gòu)。

凸連接件2為圓錐狀的螺紋接頭，凹連接件3為圓錐狀的螺紋孔，螺紋接頭與螺紋孔的形狀及大小適配。

伸縮式固孔結(jié)構(gòu)設(shè)有三個(gè)，相鄰兩個(gè)沿徑向方向的夾角為120°。

本實(shí)用新型的圓筒體1為厚壁的圓管形狀，由硬質(zhì)合金鋼管加工，圓筒體1的一端的凸連接件2為圓錐狀的螺紋接頭，圓筒體1另一端的凹連接件3為圓錐狀的螺紋孔，能夠方便地安裝在鉆頭12后方的鉆桿13上。

伸縮式固孔結(jié)構(gòu)設(shè)置在在圓筒體1的厚壁管身，按120°夾角均勻分布，設(shè)置安裝有3個(gè)相同的中間大、兩端小的紡錘形的雙向錐狀旋翼5，雙向錐狀旋翼5由耐磨合金鋼制造，雙向錐狀旋翼5的表面為光滑弧面，可以保證旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)破壞鉆孔壁14。

圓筒體1的厚壁管身內(nèi)安裝有復(fù)位彈簧10，當(dāng)打鉆工作時(shí)，壓力水由中心通道進(jìn)入到通孔4，對(duì)雙向錐狀旋翼5產(chǎn)生壓力，水壓克服復(fù)位彈簧10的彈力，驅(qū)動(dòng)雙向錐狀旋翼5向外彈出，當(dāng)停鉆停水時(shí)又會(huì)向圓筒體1內(nèi)收縮回復(fù)原位；密封條11起到避免漏水作用，確保壓力水有足夠的壓力到達(dá)鉆頭12處。

對(duì)煤層17打鉆時(shí)，雙向錐狀旋翼5可以在圓筒體1內(nèi)的壓力水的作用下彈出，雙向錐狀旋翼5的光滑弧面貼緊鉆孔壁14面，對(duì)鉆孔壁14形成擠壓作用，隨著圓筒體1旋轉(zhuǎn)能夠擠壓擠緊鉆孔壁14，同時(shí)錐雙向錐狀旋翼5的光滑弧面能夠涂抹鉆孔壁14。圖5中的空心箭頭為圓筒體1旋轉(zhuǎn)方向；這樣，在雙向錐狀旋翼5對(duì)鉆孔壁14周圍的松動(dòng)圈16產(chǎn)生擠壓擠緊作用，并且雙向錐狀旋翼5的光滑弧面能將細(xì)碎煤粉涂抹填補(bǔ)進(jìn)入孔壁周圍的松動(dòng)圈16，實(shí)現(xiàn)了加固鉆孔的目的。

對(duì)煤層17打鉆時(shí)，作業(yè)的3個(gè)彈出的雙向錐狀旋翼5之間，形成槽溝形的排屑通道，對(duì)于鉆屑的排出起到很好的導(dǎo)流作用，保證了正常順利排渣排屑，從而有效避免了雙向錐狀旋翼5處的鉆屑堵塞。

對(duì)煤層17打鉆時(shí)，因?yàn)榧忓N形的雙向錐狀旋翼5沿長度方向是中部凸出的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，所以，無論打鉆或退鉆時(shí)，都能夠?qū)︺@孔壁14形成擠壓和涂抹雙重的擠密作用，從而加固鉆孔壁14和防止塌孔。

雙向錐狀旋翼5的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，雙向錐狀旋翼5的尺寸可根據(jù)鉆孔 (或鉆頭12)大小進(jìn)行調(diào)整。雙向錐狀旋翼5完全彈出時(shí)，其橫截面直徑略大于鉆孔(或鉆頭12)的直徑，例如適用于Φ94mm鉆孔的用雙向錐狀旋翼5的回轉(zhuǎn)直徑為Φ98—100mm固孔器，或適用于Φ113mm鉆孔的用雙向錐狀旋翼5的回轉(zhuǎn)直徑為Φ117—120mm的固孔器。

本實(shí)用新型在正常打鉆過程中，同時(shí)加固鉆孔，沒有額外的工序，也無額外的材料消耗，大大減少了工時(shí)和材料浪費(fèi)，明顯提高鉆孔成孔合格率，有效解決煤層17抽采鉆孔塌孔堵塞報(bào)廢問題，延長鉆孔抽采時(shí)間，提升瓦斯抽采效果。

本實(shí)用新型中設(shè)置了通過沉頭螺栓9連接到鉆桿13上的環(huán)形擋板8，這樣便于安裝和拆卸復(fù)位彈簧10以及雙向錐狀旋翼5，雙向錐狀旋翼5、第一導(dǎo)向板6和第二導(dǎo)向板7采用一體結(jié)構(gòu)制成。

本實(shí)施例并非對(duì)本實(shí)用新型的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。