本發(fā)明涉及煤層垂向鉆孔，尤其涉及一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機及煤層垂向鉆孔方法。

背景技術(shù)：

目前煤礦常用鉆機對于煤層的鉆進(jìn)，往往只能實現(xiàn)單向鉆孔，而實際科研實踐、生產(chǎn)應(yīng)用中，往往需要在橫向鉆孔的基礎(chǔ)上鉆出垂向鉆孔。例如，對條帶煤柱的變形研究中，要對煤柱內(nèi)部垂向變形壓縮量進(jìn)行測量，這就需要在煤柱內(nèi)部鉆進(jìn)垂向鉆孔，但由于設(shè)備限制，目前這方面的研究基本屬于空白。

另外，目前利用高壓水水射流技術(shù)進(jìn)行垂向鉆進(jìn)的鉆機，由于水流難以控制，成孔質(zhì)量較差，孔壁粗糙，不利于科研試驗的進(jìn)行。

因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于更進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機及煤層垂向鉆孔方法，以滿足煤柱垂向壓縮變形量測量對于鉆孔質(zhì)量的要求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：

一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機，其包括機殼，其中，機殼的一側(cè)設(shè)置有高壓水腔，機殼前端設(shè)置有鉆頭，高壓水腔在與鉆頭對應(yīng)處設(shè)置有噴水孔，高壓水腔的后端設(shè)置有反沖孔，噴水孔的直徑小于反沖孔的直徑，反沖孔的軸線與機殼的主軸軸線不在同一平面，反沖孔軸線與機殼主軸軸線的偏角為30°-45°，反沖孔的軸線與機殼的主軸軸線偏轉(zhuǎn)方向和機殼工作時鉆頭的轉(zhuǎn)動方向相反。

所述的自進(jìn)式鉆機，其中，上述高壓水腔通過一T形三通管與供水管相連通。

所述的自進(jìn)式鉆機，其中，上述機殼內(nèi)設(shè)置有電機，電機的動力輸出軸與鉆頭相連接，電機通過電源線與電源相連接。

一種使用所述自進(jìn)式鉆機的煤層垂向鉆孔方法，其包括以下步驟：

A、確定需要進(jìn)行煤層垂向開孔的位置，采用常規(guī)方法及設(shè)備鉆設(shè)橫向鉆孔至指定位置，橫向鉆孔直徑大于鉆機的最大尺寸；

B、通過剛性桿將自進(jìn)式鉆機及連接管線推入橫向鉆孔，當(dāng)自進(jìn)式鉆機到達(dá)鉆設(shè)垂向鉆孔的指定位置后，停止推進(jìn)；

C、打開電源開關(guān)，啟動電機，同時通過高壓水輸送管向高壓水腔內(nèi)注入高壓水，鉆頭在電機帶動下，其截齒進(jìn)行破煤作業(yè)，噴水孔向鉆頭部噴射水流，起到降溫及沖洗煤渣的作用；反沖孔在向鉆機斜后方噴射大量高壓水，產(chǎn)生的反沖力推動鉆機在垂直方向前進(jìn)；

D、當(dāng)自進(jìn)式鉆機在垂直方向鉆孔作業(yè)結(jié)束時，同時切斷電源以及高壓水源，鉆機在重力作用下自行滑落至開始鉆進(jìn)的位置。

本發(fā)明提供的一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機及煤層垂向鉆孔方法，以機械方式在煤層中開孔，成孔質(zhì)量較好；同時采用高壓水形成的反沖力作為前進(jìn)動力，水流又能將鉆孔形成的煤渣沖出，確保鉆進(jìn)順利進(jìn)行，滿足了煤柱垂向壓縮變形量測量對于鉆孔質(zhì)量的要求，還提高瓦斯抽放和高應(yīng)力區(qū)卸壓的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中自進(jìn)式鉆機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中自進(jìn)式鉆機的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機及煤層垂向鉆孔方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種用于煤層垂向鉆孔的自進(jìn)式鉆機，其包括機殼1，其中，機殼1的一側(cè)設(shè)置有高壓水腔2，機殼1前端設(shè)置有鉆頭3，高壓水腔2在與鉆頭3對應(yīng)處設(shè)置有噴水孔5，高壓水腔2的后端設(shè)置有反沖孔6，噴水孔5的直徑小于反沖孔6的直徑，反沖孔6的軸線與機殼1的主軸軸線不在同一平面，反沖孔6軸線與機殼1主軸軸線的偏角為30°-45°，反沖孔6的軸線與機殼1的主軸軸線偏轉(zhuǎn)方向和機殼1工作時轉(zhuǎn)動方向相反，由于反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線不在同一平面，反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線有一定偏轉(zhuǎn)，因此會在形成反沖力的同時產(chǎn)生力矩，反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線偏轉(zhuǎn)方向和機殼1工作時鉆頭3的轉(zhuǎn)動方向相反，因此形成的力矩與電機主軸和鉆頭形成的力矩平衡，避免了鉆機整體轉(zhuǎn)動。

更進(jìn)一步的，上述高壓水腔2通過一T形三通管7與供水管相連通。而且上述機殼1內(nèi)設(shè)置有電機，電機的動力輸出軸與鉆頭3相連接，電機通過電源線8與電源相連接。

本發(fā)明還提供了一種使用上述自進(jìn)式鉆機的煤層垂向鉆孔方法，其包括以下步驟：

步驟一，確定需要進(jìn)行煤層垂向開孔的位置，采用常規(guī)方法及設(shè)備鉆設(shè)橫向鉆孔至指定位置，橫向鉆孔直徑大于鉆機的最大尺寸，將T形三通管7與高壓水輸送管聯(lián)通，電源線8與電源線相連；

步驟二，通過剛性桿將自進(jìn)式鉆機及連接管線推入橫向鉆孔，當(dāng)自進(jìn)式鉆機到達(dá)鉆設(shè)垂向鉆孔的指定位置后，停止推進(jìn)；

步驟三，打開電源開關(guān)，啟動電機，同時通過高壓水輸送管向高壓水腔2內(nèi)注入高壓水，鉆頭3在電機帶動下，其截齒進(jìn)行破煤作業(yè)，噴水孔5向鉆頭3部噴射水流，起到降溫及沖洗煤渣的作用；反沖孔在向鉆機斜后方噴射大量高壓水，產(chǎn)生的反沖力推動鉆機在垂直方向前進(jìn)；由于反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線不在同一平面，反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線有一定偏轉(zhuǎn)，因此會在形成反沖力的同時產(chǎn)生力矩，反沖孔6軸線相對機殼1主軸軸線偏轉(zhuǎn)方向和機殼1工作時鉆頭3的轉(zhuǎn)動方向相反，因此形成的力矩與電機主軸和鉆頭形成的力矩平衡，避免了鉆機整體轉(zhuǎn)動；

步驟四，當(dāng)自進(jìn)式鉆機在垂直方向鉆孔作業(yè)結(jié)束時，同時切斷電源以及高壓水源，鉆機在重力作用下自行滑落至開始鉆進(jìn)的位置，再通過剛性桿將自進(jìn)式鉆機以及連接管線從橫向鉆孔中抽出，垂向鉆孔作業(yè)完成。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護(hù)。