裂隙定向生成裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種裂隙生成裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及一種在煤礦、金屬礦山或隧道等水力壓裂過程中的裂隙定向生成裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在煤礦開采中，常常遇到堅硬難垮頂板，堅硬難垮頂板巖石強度高、節(jié)理裂隙不發(fā)育、厚度大、整體性強、自承能力強，煤層開采后大面積懸露在采空區(qū)，一旦垮落，垮落的面積大、高度大，有強烈的周期性來壓，給煤礦安全生產(chǎn)帶來很大隱患。水力壓裂作為一種經(jīng)濟有效的堅硬難垮頂板控制技術(shù)已在國內(nèi)外得到較多的應(yīng)用，因堅硬頂板巖石強度高、節(jié)理裂隙不發(fā)育，局部的應(yīng)力場和相鄰層間的應(yīng)力及巖層彈性差異是裂縫形狀及擴展的主要控制因素。如果沒有外在因素作用下，水力壓裂裂縫一般沿垂直于最小主應(yīng)力的方向擴展。當(dāng)垂直主應(yīng)力大于最小水平主應(yīng)力時，會形成垂直裂縫。實際應(yīng)用中我們常常希望壓裂裂隙沿著我們設(shè)計的方向擴展，需要在給定的鉆孔中預(yù)制給定方向起始裂隙。目前預(yù)制裂隙刀具只能在垂直鉆孔軸線方向形成360度環(huán)向裂隙，不能生成局部裂隙(比如垂直軸心180度裂隙)，也不能生成沿著軸線方向的裂隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明還有一個目的是提供一種裂隙定向生成裝置，其能夠?qū)崿F(xiàn)鉆孔環(huán)向任意角度的裂隙切割，同時也能實現(xiàn)鉆孔軸向裂隙切割。
[0005]為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種裂隙定向生成裝置，包括:
[0006]能夠自由進出鉆孔的桿件；
[0007]與所述桿件同步轉(zhuǎn)動并能監(jiān)測第一探頭的切割角度的第二探頭；
[0008]與所述桿件同步轉(zhuǎn)動并能在動力構(gòu)件的驅(qū)動下沿鉆孔的徑向方向伸縮運動，且以任意角度進行裂隙切割的第一探頭。
[0009]根據(jù)實際需求通過動力構(gòu)件驅(qū)動第一探頭在鉆孔的徑向方向做伸縮運動進行裂隙切割，同時通過桿件的轉(zhuǎn)動帶動第一探頭的旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)鉆孔徑向任意角度的裂隙切割。
[0010]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述第一探頭包括探頭主體、探針和設(shè)置在所述探針前端的切刀，所述探頭主體上開設(shè)有一個型腔和多個安裝孔，所述探針和切刀均設(shè)置在所述型腔中，所述切刀以在所述動力構(gòu)件的驅(qū)動下，隨所述探針沿所述鉆孔的徑向方向做伸縮運動，以進行裂隙切割的方式設(shè)置。型腔的設(shè)置為探針和切刀沿鉆孔徑向方向的運動提供了空間保障，探針和切刀均設(shè)置在探頭主體上，使得桿件的轉(zhuǎn)動能夠帶動第一探頭的轉(zhuǎn)動，同時不影響探針和切刀沿鉆孔的徑向方向的運動。
[0011]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述型腔沿所述鉆孔的徑向方向的一端與所述鉆孔貫通設(shè)置，以使得切刀在動力構(gòu)件的驅(qū)動下能夠伸出型腔與鉆孔側(cè)壁接觸，從而進行裂隙切割。
[0012]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述探頭主體沿所述鉆孔徑向方向的長度小于所述鉆孔的直徑，以使得探針和切刀能夠在鉆孔徑向方向進行伸縮運動。
[0013]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述切刀設(shè)置為弧形，以與鉆孔內(nèi)壁配合，切割更加方便。
[0014]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述探針與一活塞桿可轉(zhuǎn)動連接，所述活塞桿與所述動力構(gòu)件連接，以使得所述切刀在外力的作用下隨探針的轉(zhuǎn)動發(fā)生轉(zhuǎn)動，使所述切刀的作用面與所述鉆孔的軸向平行，從而實現(xiàn)沿鉆孔軸向的裂隙切割。
[0015]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述動力構(gòu)件為油栗，所述活塞桿置于所述探頭主體的型腔中設(shè)置的一腔體中，所述油栗通過安裝在所述探頭主體的第一安裝孔中的油管與所述腔體的端部連接，油栗作為驅(qū)動動力，更加可靠便捷。
[0016]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述油栗與所述油管之間還設(shè)置有一壓力傳感器，所述壓力傳感器與一數(shù)據(jù)接收儀信號連接。油栗提供的油壓通過壓力傳感器實時傳送至數(shù)據(jù)接收儀，使得操作者實時監(jiān)測工作油壓，從而控制第一探頭的工作狀態(tài)。
[0017]優(yōu)選的是，所述的裂隙定向生成裝置中，所述第一探頭還包括位移傳感器，所述位移傳感器與所述探針連接，所述第一探頭和第二探頭信號連接，且均連接至所述數(shù)據(jù)接收儀。切刀在工作時的位移和第二探頭監(jiān)測的切刀的切割角度均傳送至數(shù)據(jù)接收儀顯示，便于操作者實時控制切割作業(yè)。
[0018]本發(fā)明至少包括以下有益效果:通過動力構(gòu)件驅(qū)動第一探頭進行裂隙切割，當(dāng)切割完成后，再次驅(qū)動動力構(gòu)件使得第一探頭回縮，并通過桿件的轉(zhuǎn)動帶動第一探頭旋轉(zhuǎn)，以進行第二次切割，從而實現(xiàn)了根據(jù)需求進行鉆孔徑向任意角度的裂隙切割。當(dāng)需要進行鉆孔軸向裂隙切割時，先將探針轉(zhuǎn)動至切刀的作用面與鉆孔的軸向平行，再驅(qū)動動力構(gòu)件進行切割，從而實現(xiàn)了沿鉆孔軸向的裂隙切割。
[0019]本發(fā)明的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明所述的裂隙定向生成裝置的示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明所述的第一探頭的示意圖；
[0022]圖3為本發(fā)明所述的第二探頭的示意圖；
[0023]圖4為本發(fā)明所述的第一探頭沿鉆孔徑向的剖視圖一；
[0024]圖5為本發(fā)明所述的第一探頭沿鉆孔徑向的剖視圖二 ；
[0025]圖6為本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)接收儀的主視圖；
[0026]圖7為本發(fā)明所述的數(shù)據(jù)接收儀的俯視圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0029]如圖1一3所示，本發(fā)明提供一種裂隙定向生成裝置，包括:能夠自由進出鉆孔的桿件1，本實施例中為一個可伸縮的接長桿，通過接長桿將整個裂隙定向生成裝置放入任意傾角的鉆孔中，并到達(dá)預(yù)定深度。與所述桿件同步轉(zhuǎn)動并能監(jiān)測第一探頭2的切割角度的第二探頭3，本實施例中第二探頭為角度測試探頭，角度測試探頭通過螺紋連接頭固定在桿件上，位于第一探頭的上方，角度測試探頭內(nèi)設(shè)置有一傾角傳感器31，用于監(jiān)測第一探頭的切割角度。與所述桿件同步轉(zhuǎn)動并能在動力構(gòu)件4的驅(qū)動下