一種鉆孔清理系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
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[0001 ]本實用新型涉及鉆孔清理技術領域，具體涉及一種鉆孔清理系統(tǒng)。
【背景技術】
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[0002]我國煤礦瓦斯災害嚴重制約著礦井的安全高效生產，瓦斯抽采作為治理煤礦瓦斯災害的根本措施，其抽采效果與礦井的安全生產密切相關。抽采鉆孔成孔的優(yōu)良及抽采的有效性不僅受制于鉆孔最初施工的工藝過程，更取決煤巖體結構、力學性質及所受應力狀態(tài)。目前我國煤礦瓦斯抽采鉆孔尚處于重視生產不重視養(yǎng)護階段，花費較高成本施工完成鉆孔聯(lián)抽后即聽之任之，使其自動衰竭，缺乏有效的抽采鉆孔維護管理技術，造成了抽采鉆孔數(shù)目眾多、抽采瓦斯純量有限的尷尬局而。瓦斯抽采鉆孔施工難、維護不易、有效抽采時間短、抽采質量均不高成為困擾煤礦瓦斯治理的重要因素。因此，無論對鉆孔的初次清洗，用以增加透氣性，提高瓦斯抽采效率，還是對鉆孔的修復以及長期維護工作，都成為給予解決的問題。
[0003]現(xiàn)認為抽采鉆孔堵孔塌孔的原因主要為兩點:
[0004]I，鉆孔受力失穩(wěn)，由于地質構造影響，煤體中存在的節(jié)理、裂隙等結構在三向應力狀態(tài)時仍有較高的力學強度，但鉆孔施工完成后，鉆孔周邊煤體經過大量卸載會產生應力降低區(qū)，距離鉆孔較遠處的煤體卸載量和變形量小、強度高;鉆孔周邊煤體則應力釋放大、卸載量大、變形量也較大并伴隨有拉應力的出現(xiàn)，而且在拉應力出現(xiàn)之后，結構的力學性能迅速變差，因此鉆孔周邊煤體的卸載變化規(guī)律其實就是煤體卸載本構關系的轉移，同時也是煤體裂隙擴展貫通、變形模量降低和強度逐漸喪失的過程，最終表現(xiàn)為鉆孔的失穩(wěn)；
[0005]2，泥巖水化學作用鉆孔坍塌堵孔，我國絕大部分煤層的偽頂或直接頂為泥巖，在穿層鉆孔施工過程中，存在泥巖水化膨脹。其實質上是粘土礦物的水化膨脹。影響抽采鉆孔泥巖段水化膨脹的內在因素是由于在積水壓差與化學勢差的作用下，水分子會侵入到粘土礦物微裂縫及顆粒之間的宏觀孔隙，進一步進入到巖石亞微觀與微觀孔隙發(fā)生表而水化和滲透水化。影響抽采鉆孔泥巖段水化膨脹的外在因素則有很多，包括巖石壓實程度、溫度、孔隙流體種類、濃度、PH值、作用時間、水力壓差與化學勢差、巖石孔道結構與尺寸等。各種外因的疊加作用導致了水化膨脹研究的復雜性。抽采鉆孔泥巖段水化前后的區(qū)別主要為粘土顆粒吸水產生水化應力、巖石內部應力重新分布，進而引起孔隙壓力變化;粘土顆粒的水化膨脹，破壞巖石顆粒間原有膠結狀態(tài)，導致鉆孔圍巖強度降低及力學性能參數(shù)發(fā)生變化。由于泥巖較為致密，故當其粘土礦物遇水膨脹體積增大后，產生較大的變形;巖石本身的空隙有限，造成巖石內部產生較大的膨脹力，從而產生較大的塑性變形，使孔徑變小，鉆孔施工初期變形大，發(fā)展快，可能導致鉆孔嚴重變形，造成鉆孔的破壞失穩(wěn)，最終導致堵孔。
[0006]針對塌堵孔現(xiàn)狀及對上述對堵塌孔機理的分析，現(xiàn)階段主要采用水射流清洗疏通鉆孔，用以增透鉆孔，并通過高壓水射流疏通堵塌的鉆孔。其原理為巖體的破壞形式主要是在拉應力作用下的脆性破壞，巖石在射流的沖擊下在打擊區(qū)正下方某一深處將產生最大剪應力，打擊接觸區(qū)邊界周圍產生拉應力。
[0007]但對于單一簡單結構的鉆孔，現(xiàn)有的鉆孔清洗修復裝備尚可滿足工程需要。然而，對于復雜的鉆孔體系結構，如羽狀鉆孔，又如最新提出的仿生學葉脈鉆孔，這類多分支鉆孔結構，鮮有設備可以實現(xiàn)此類鉆孔的清洗修復工作。
【實用新型內容】:
[0008]本實用新型的目的是提供能夠一種可以對復雜結構體系的鉆孔進行清洗修復的鉆孔清理系統(tǒng)。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0010]本實用新型一種鉆孔清理系統(tǒng)，包括鉆機，所述鉆機上部設置有鉆桿，鉆桿頭部安裝有旋轉噴頭，所述鉆桿上設置有水管，所述水管與所述旋轉噴頭連通，所述旋轉噴頭端部設置有直噴嘴和斜噴嘴，所述鉆機的鉆桿上設置有用于記錄鉆機鉆孔的路徑的記錄裝置及用于驅動鉆機沿記錄的路徑運動的驅動裝置。
[0011 ]所述的旋轉噴頭，包括軸芯，軸芯內部軸向開設有第一通孔，所述軸芯一端外壁套設有轉軸，軸芯另一端與鉆桿頭部連接，所述第一通孔與所述水管連通，所述轉軸外套設有軸套，轉軸內部軸向開設有第二通孔，所述第二通孔與第一通孔連通，轉軸內部徑向設置有第三通孔，所述第三通孔與第二通孔連通，轉軸伸出軸套的一端設置有轉盤，轉盤內部徑向開設有第四通孔，所述第四通孔與第三通孔連通，所述第二通孔靠近轉盤的外端面設置有直噴嘴，用以向鉆孔內軸向噴射水流，所述第四通孔靠近轉盤的外端面設置有斜噴嘴，用以向鉆孔內徑向傾斜噴射水流。
[0012]所述直噴嘴軸向截面為Y形，Y形下端為進水口，Y形上端為雙噴水口；所述斜噴嘴軸向截面為梯形，梯形下端為進水端，梯形上端為噴水端，且梯形上端邊長大于梯形下端邊長。
[0013]所述第三通孔與第四通孔偏心設置，第三通孔的直徑大于第四通孔的直徑，第三通孔與第四通孔連通處還設置有第一連通槽，所述第一連通槽與第三通孔接觸端的截面面積大于第三通孔的截面面積。
[0014]所述斜噴嘴相對于轉盤的外端面傾斜角度為10?15°。
[0015]所述軸芯與鉆桿頭部連接處設置有接頭，所述接頭一端設置有凸出部，所述凸出部插設于所述軸套一端，接頭另一端與鉆桿固定連接，所述接頭內部開設第五通孔，第五通孔一端與軸芯內部的第一通孔連通，另一端與鉆桿上設置的水管連通。
[0016]所述第五通孔為階梯孔，階梯孔的小孔的一端與軸芯內部的第一通孔連通，水管插接于階梯孔的大孔中，與階梯孔的小孔的另一端連通。
[0017]所述第一通孔與第二通孔連接處開設有第二連通槽，所述第二連通槽兩端分別與軸芯與轉軸的連接處連通，所述軸套一端套設有護套，護套上開設有第六通孔，所述轉軸和軸套上開設有第七通孔，所述第六通孔與第七通孔連通。
[0018]所述轉軸一端卡裝于轉盤中。
[0019]所述軸套與轉軸直接通過軸承連接傳動。
[0020]所述軸承與軸套端面之間設置有擋圈，用以卡持軸承外圈，對軸承進行軸向的限位。
[0021]所述記錄裝置及驅動裝置通過導線外接顯示裝置，顯示鉆機的運動軌跡。
[0022]本實用新型一種鉆孔清理系統(tǒng)的有益效果:更適用于煤礦瓦斯鉆孔的清洗，特別是針對長度大、分支多、角度多變等有一定復雜性特點的瓦斯鉆孔，具有走向長、可定位等優(yōu)點，可實現(xiàn)對復雜結構體系鉆孔的清洗。能夠大幅度提高瓦斯治理效果，并實現(xiàn)抽采工程量的經濟、合理性。通過直噴嘴和斜噴嘴的協(xié)同作用，在對鉆孔進行清理時，更易將殘渣帶出鉆孔，且清障能力良好，切削效率更大，更容易對堵塌孔進行疏通清理。在旋轉噴頭上進行改進，通過增設的通孔結構，與轉軸和軸芯形成的密封面形成通路，并以水作為間隙充填通路和密封面，降低密封面的摩擦，提高密封面的使用壽命。
【附圖說明】
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[0023]圖1為一種鉆孔清理系統(tǒng)的結構示意圖；
[0024]圖2為一種鉆孔清理系統(tǒng)的旋轉噴頭結構示意圖；
[0025]圖3為一種鉆孔清理系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖；
[0026]圖4為直噴嘴的軸向截面結構示意圖；
[0027]圖5為斜噴嘴的軸向截面結構示意圖；
[0028]1-鉆機，2-鉆桿，3-記錄裝置，4-驅動裝置，5-旋轉噴頭，6_軸芯，7_第一通孔，8_轉軸，9-軸套，10-深溝球軸承，11-圓錐滾子軸承，12-擋圈，13-第二通孔，14-第三通孔，15-轉盤，16-第四通孔，17-第一連通槽，18-直噴嘴，19-斜噴嘴，20-接頭，21-凸出部，22-第五通孔，23-小孔，24-大孔，25-第二連通槽，26-護套，27-第六通孔，28-第七通孔，29-進水口，30-噴水口，31-進水端，32-噴水端，33-斜噴嘴相對于轉盤的外端面傾斜角度β，34-殘渣，35-殘渣液，36-堵塌孔，37-噴霧，38-葉脈鉆孔。
【具體實施方式】
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[0029]下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0030]根據圖1?圖3所示，本實用新型一種鉆孔清理系統(tǒng)，包括鉆機1，所述鉆機I上部設置有鉆桿2，鉆桿2頭部安裝有旋轉噴頭5，所述鉆桿2上設置有水管(未圖示)，所述水管與所述旋轉噴頭5連通，所述旋轉噴頭5端部設置有直噴嘴18和斜噴嘴19，所述鉆機I的鉆桿2上設置有用于記錄鉆機鉆孔的路徑的記錄裝置3及用于驅動鉆機沿記錄的路徑運動的驅動裝置4，所述記錄裝置3及驅動裝置4通過導線外接顯示裝置，顯示鉆機I的運動軌跡，在本實施例中，所述鉆機I為ZYWL-6000D型鉆機，所述記錄裝置3內安裝有定位監(jiān)測DGS系統(tǒng)，通過定位監(jiān)測DGS系統(tǒng)對運動過程進行定位，進而形成運動路徑。
[0031]所述的旋轉噴頭5，包括軸芯6，軸芯6內部軸向開設有第一通孔7，所述軸芯6—端外壁套設有轉軸8，軸芯6另一端與鉆桿2頭部連接，所述第一通孔7與所述水管連通，所述轉軸8外套設有軸套9，所述轉軸8與軸套9通過軸承連接傳動，所述軸承可以有多組，本實施例中為深溝球軸承10和圓錐滾子軸承11，深溝球軸承10與軸套9端面之間設置有擋圈12，用以卡持軸承外圈，對軸承進行軸向的