一种柔性扩孔装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于煤矿钻孔技术领域，具体地，涉及一种柔性扩孔装置。


背景技术：

[0002]
煤矿采集前，需要钻孔抽采瓦斯，钻孔时需要从岩石层向煤层钻孔，为节省钻孔成本并增加瓦斯抽采效率，需要在保证岩石层钻孔段孔径不变的情况下对煤层段的钻孔进行扩孔处理，以扩大煤层内孔的表面积，提高瓦斯的溢出效率。
[0003]
中国专利文献cn201810392039.0公开了一种土层变直径机械扩孔钻头及使用该钻头的钻孔方法，其通过钻头及传动杆传递扭矩，钻头不受力时扩孔伸缩臂收拢，可方便进出小直径钻孔；扩孔钻进入孔底时，通过传动杆施加压力，扩孔伸缩臂向外张开，镶嵌有合金颗粒5的第二连杆作为扩孔臂跟随传动杆转动后对孔壁切削形成扩孔。通过控制变径控制杆的伸缩长度，可以调整扩孔的直径。扩孔段施工完成后，整体向后退出，扩孔伸缩臂由于受到孔壁的摩擦作用，两个张开的连杆自行收拢伸直，整体直径变小，从而可以从非扩孔段内顺利退出到孔外。市面上也有通过液压支架驱动扩孔臂伸缩的扩孔钻头，但现有技术中，扩孔臂的设置扩孔效果并不理想，扩孔臂与钻杆的连接部在扩孔过程中受到的应力较大，容易疲劳损伤，且扩孔臂收缩时容易与钻杆之间夹持大块煤粒，导致收缩不到位，影响退钻，增加扩孔成本，且无法保证钻孔扩孔的施工效率。
[0004]
为此，亟需一种新的柔性扩孔装置，以提高扩孔装置的可靠性，降低扩孔成本，保证煤矿钻孔的扩孔效率。


技术实现要素：

[0005]
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种柔性扩孔装置，包括钻杆、扩孔座和钻头，所述扩孔座的两端分别与钻头和钻杆相连接，所述钻杆远离扩孔座的一端与减速电机传动连接，所述扩孔座上设有柔性扩孔链条或缆索，所述柔性扩孔链条或缆索均采用高强耐磨金属材质，所述高强耐磨金属材质可选用27simn材质，强度高，耐磨性好。且柔性扩孔链条或缆索内均穿设有高压软管，所述缆索由绞合在高压软管外的多股耐磨合金钢材质的钢丝制成，所述钻杆和扩孔座内设有相连通的高压水道，所述高压软管与高压水道相连通，所述高压软管远离扩孔座的一端敞口或封闭设置。
[0006]
优选的，所述柔性扩孔链条采用矿用高强度圆环链，矿用高强度圆环链的各链节自由度高，可避免矿用高强度圆环链与扩孔座之间出现积煤问题，且方便穿设高压软管。
[0007]
优选的，所述高压软管采用铠装金属软管，有利于保证高压软管的使用寿命。
[0008]
优选的，所述扩孔座和钻杆的外表面设有螺旋导料槽，方便将扩孔时破碎的煤粒及时输送出钻孔，保证扩孔效率。
[0009]
优选的，所述钻杆与扩孔座螺纹连接，所述扩孔座与钻头的连接端对应设置有相匹配的凹凸连接部，且扩孔座与钻头的凹凸连接部通过螺栓固定连接，保证钻头连接的可靠性。
[0010]
优选的，所述柔性扩孔链条或缆索上还设有金刚石复合片，有利于延长柔性扩孔链条或缆索的使用寿命，并提高扩孔效率。将金刚石复合片设置到柔性扩孔链条或缆索远离扩孔座的一端，有利于降低装置制造成本，并保证扩孔效率。
[0011]
优选的，所述柔性扩孔链条或缆索沿扩孔座轴向间隔设置有三圈，每圈设有两根柔性扩孔链条或缆索，有利于保证扩孔效率，并增加装置的稳定性和可靠性。
[0012]
优选的，三圈柔性扩孔链条或缆索的扩孔半径分别为100mm、200mm和250mm，所述柔性扩孔链条或缆索越靠近钻头，扩孔半径越小。可起到一边向前钻孔一边将钻孔渐扩的目的，有利于提高扩孔效率。
[0013]
本实用新型还包括能够使该柔性扩孔装置正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本实用新型中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。
[0014]
本实用新型中，柔性扩孔装置通过减速电机驱动钻杆旋转，再带动扩孔座和钻头旋转，钻头起到加深钻孔的目的，在扩孔座旋转时甩动其外周上连接的柔性扩孔链条或缆索，对钻孔内的煤层实现柔性击打，从而达到了柔性扩孔的目的，为保证柔性扩孔链条或缆索的刚度，在柔性扩孔链条或缆索内均穿设有高压软管，并通过钻杆和扩孔座内的高压水道向高压软管通入高压水，使高压软管膨胀变硬从而使柔性扩孔链条或缆索快速伸展且刚性增强，从而提高扩孔效率，当高压软管远离扩孔座的一端敞口时，高压水从高压软管的敞口端喷出，对煤层起到水力切割的效果，从而更进一步的提高扩孔效率。为进一步保证水力切割的效果，高压软管的敞口端还可以连接高压喷头。
[0015]
本实用新型的有益效果是，本装置通过设置柔性扩孔链条或缆索对煤层钻孔实现柔性扩孔，解决了现有技术中通过扩孔臂扩孔时装置易损伤，且不易退钻的技术问题，从而保证了装置的可靠性，并通过设置高压软管提高柔性扩孔链条或缆索的刚度，同时辅助水力切割，可大幅提高煤矿钻孔的扩孔效率，降低扩孔成本。
附图说明
[0016]
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
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图1是本实用新型的整体结构示意图。
[0018]
图2是本实用新型中的柔性扩孔链条的末端立体结构示意图。
具体实施方式
[0019]
下面结合本实用新型实施例中的附图以及具体实施例对本实用新型进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0020]
实施例1
[0021]
如图1～2所示，本实用新型提供了一种柔性扩孔装置，包括钻杆1、扩孔座2和钻头3，所述扩孔座2的两端分别与钻头3和钻杆1相连接，所述钻杆1远离扩孔座2的一端与减速电机(图中未示出)传动连接，所述扩孔座2上设有柔性扩孔链条4，所述柔性扩孔链条4采用高强耐磨金属材质，所述高强耐磨金属材质选用27simn材质。且柔性扩孔链条4内穿设有高压软管5，所述钻杆1和扩孔座2内设有相连通的高压水道6，所述高压软管5与高压水道6相
连通，所述高压软管5远离扩孔座2的一端敞口或封闭设置。所述柔性扩孔链条4采用矿用高强度圆环链，矿用高强度圆环链的各链节自由度高，可避免矿用高强度圆环链与扩孔座2之间出现积煤问题，且方便穿设高压软管5。所述高压软管5采用铠装金属软管，有利于保证高压软管5的使用寿命。所述扩孔座2和钻杆1的外表面设有螺旋导料槽7，方便将扩孔时破碎的煤粒及时输送出钻孔，保证扩孔效率。所述钻杆1与扩孔座2螺纹连接，所述扩孔座2与钻头3的连接端对应设置有相匹配的凹凸连接部，且扩孔座2与钻头3的凹凸连接部通过螺栓固定连接，保证钻头3连接的可靠性。所述柔性扩孔链条4远离扩孔座2的一端设置有金刚石复合片8，有利于延长柔性扩孔链条4的使用寿命，降低装置制造成本，并提高扩孔效率。所述柔性扩孔链条4沿扩孔座2的轴向间隔设置有三圈，每圈设有两根柔性扩孔链条4，有利于保证扩孔效率，并增加装置的稳定性和可靠性。三圈柔性扩孔链条4的扩孔半径分别为100mm、200mm和250mm，所述柔性扩孔链条4越靠近钻头，扩孔半径越小。可起到一边向前钻孔一边将钻孔渐扩的目的，有利于提高扩孔效率。
[0022]
本实用新型中，柔性扩孔装置通过减速电机驱动钻杆1旋转，再带动扩孔座2和钻头3旋转，钻头3起到加深钻孔的目的，在扩孔座2旋转时甩动其外周上连接的柔性扩孔链条4，对钻孔内的煤层实现柔性击打，从而达到了柔性扩孔的目的，为保证柔性扩孔链条4的刚度，在柔性扩孔链条4内穿设高压软管5，并通过钻杆1和扩孔座2内的高压水道6向高压软管5通入高压水，使高压软管5膨胀变硬从而使柔性扩孔链条4快速伸展且刚性增强，从而提高扩孔效率，当高压软管5远离扩孔座2的一端敞口时，高压水从高压软管5的敞口端喷出，对煤层起到水力切割的效果，从而更进一步的提高扩孔效率。