一种自进式钻孔修复装置的制作方法

[0001]
本发明属于钻孔修复技术领域，尤其涉及一种自进式钻孔修复装置。


背景技术：

[0002]
为了防止瓦斯事故，需要对待开采的煤层打钻，进行预先抽采瓦斯的处理，但是，随着煤矿开采深度的加深，受地质构造应力、瓦斯压力、开采扰动、煤体强度等因素影响，进行抽采瓦斯的钻孔会发生塌孔、堵塞等情况，影响到抽采瓦斯的效率，为保证瓦斯抽采效率，需要进行二次钻孔或使用钻孔修复技术，钻孔修复技术相对于二次钻孔，操作上更为简单，大大提高了瓦斯抽采的效率，现有的钻孔修复技术，使用高压水或高压气体作为冲孔动力，如公开号为cn204402406u，发明名称为“一种井下煤层瓦斯抽采钻孔修复装置”的中国专利，将高压水的动力转换为钻头驱动动力、扩孔动力、破渣及排渣动力，但是利用高压水进行俯孔钻孔修复，会因钻孔底部残留积水而影响瓦斯抽采，因此不适用于俯孔修复作业，使用气体作为钻孔修复动力，适用范围更强，但气体作为钻孔修复动力，存在一定的不足，如，公开号为cn205477467u，发明名称为“一种自进式旋转气体射流修复瓦斯抽采钻孔的装置”的中国专利，实现了钻头利用高压气体自进钻孔，采用高压气体直接冲蚀钻孔堵塞，对于高压气体的能量利用率有限，导致能耗较高，并且必须借助可产生高压气体的矿用空压机和耐高压管道作为工艺的补充，设备庞大且不安全，并且在其运输过程增大了工人的工作量。


技术实现要素：

[0003]
本实用新型的目的是提供一种自进式钻孔修复装置，利用高压气体的自进式钻孔修复装置及方法，解决瓦斯抽采过程中塌孔、堵塞影响瓦斯抽采效率的问题。
[0004]
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
[0005]
一种自进式钻孔修复装置，包括位于井下的压风管，以及与压风管通过转接头相联通的软管，所述软管的另一端与冲击钻头的尾部相连接，所述冲击钻头位于待修复的钻孔内。
[0006]
进一步的，所述冲击钻头包括位于尾部的腔室和位于头部的钻头，所述腔室中心设有与软管联通的气路一，气路一内设有单向阀，气路一端部设有一个竖直的气路通道，气路通道两端分别设有一个出口，所述气路一上还设有两个出气通道一，出气通道一的出口设置于冲击钻头尾部，所述冲击钻头还包括冲击杆，所述冲击杆尾部为中空的冲击腔，冲击杆头部为实心的，冲击杆尾部左侧设有气路二进口，所述气路二进口通过一个框架型通道与气路一端部的气路通道联通，所述冲击杆头部和每个出气通道一之间均设有一个挡板，每个挡板上均设有一个贯穿的孔洞，出气通道一上设有槽口，挡板一端设于槽口上，挡板另一端与冲击杆钻头固定连接，当钻头触碰钻孔堵塞物时，挡板左移至孔洞与气路一端部的气路通道两端的出口联通，将出气通道一槽口堵塞，所述出气通道一为设置于钻头内部的通道钻孔，所述气路一端部的气路通道两端的出口在钻头前端未触碰钻孔堵塞物时被挡板
堵死，所述气路二出口与冲击杆尾部的冲击腔联通，所述冲击杆冲击腔从左到右依次设置有弹簧一、竖直挡板一、冲击活塞、竖直挡板二和弹簧二，所述冲击腔在冲击活塞和竖直挡板二之间还设有两个出气通道二，所述出气通道二的出口也设置于冲击钻头尾部。
[0007]
进一步的，所述气路一通过尾部连接口与软管联通，所述腔室和钻头之间的冲击杆上还设有弹簧三，所述弹簧三左侧与腔室固定连接，所述弹簧一左侧与冲击腔左侧壁固定连接，弹簧一右侧与竖直挡板一固定连接，所述竖直挡板一和竖直挡板二内径与冲击腔相适应，竖直挡板一中心设有一个通孔。
[0008]
进一步的，所述压风管上设有用风点法兰盘，用风点法兰盘上设有一个阀门，所述阀门与转接头连接，所述转接头下部的软管上设有压力表和流量计。
[0009]
所述出气通道一和出气通道二的出口端均设有喷嘴。
[0010]
一种自进式钻孔修复装置的修复方法，包括以下步骤：
[0011]
（1）根据钻孔的实际条件，选择合适的钻头组装成冲击钻头，通过转接头将软管与井下压风管阀门连接起来，根据实际情况选择合适的出气通道的喷嘴；
[0012]
（2）将冲击钻头放入钻孔内，打开压风管上的阀门，根据流量表和压力表读数调节进入软管中的气量；
[0013]
（3）已知钻孔深度的情况下，根据组装的软管长度，观察进入软管的长度，判断钻头已经进入钻孔底部时，关闭压风管处的阀门；
[0014]
（4）通过拖拽软管，将冲击钻头从钻孔内拽出，单个钻孔的修复工作便完成了；
[0015]
（5）如果还有钻孔需要进行修复，重复步骤（2）-（4）操作即可。
[0016]
进一步的，所述步骤（1）中软管在使用时须检查软管是否存在破损，选择出气通道的喷嘴时应考虑压风管的供风压力和钻孔尺寸。
[0017]
本实用新型具有的优点是：
[0018]
1.冲击钻头的设计，相对于传统使用高压气体直接冲蚀堵塞煤渣进行钻孔修复的方法，利用高压气体的能量使得活塞冲击往复，打击冲击杆，更加高效的利用了高压气体的能量，在钻孔修复过程中不需要太大的压力可直接利用井下压风管即可进行使用，因此，采用该钻孔修复装置，设备构成简单，仅有软管，转接头和冲击钻头组成，便于运输，软管的重量较小和管径较细，工人在运输设备的过程中体力劳动量大大降低；
[0019]
2.该冲击钻头设置的气体出口，可以为冲击钻头提供反向作用力，实现钻头自进入钻孔，无需人工操作，设备与压风管连接操作便捷，将钻头放入钻孔，调节压力即可运行，易于操作，设备小巧，具有自进功能，可在不破坏封孔条件下完成钻孔修复，同时，从气体出口排出的气流可以将煤尘从钻孔内带出。
附图说明
[0020]
图1为装置布置示意图；
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图2为冲击钻头侧视图；
[0022]
图3为冲击钻头正视图；
[0023]
图4为a-a的截面图；
[0024]
图5为b-b的截面图；
[0025]
图6为c-c的截面图；
[0026]
图7为b-b截面气路的3d形式示意图。
[0027]
1-井下压风管，2-用风点法兰盘，3-阀门，4-转接头，5-压力表，6-流量计，7-软管，8-钻孔，9-冲击钻头，91-尾部连接口，92-单向阀，93-气路一，94-出气通道一，95-挡板，96-孔洞，97-气路二，98-弹簧一，99-竖直挡板一，910-冲击腔，911-冲击活塞，912-竖直挡板二，913-弹簧二，914-冲击杆，915-出气通道二，916-弹簧三，917-钻头，918-喷嘴。
具体实施方式
[0028]
文中所述的头部以图2中右侧为准，尾部为图2中左侧。
[0029]
如图所示，一种自进式钻孔修复装置，包括位于井下的压风管1，以及与压风管1通过转接头4相联通的软管7，所述井下压风管上1设有用风点法兰盘2，用风点法兰盘2上设有一个阀门3，所述阀门3与转接头4连接，所述转接头4下部的软管7上设有压力表5和流量计1，所述软管7的另一端与冲击钻头9的尾部相连接，所述冲击钻头9位于待修复的钻孔内，所述冲击钻头9包括位于尾部的腔室和位于头部的钻头，所述腔室中心设有与软管7联通的气路一93，气路一93内设有单向阀92，气路一93端部设有一个竖直的气路通道，气路通道两端分别设有一个出口，所述气路一93上还设有两个出气通道一94，出气通道一94的出口设置于冲击钻头9尾部，所述冲击钻头9还包括冲击杆914，所述冲击杆914尾部为中空的冲击腔910，冲击杆914头部为实心的，冲击杆914尾部左侧设有气路二97进口，所述气路二97进口通过一个框架型通道与气路一93端部的气路通道联通，所述冲击杆914头部和每个出气通道一94之间均设有一个挡板95，每个挡板95上均设有一个贯穿的孔洞96，出气通道一94上设有槽口，挡板95一端设于槽口上，挡板95另一端与冲击钻头9固定连接，当钻头触碰钻孔堵塞物时，挡板95左移至孔洞96与气路一93端部的气路通道两端的出口联通，从而将出气通道一94上的槽口堵塞，所述出气通道一为设置于钻头内部的通道钻孔，所述出气通道一94为钻头内部钻出的通道，所述气路一93端部的气路通道两端的出口在钻头未触碰钻孔堵塞物时被挡板堵死，气体沿着出气通道一94的喷嘴918排出，每个挡板95上均设有一个贯穿的孔洞96，当钻孔堵塞时，挡板95左移至孔洞96与气路一93端部的气路通道两端的出口联通，从而将气体传到气路二97中，所述气路二97出口与冲击杆914尾部的冲击腔910联通，所述冲击杆914冲击腔910从左到右依次设置有弹簧一98、竖直挡板一99、冲击活塞911、竖直挡板二912和弹簧二913，所述冲击腔910在冲击活塞911和竖直挡板二912之间还设有两个出气通道二915，所述出气通道二915的出口也设置于冲击钻头9尾部；所述气路一93通过尾部连接口91与软管7联通，所述腔室和钻头之间的冲击杆914上还设有弹簧三916，所述弹簧三916左侧与腔室固定连接，所述弹簧一98左侧与冲击腔910左侧壁固定连接，弹簧一98右侧与竖直挡板一99固定连接，所述竖直挡板一99和竖直挡板二912内径与冲击腔910相适应，竖直挡板一99中心设有一个通孔，所述出气通道一94和出气通道二915的出口端均设有喷嘴918。
[0030]
具体使用时，如图2和图3所示的一种自进式钻孔修复装置，包括与井下压风管1相连接的转接头4，与转接头4连接的压力表5和流量计6，以及连接的软管7；软管7与冲击钻头9通过尾部连接口91进行连接，从尾部向内是控制气体单项流动的单向阀92，单项阀向内是气路一93，气路一93连接有出气通道一94，在出气通道一94中设置有挡板95；挡板95上存有孔洞96；当冲击钻头9受挤压时，气路一93与气路二97连通，气路二97与冲击腔910内的弹簧
一98相连接，弹簧一98又与带有孔洞的竖直挡板一99 ，在冲击腔910内有一冲击活塞911，冲击活塞911在高压气体作用下，冲击竖直挡板二912，进而压缩弹簧二913，将力传至冲击杆914，高压气体沿出气通道二915进行泄压，在弹簧三916的作用下实现冲击活塞911的循环往复，带动钻头917的冲击往复，实现对钻孔8内堵塞物的冲击破碎，为增强装置后座力的调节，在出气通道设置有喷嘴918更换的位置。
[0031]
一种钻孔修复的方法，包括以下步骤：该具体实施方法以及钻头参数以50mm的钻孔修复为例，钻头重量为4kg，在井下实现的自进速度为0.5m/s，出气通道上配有的缩放型喷嘴喉部直径为3.45mm，出口直径为4mm，所需风量为1m3/min-1.2m3/min，所需的压风管压力0.5mpa。
[0032]
（1）组装冲击钻头9，检查软管7是否存在破损等问题，然后通过转接头4将软管7与井下压风管阀门3连接起来。
[0033]
（2）将冲击钻头9放入钻孔8内，打开压风管1上的阀门3，根据流量表6和压力表5读数调节进入软管7中的气量为1m
3
/min。
[0034]
（3）已知钻孔8深度的情况下，根据组装的软管7长度，观察在钻孔8外剩余软管7的长度，判断钻头9已经进入钻孔底部时，关闭压风管1处的阀门3。
[0035]
（4）通过拖拽软管7，将冲击钻头9从钻孔8内拽出，单个钻孔8的修复工作便完成了。
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（5）如果还有钻孔8需要进行修复，则只需重复（2）-（4）操作即可。无需进行其他钻孔8修复，应将软管7盘起收集，将压力表5、流量计6、钻头9拆卸下，然后将装置回收完毕。