CN105156085A - 煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法，适用于松软低透气煤层的增透作业。该种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透方法的特点在于将瓦斯抽采孔作为母孔，将均匀分布的自进式钻孔作为“树状”钻孔子孔，再对该“树状”孔网进行封孔压裂。本复合压裂方法与常规水力压裂相比能够对低透气煤层进行均匀压裂，增大单个穿层钻孔的压裂范围，实现均匀增透，克服了常规水力压裂穿层钻孔利用率低和单一主裂缝对顶底板造成破坏等缺点。该方法操作简单，增透范围大，增透效果好，为煤矿井下安全生产提供保障。

Description

煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法，属于煤矿井下区域瓦斯治理技术领域，尤其适合于松软低透气煤层的全面增透。

背景技术

我国煤层大多数为高瓦斯低渗透煤层，瓦斯随着煤层开采大量涌出导致煤矿瓦斯事故频发，并且造成能源浪费。现阶段，瓦斯抽采是解决瓦斯问题的根本方法。我国煤矿瓦斯抽采方式多种多样，矿井下主要采用密集钻孔预抽方法，密集钻孔预抽法需要从岩巷向煤层钻进大量穿层钻孔，尤其是穿层钻孔岩段长、煤段短，施工量大，成本高，且卸压范围小，瓦斯抽采效率低，效果差。如图20所示，一般穿过岩层L1和煤层L2的比例约为20:1～10:1。水力钻孔也能够局部卸压，消除局部突出危险，但是其卸压范围小，难以实现超前区域消突，而在水力钻孔后进行水力压裂能够扩大卸压范围，增强煤层的通透性。

但是常规水力压裂在高压水作用时一般不产生新裂缝，而是原生裂隙的扩展延伸，极易产生单一主裂缝。单一主裂缝的无序扩展会造成裂缝分布不均匀，极易产生压裂“空白带”，不能实现煤体均匀卸压增透，而且单一主裂缝会对煤层顶底板造成破坏，严重时将破碎煤层顶底板致使顶底板稳定性降低，影响后续煤层的开采工作。并且现阶段水力压裂只是对穿层钻孔进行水力压裂，无法控制在煤层中形成水平裂缝的深度，也无法形成裂缝网，钻孔利用率和压裂效率都很低(王耀锋，何学秋，王恩元，等.水力化煤层增透技术研究进展及发展趋势[J].煤炭学报，2014，39(10):1945－1955.)。

国内外学者针对这些问题提出了许多解决方案，但是这些手段并没有很好解决常规水力压裂煤层增透存在的几个问题：一是常规穿层钻孔工程量大，成本高；二是常规水力压裂效果差，易出现“空白带”，增透不均衡；三是煤储层常规压裂后形成的人工裂缝少且短，导流能力差。

文献号为CN103924925A的专利申请也是针对以上问题提出的解决方案，其在应用中能够提高抽采效率，但抽采效果仍不理想，原因是各个钻孔子孔影响范围有限，若钻孔子孔稍长则子孔之间会存在抽采不到的区域。

发明内容

本发明的目的是克服密集钻孔水力压裂预抽采技术在高瓦斯松软煤层瓦斯抽采应用中效率低、效果差、成本高等缺点，提供一种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法。该方法是将瓦斯抽采孔作为母孔，将均匀分布的自进式钻孔作为树状钻孔子孔，再对该树状孔网进行封孔压裂。该方法适用于单煤层和多煤层瓦斯抽采，可在每个钻孔母孔上形成一个或多个钻孔子孔网。

本发明提出一种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法，包括如下步骤：

(1)在岩巷向煤层预先钻进先导孔，形成树状钻孔的母孔，母孔需穿过煤层钻至煤层顶板或底板(若从煤层下方向上钻进需钻至顶板，若从煤层上方向下钻进需钻至底板)，母孔应足够大且不会塌孔，大小可根据现场情况进行调整，直径一般为130～150mm，即矿井常用钻杆直径的二倍左右；

(2)将钻杆依次从钻机上取下，再将钻杆、导向器与钻头依次连接，并将圆形水泥块、空心螺环安装在导向器轨道出口处；

(3)使用钻头进行扩孔，在扩孔的同时将导向器带入至母孔中的预定位置，省去了扩孔后退钻以及导向器的送入等工序。

(4)将推进机构放置到钻机和卡盘之间，将高压泵通过高压橡胶管连接到绞盘，再用高压软管从绞盘接出，将高压软管连接自进式钻头并将其穿过钻机、推进机构，将它们送入钻杆和导向器，并通过推进机构的管托机构调节高压软管和自进式钻头高度和角度，确保它们顺利进入钻。

(5)启动高压泵，泵压为25～35Mpa，自进式钻头带动高压软管进行自进式钻进，在到达导向器出口处时，自进式钻头将孔口的圆形水泥块破碎，进入煤层，进行树状钻孔的子孔钻进，钻进长度为10～20m，形成第一个树状钻孔子孔。泵压选择影响因素包括管路损失、煤层强度等，一般为25～35Mpa，调整方式为：管路长、煤层强度大时应增大压力。钻进长度由钻孔子孔间夹角及在该泵压下压裂后钻孔子孔的影响范围共同决定，子孔间夹角或煤层强度增大时应适当减小钻进长度。

(6)降低泵压至2Mpa防止喷嘴被堵，反旋绞盘收回自进式钻头至导向器内，参照卡盘上的刻度盘旋转卡盘，旋转角度按照施工设计进行，一般设计为30°～60°，且应为360°/N，N为正整数。因为当角度小于30°时并不能再增大抽采范围，反而会造成施工成本增加；当角度大于60°时会在钻孔子孔之间产生抽采不到区域，影响抽采效果。

(7)重复5、6步骤，直至形成以母孔为主干、以子孔为支干的等角度放射状分布的一层子孔网，所述子孔均匀分布于同一水平面；

(8)若煤层度大于4m，则需要多层子孔网，子孔网间距为2m，最上层和最下层子孔网距顶底板应为1～2m，施工过程采用后退式施工方式，施工下一层子孔网时应收回两根钻杆(施工选用钻杆长度为1m)，并与上一层子孔网的子孔角度错开，使相邻子孔网层之间的上下子孔位置相互错开；

(8)在完成所有子孔网后，关闭高压泵，退出高压软管、自进式钻头、钻杆和钻头；

(9)将套管和返浆管通过母孔送至煤层底板或顶板处，压裂管沿母孔送至煤层中部位置处，注浆管设在孔口封堵段前10～20cm位置处，在孔口使用AB胶和棉纱封堵，固结后在孔口打入木塞；从注浆管向钻孔内注入封孔浆体，当返浆管有浆体流出时停止注浆，固结24小时使强度达到要求；

(10)将高压泵连接压力流量控制系统和封孔装置，启动高压泵对煤层进行压裂，使各个子孔通过压裂裂缝连通，压裂压力为25～35MPa，根据煤层性质和现场情况进行调整，调整方式为：煤层埋深越深、子孔越长、子空间夹角越大则选择压力越大。

实现以上方法，传统煤矿井下钻孔和压裂设备是无法完成的，必须依赖于一套特殊的装备，该装备包括成孔系统和压裂系统，装备在采用煤矿常用设备，如水箱、高压泵、钻机、钻杆等的基础上，增加了特殊结构的推进机构、导向器、自进式钻头和特殊结构的钻头等，实现对煤层的大范围均匀增透。

所述成孔系统包括钻机、钻杆、钻头、导向器、支架、水箱、高压泵、绞盘、推进机构、刻度盘、卡盘、高压软管、自进式钻头。

所述钻机安装在支架上，钻杆连接在钻机上，钻杆前端连接导向器，导向器前端连接钻头，所述水箱连接高压泵，高压泵连接高压软管，高压软管缠绕在绞盘上，并穿过推进机构，高压软管前端连接自进式钻头。高压软管和自进式钻头在钻树状孔的子孔时穿过钻杆并通过导向器导向，依靠射流产生自进力钻出子孔。在钻杆与钻机前端连接的卡盘上安装有转向刻度盘，刻度盘一端固定在钻杆上且随钻杆转动，另一端固定在钻机卡盘上，导向器的转动角度通过刻度盘控制。

所述压裂系统包括水箱、高压泵、压力表、高压橡胶管、压力流量控制系统、封孔装置；所述高压泵连接高压橡胶管，高压橡胶管连接压力流量控制系统，压力流量控制系统连接封孔装置，压裂系统中所使用压裂液为低粘度压裂液。

在该方法中，母孔和均匀分布的多个子孔网层能对煤层进行卸压，水力压裂会在各个钻孔子孔上形成大量分布较为均匀的裂缝，并使子孔之间通过裂缝相互连通，进一步扩大卸压范围。而这些裂缝较小并不足以影响顶底板稳定，又能够提高煤层通透性，扩大常规穿层钻孔和水力压裂的卸压范围。均匀布置的树状钻孔子孔能够降低起裂压力，压裂后会产生大量分布均匀的裂缝，消除了常规水力压裂单一主裂缝对顶、底板的不良影响。该方法工艺简单，成本较低，增大了单个穿层钻孔的压裂范围，提高了穿层钻孔的利用率和压裂效率，为煤矿井下安全生产提供保障。

本发明具体还有以下优点：

1、成孔系统将钻杆、导向器、钻头、高压软管、自进式钻头以及刻度盘进行合理组合，能同时完成树状钻孔母孔钻进与导向器的带入，即通过钻头扩孔，钻进之后不需退钻安装导向器，可直接进行煤层树状钻孔的钻进，节约了由于退钻、导向器单独送入所产生的时间，并减轻工作量。

2、导向器的结构设计紧凑合理，体积小，属超短半径径向水平井导向器，在导向轨道上设有滚轮，能减小高压软管通过时的摩擦力，并诱导高压软管顺利通过导向器，使高压软管和自进式钻头顺利完成90°转向，钻头能进行钻进破岩；

3、导向器前端连接的钻头为空化钻头，导向器的导向轨道与前端连接的钻头的流道连通，高压水通过流道后，能以较低水压力进行辅助的破岩，增加钻进效率。

4、自进式钻头为一体化结构，设计相对简单，钻头尺寸小，钻孔尺寸大，不会形成凸台，钻头不易钻偏，钻头寿命长，自进式钻头能将高压水分为四股射流，具有分级破岩的功能，破岩效果好。

5、通过刻度盘对导向器出口方向的调整，能够实现树状钻孔的均匀分布，更好的提高煤层透气性。

6、通过设置推进机构来有效配合自进式钻头的钻进，因为在自进式钻孔过程中，仅靠钻头自进力难以钻出深长孔，所以通过推进机构对管道进行推进再结合自进式钻头的自进力就能钻出中深孔，也能实现大角度仰孔的钻进。推进装置采用同步齿形带轮和异形同步带配合，由压紧机构压紧，可以提供较大的，并且稳定的摩擦力，适合为高压树脂管类管线提供推力，并能有效减少对管线的局部损伤。

7、推进装置采用的压紧机构结构简单，通过蝶形螺母、压紧杆和弹簧部件可以获得足够的弹性压紧力，有利于推进装置在不良的环境下工作。并且设计了管路托举导向机构，采用两级调节，可以根据钻孔之间的位置、倾斜角度的不同，调节高压树脂管的角度和高度，使高压管能平滑的进入不同类型的钻孔中。

8、推进装置采用气动马达提供动力，在煤矿井下具有防爆性能，转速相对较慢，扭矩大，能正反转和无极调速，能实现高压管的输送和收线，而且整体尺寸小，质量轻。并且采用气动马达提供动力，能直接利用井下现有铺设的压缩空气管道作为动力源，无需另设单独的动力装置。

9、本发明采用的绞盘为输水旋转绞盘，密封性好，可以进行正转和反转，完成对高压软管的放出和收回工作。

10、装备中大多数器械设备为煤矿常用设备，如水箱、高压泵、钻机、钻杆等，组成整套装备所需成本较低，且整套装备可多次利用，经济性好，整套装备设计合理，机械化程度高，操作简单，方便工人使用。

附图说明

图1为本发明的实施多层钻孔子孔钻进图

图2为本发明多层钻孔子孔压裂的实施图

图3为本发明多层钻孔子孔压裂效果的剖面图；

图4所示是本发明的钻具示意图；

图5所示是本发明的导向器结构示意图；

图6导向器上供水流通过的细孔结构图；

图7所示是本发明的钻头结构示意图；

图8所示是本发明自进式钻头的左视图；

图9所示是本发明自进式钻头的A—A剖面图；

图10所示是本发明自进式钻头的B—B剖面图；

图11所示是本发明自进式钻头的中心自激振荡喷嘴剖面的放大图；

图12所示是本发明自进式钻头边喷嘴偏角和张角的示意图；

图13所示是本发明的刻度盘主视图；

图14所示是本发明的刻度盘侧面剖面图；

图15是本推进机构的主视图(不带防尘罩)；

图16是本推进机构的A—A剖面图；

图17是本推进机构的B—B剖面图；

图18和图19是本推进机构的管托机构的正面图和E—E剖面图；

图20是现有技术的结构示意图。

图中各标记如下：

1—水箱，2—高压泵，3—绞盘，4—钻机，5—支架，6—推进机构，7—刻度盘，8—卡盘，9—钻杆，10—导向器，11—钻头，12—高压软管，13—自进式钻头，14—高压橡胶管，15—封孔装置，16—压力流量控制系统，17—煤层，18—岩层，19—岩巷，20—钻孔母孔，21—钻孔子孔，22—首层钻孔子孔网，23—下一层钻孔子孔网，24—套管，25—压裂管，26—注浆管，27—返浆管，28—木塞，29—压裂裂缝；

6.1—机架，6.2—异型同步齿形带，6.3—同步带轮，6.4—沉头螺钉，6.5—轴端挡板，6.6—压紧轮轴，6.7—压紧带轮，6.8—压紧杆，6.9—弹簧，6.10—弹簧盖，6.11—蝶形螺母，6.12—管托机构，6.13—从动轮轴，6.14—圆螺母，6.15—销轴(包括开口销)，6.16—平垫，6.17—螺栓和及其螺母，6.18—减速机输出轴，6.19—带减速机的气动马达，6.20—圆柱头螺钉，6.21—防尘罩，6.22—导轨，6.23—导向轮轴，6.24—拉伸弹簧，6.25—尼龙导向轮，6.26—调节长杆，6.27—调节定位孔；

10.1—钻杆连接部，10.2—轴向直管段，10.3—第一圆弧段，10.4—斜管段，10.5—第二圆弧段，10.6—滚轮，10.7—细孔，10.8—空心螺环，10.9—圆形水泥块，10.10—钻头连接部；

11.1—空化结构；

13.1—前部平台，13.2—自激振荡喷嘴，13.3—边喷嘴、13.4—中部喷嘴，13.5—后部喷嘴，13.6—内螺纹，13.7—内部空腔，13.8—上游喷嘴，13.9—自激振荡腔，13.10—下游喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例做进一步的描述，

实施例1：参见图1、图2和图3，以下以钻进多层子孔网为例，对本发明的煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法进行详细过程的说明。煤层厚度为5m，设计两层子孔网，子孔网间距2m，上层子孔网距顶板1.5m；因煤质较硬，埋深中等，设计钻孔钻进压力32Mpa，子孔间夹角45°，子孔长度18m，压裂压力为30Mpa，具体操作步骤如下：

(1)在岩巷(19)向煤层(17)预先钻进先导孔，形成树状钻孔的母孔(20)，母孔需穿过煤层钻至煤层顶板或底板(若从煤层下方向上钻进需钻至顶板，若从煤层上方向下钻进需钻至底板)，因煤质较硬不易塌孔直径选择为150mm，即矿井常用钻杆直径的二倍左右。

(2)将钻杆(9)依次从钻机(4)上取下，再将钻杆(9)、导向器(10)与钻头(11)依次连接，并将圆形水泥块(10.9)、空心螺环(10.8)安装在导向器轨道出口处。

(3)使用钻头(11)进行扩孔，在扩孔的同时将导向器(10)带入至母孔(20)中的预定位置，省去了扩孔后退钻以及导向器的送入等工序。

(4)将推进机构(6)放置到钻机(4)和卡盘(8)之间，将它们送入钻杆(9)和导向器(10)，并通过推进机构(6)的管托机构调节高压软管(12)和自进式钻头高度和角度，确保它们顺利进入钻杆(9)。

(5)启动高压泵(2)，泵压为30Mpa，自进式钻头(13)带动高压软管(10)进行自进式钻进，在到达导向器出口处时，自进式钻头将孔口的圆形水泥块(10.9)破碎，进入煤层，进行树状钻孔的子孔钻进，钻进长度为18m，形成第一个树状钻孔子孔(21)；在钻进钻孔子孔过程中，若发生塌孔，应保持泵压缓慢回拉软管用钻头后反冲孔疏通钻孔；若发生钻进不动，应降低泵压至20MPa，使其缓慢破煤钻进，通过该段之后再提高泵压。

(6)降低泵压至2Mpa防止喷嘴被堵，反旋绞盘(3)收回自进式钻头(13)至导向器内，参照卡盘(8)上的刻度盘(7)旋转卡盘，旋转角度为45°。

(7)重复5、6步骤，直至形成以母孔为主干，以子孔为支干的等角度45°放射状分布的一层子孔网(22)，所有子孔(21)均匀分布于同一水平面。

(8)回退钻杆2m使导向器达到钻进施工的另一预定位置，并旋转钻22.5°，与上一层子孔网的子孔角度错开，开泵加压至32Mpa，钻进形成第二层树状钻孔子孔网(23)的第一个子孔，长度也为18m。

(9)重复步骤5、6、7、8，直至形成以母孔为主干，以子孔为支干的等角度放射状分布的两层“树状”孔，所述子孔分别均匀分布于两个水平面，水平面间距为2m，同一水平面子孔间角度为45°，两层子孔之间错开22.5°。

(10)在完成所有子孔网后，关闭高压泵(2)，退出高压软管(12)、自进式钻头(13)、钻杆(9)和钻头(11)。

(11)将套管(24)和返浆管(27)通过母孔送至煤层底板或顶板处，压裂管(25)沿母孔(4)送至煤层中部位置处，注浆管(26)设在孔口封堵段前10～20cm位置处，在孔口使用AB胶和棉纱封堵，固结后在孔口打入木塞(28)；从注浆管向钻孔内注入封孔浆体，当返浆管有浆体流出时停止注浆，固结24小时使强度达到要求。

(12)将高压泵(2)连接压力流量控制系统(16)和封孔装置(115)，启动高压泵(2)对煤层进行压裂，使各个子孔通过压裂裂缝(18)连通，压裂压力为30MPa；

另外，也可以采用本发明的对煤层实施单层钻孔子孔钻进，如煤层厚度为3m，设计子孔网位于煤层中间；因煤质较软，埋深较浅，设计钻孔钻进压力28Mpa，子孔间夹角30°，子孔长度20m，压裂压力为28Mpa。具体操作步骤与实施例1基本相同，不同之处近仅在于不需要钻第二层子孔网。

实施以上方法需要的特殊设备包括成孔系统和压裂系统。

参见图1，成孔系统包括钻机(4)、钻杆(9)、钻头(11)、导向器(10)、支架(5)、水箱(1)、高压泵(2)、绞盘(3)、推进机构(6)、刻度盘(7)、卡盘(8)、高压软管(12)、自进式钻头(13)。

钻机(4)安装在支架(5)上，位置可以进行调整；并且支架(5)的高度和倾角也可以进行调整，以便完成多角度多方位钻进工作。

钻杆(9)连接在钻机(4)上，钻杆(9)前端连接导向器(10)，导向器(10)前端连接钻头(11)，转向器能使高压软管(10)顺利完成90°转向，钻头能进行钻进破岩。

水箱(1)连接高压泵(2)，高压泵(2)连接高压软管(12)，高压软管(12)缠绕在绞盘(3)上，绞盘(3)为输水旋转绞盘，密封性好，可以进行正转和反转，完成对高压软管的放出和收回工作。高压软管(12)穿过推进机构(6)，推进机构(6)能够将高压软管缓慢匀速推进和收回，并且推进机构(6)的夹持力不会将软管(10)损坏。

高压软管(12)前端连接自进式钻头(13)，高压软管(12)和自进式钻头(13)在钻树状孔的子孔时穿过钻杆(9)并通过导向器(10)导向，依靠射流产生自进力钻出子孔。

在钻杆与钻机前端连接的卡盘(8)上安装有转向刻度盘(7)，刻度盘一端固定在钻杆上且随钻杆转动，另一端固定在钻机卡盘上，导向器(10)的转动角度通过刻度盘(7)控制。

参见图2，压裂系统包括所述水箱(1)、所述高压泵(2)、压力表、高压橡胶管(14)、压力流量控制系统(16)、封孔装置(15)；高压泵(2)连接高压橡胶管(14)，高压橡胶管(14)连接压力流量控制系统(16)，压力流量控制系统(16)连接封孔装置(15)，压力流量控制系统(16)能够有效控制压力和流量的关系。封孔装置(15)能够有效对钻孔母孔进行封堵。压裂系统中所使用压裂液为低粘度压裂液，低粘度压裂液能够有效增大压裂裂缝的长度和宽度。

成孔系统的关键点之一是采用了由钻杆(9)、导向器(10)、钻头(11)、高压软管(12)、自进式钻头(13)和转向刻度盘(8)等组成的组合钻具，如图4所示。其中钻杆(9)、导向器(10)和钻头(11)依次连接在扩孔时配合使用。高压软管(12)、自进式钻头(13)和刻度盘(7)在钻进树状钻孔时使用。刻度盘一端固定在钻杆上且随钻杆转动，另一端固定在钻机卡盘上，导向器(10)的转动角度通过刻度盘控制。高压软管(12)前端安装有自进式钻头(13)，高压软管能够承受一定的高压，并且具有一定柔韧性。该组合钻具在低位巷向煤层预先使用普通钻头钻孔，成孔后使用组合钻具进行扩孔，形成自进式水力喷射树状钻孔的母孔，再利用高压软管和自进式钻头在煤层预定位置钻进树状钻孔，实现煤层的均匀增透。

组合钻具的钻杆(9)的直径大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻杆的直径大小一致，其外径为73mm，内径50mm。钻杆前后螺纹均按照国家标准设计，便于连接，钻杆内部为光滑的通孔，高压软管能顺利通过。该钻杆有利于准确将导向器送到指定位置，并带动导向器转向。

图5所示是导向器的结构，导向器(10)上端为钻杆连接部(10.1)，下端为钻头连接部(10.10)，它们的螺纹为标准螺纹，大小与所连接的钻杆和钻头螺纹相符，两个连接部都有上下贯通的通孔。

导向器(10)内设有对高压软管导向的导向轨道，导向轨道的入口方向和出口方向的轨道轴线相互垂直，即从轴向进、径向出，整个导向轨道从进口到出口依次包括轴向直管段(10.2)、第一圆弧段(10.3)、斜管段(10.4)和第二圆弧段(10.5)，它们的具体设计是：

轴向直管段(10.2)长度为30-50mm，钻杆连接部(10.1)的通孔下端通过一斜向的收缩段过渡到该轴向直管段(10.2)。

第一圆弧段(10.3)的圆弧弧度α＝10°-30°，直径75-150mm。

斜管段(10.4)与两圆弧段相切，连接第一圆弧段(10.3)和第二圆弧段(10.5)。

第二圆弧段(10.5)的圆弧弧度β＝α+90°，直径75-130mm。结合图6可见，在第二圆弧段(10.5)底部分布有细孔(10.7)，与连接部分(10.10)内的通孔连通，在使用组合钻具进行扩孔时，高压水流能够通过导向器轨道后再通过细孔(10.7)和连接部分(10.10)的通孔到达钻头,这样可以使高压水流在行使排渣功能时，能以较低水压力进行辅助的破岩，增加钻进效率。第二圆弧段(10.5)的末端是导向轨道出口位置，安装有内六角结构的空心螺环(10.8)，且圆环外刻有安装螺纹。在使用组合钻具进行扩孔时，空心螺环(10.8)上固定圆形水泥块(10.9)，用于封住导向轨道出口。因此，导向器的空心螺环和圆形水泥块应在扩孔时使用，并在扩孔前安装。圆形水泥块在组合钻具钻进时能够将导向器出口处密封，使导向器轨道的高压水流能够通过轨道上的细孔到达钻头。圆形水泥块的强度虽然可以承受组合钻具钻进过程中使用的高压水的压力，但是自进式钻头能够将圆形水泥块破碎并通过导向器。

同时，在导向轨道的壁上设有四个滚轮(10.6)，滚轮半径大小为4-5mm，突出于轨道壁约2mm，在第一圆弧段(10.3)上布置一个滚轮、在第二圆弧段(10.5)上布置三个滚轮，作用是辅助高压软管的钻头正确导向，同时能够有效减小高压软管通过的阻力。

如图7所示，导向器前端连接的钻头(11)大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻头大小一致，钻螺纹为标准螺纹，便于与导向器连接。该钻头整体导向装置的一部分，能够在母孔成孔不够规则和有阻碍的情况下更容易将导向装置送入母孔，同时能够完成小幅度的扩孔。钻头内部有与导向器的钻头连接部(10.10)通孔连通的流道，使水流能够通过导向器后再通过钻头，以便进行排渣。钻头为空化钻头，钻头内流道由上向下逐渐缩小，并在中间位置有一段增大的空间，形成空化结构(11.1)，能够使用于排渣的水流兼具辅助破岩的效果，提升破岩效率。

如图8至图12所示，自进式钻头(13)包括钻头体和钻头体上的中心自激振荡喷嘴(13.2)、边喷嘴(13.3)、中部喷嘴(13.4)和后部喷嘴(13.5)。

自进式钻头(13)前部为球形，前端为一平台(13.1)，平台中心设置中心自激振荡喷嘴(13.2)，其四周均匀布置具有一定张角α和偏角β的边喷嘴(13.3)。

如图12所示，对张角α和偏角β的定义为：在内部空腔(13.7)圆锥形段的前端面上距钻头轴线1.0mm-10.0mm距离确定一点为边喷嘴起点c，将过边喷嘴起点c且与钻头轴线oo＇平行的直线cc＇定义为直线一，直线一和钻头轴线所确定的平面oo＇d＇d定义为平面一；以直线一为基线，先在平面一内向边射流出口方向向远离钻头轴线的方向偏转一定角度，此角度设定为张角α，此时将喷嘴轴线ce定义为直线二；再将直线二以边喷嘴起点为原点，以直线一为旋转轴，旋转一定锥角，所得的喷嘴轴线cf定义为直线三，即为前喷嘴的实际轴线，此时将直线二和直线三在自进式钻头横截面上的投影ec＇和fc＇的夹角设定为偏角β。所有边喷嘴都按此方法均匀布置，且偏转的角度和方向均一致。钻头中部均匀分布有在横截面中具有一定偏向角θ的中部喷嘴(13.4)，如图9所示，横截面是指过中部喷嘴的轴线且与钻头轴线垂直的平面，偏向角θ是指中部喷嘴的轴线与径向半径的夹角。钻头后端为开口端，内部设有内螺纹(13.6)用于连接高压软管，其上面均匀布置有与轴线呈一定锥角Φ的后部喷嘴(13.5)，如图2所示，锥角Φ是指后部喷嘴的轴线与钻头轴线的夹角；钻头内部是锥角为φ的圆锥体和圆柱体的组合空腔(13.7)。

结合图8和图10可见，钻头的边喷嘴(13.3)数目为3—4个，喷嘴直径为0.5mm—1.0mm，分布半径R1为1.0mm-10.0mm，张角α在15°—30°之间，最好为25°，偏角β在60°—90°之间，最优为360°/n(n指边喷嘴个数)。分布半径R1是指边喷嘴射流出口中心到钻头轴线的距离。

结合图9可见，钻头的前端平台(13.1)减小了钻头的整体尺寸，便于在平台上钻出中心自激振荡喷嘴(13.2)和边喷嘴(13.3)，其半径R2为10.5mm—4.0mm。后部喷嘴(13.5)的数目为6—8个，喷嘴直径为0.5mm—1.5mm，轴向锥角Φ在10°—30°之间，最优为25°。钻头体内部为圆锥体和圆柱体的组合空腔，组合空腔圆锥段的锥角在20°—45°之间，该锥角φ的选取原则是使射流的局部损失最小，加工方便。

结合图10可见，钻头的中部喷嘴(13.4)数目为3—4个，喷嘴直径为0.5mm—1.0mm，偏向角θ在30°—45°之间。中部喷嘴的主要作用是扶正作用，破岩修孔作用较弱，同时其射流的反冲力产生的力矩能使钻头拧紧。因此，不能太大也不能太小，

结合图11可见，钻头的中心自激振荡喷嘴(13.2)布置在自进式钻头轴线上，依次由上游喷嘴(13.8)、自激振荡腔(13.9)和下游喷嘴(13.10)组成。自激振荡腔长度L一般为上游喷嘴直径d1的2.3～3.3倍，下游喷嘴直径d2一般为上游喷嘴直径d1的1.2～1.3倍。自激振荡腔(13.9)的主体为圆柱形腔，其直径为上游喷嘴直径d1的18倍；腔体的纵剖面为上下对称的平行四边形，腔体上下游喷嘴碰撞壁为锥形面，且上游喷嘴碰撞壁凸向上游，下游喷嘴碰撞壁凹向下游。

以上自进式钻头能将高压水分为四股射流，使本钻头具有分级破岩的功能：

首先，一部分流体通过中心自激振荡喷嘴，依靠喷嘴的自激振荡腔室，将连续射流转变为脉冲射流，提高了中心射流的瞬时打击力，率先产生中心破碎坑。在其原理为：上游喷嘴完成腔内射流束的形成，其几何参数、加工精度等将影响射流束的流动特性和剪切层初始分离的位置、扰动大小等。自激振荡腔能形成反馈路径，能根据不同的长度和直径对频率进行选择。当由剪切层放大的扰动尖峰到达下游碰撞壁时，与之发生碰撞，由于该处射流的局部横截面积大于下游出口的截面积，受速度的影响，在这里会产生一个压力瞬变。该瞬变以声速沿射流轴心向上游反射，在上游喷嘴出再产生压力瞬变，进而在这里生成一个强大的扰动，该扰动又随剪切层向下游输运，并被放大，到达下游时又发生碰撞，产生压力瞬变。如此往返重复，构成正反馈闭合回路，形成自激振荡。在这过程中流体能量得到聚集，然后间断性地释放出来，就形成瞬时能量比连续射流能量高几倍的脉冲射流。具体的产生机理见自激振荡脉冲射流的产生机理。

接着，一部分流体通过具有一定张角和偏角的边喷嘴，产生的射流具有三维速度：轴向速度、径向速度和环向速度，使岩石不只发生冲击破坏，还有剪切拉伸破坏，而且在钻进过程中，钻头与岩石之间的靶距是由远到近的动靶距，与传统的只有张角的钻头的破岩效果相比，带有偏角和张角的钻头所产生的冲蚀孔能有效地形成中心连通孔，因为自进式钻头的钻进过程是由远到近的动态的过程，即动靶距的过程，所以不同钻进时刻水射流的作用点是变化的。对只带张角的钻头，其射流作用点的轨迹为过中心的直线，而对带偏角和张角的钻头，其作用点轨迹为螺旋线，所以其轨迹线更长，且破坏面积更大，更容易使各射流所导致的破碎坑形成钻孔，从而破岩效果好，能围绕中心破碎坑继续破岩钻进，形成一个先导孔，使钻头前进。

然后，经过在横截面中具有一定偏向角的中部喷嘴而形成的射流具有径向分速度和切向分速度(切向速度是指沿钻头圆周壁的切线方向的分速度。)，射流的径向速度可以使钻头始终悬空，具有扶正作用，保持钻头和高压管的钻进平衡，在一定程度上能防止钻头钻偏；切向速度可以对先导孔周围的岩石进行切割破坏，对钻孔进行再次扩孔，并且修正钻孔，使钻孔形状更规整。

最后，另一部高压流体将通过与钻头轴线呈一定锥角的后部喷嘴，产生的射流将为钻头和高压管的钻进提供自推力，并进一步扩孔。此外，由于后部喷嘴的数量相对较多，大量向后的射流具有很好的排渣功能，向后的射流与轴线具有相同的夹角，夹角越小，产生射流的反冲力越大，但是随着锥角的减小，射流出口方向与进口方向偏转角增大，局部压力损失增大，射流速度减小，从而降低了自进力，故锥角一般在10°—30°之间。

参见图13、图14，在钻杆与钻机前端连接的卡盘(8)上安装有转向刻度盘(7)，导向器(10)的转动角度通过刻度盘控制。刻度盘是在扩孔完成后，钻进树状钻孔时使用，使用时刻度盘一端固定在钻杆上且随钻杆转动，另一端固定在钻机卡盘上。通过刻度盘可读出钻杆旋转角度，刻度盘可在360°范围内读数，钻杆旋转角度即导向器旋转角度，合理的控制旋转角度能实现树状钻孔的均匀分布。

成孔系统的另一关键点之一是采用了推进机构(6)，推进机构(6)包括机架(6.1)、同步带轮(6.3)、压紧带轮(6.7)、异型同步齿形带(6.2)、带减速机的气动马达(6.19)、减速机输出轴(6.18)、从动轮轴(6.13)、压紧轮轴(6.6)、压紧杆(6.8)、弹簧(6.9)、蝶形螺母(6.11)、管托机构(6.12)、防尘罩(6.21)以及相应的链接部件。

参见图15、图16和图17，高压软管上下两侧各对称设置一对带轮，下侧为传动带轮(6.3)，包括主动带轮和从动带轮，上侧为压紧带轮(6.7)，均安装在机架(6.1)上。主动带轮(6.3)通过减速机输出轴(6.18)与带减速机的气动马达(6.19)相连，主动带轮与从动带轮(6.3)之间套有带U型凹槽的异型同步齿形带(6.2)，当气动马达(6.19)带动主动带轮(6.3)转动时，从动带轮(6.3)将在异型同步齿形带(6.2)的作用下一起转动。所用的气动马达(6.19)多采用活塞式气动马达，转速相对较慢，但提供的扭矩大，且可通过调节进气量来调节转速，从而与不同时刻的不同钻进速度相匹配。

压紧带轮(6.7)的压紧杆(6.8)是一根上部为圆柱下部为立方体的杆件，且上部圆柱带有螺纹，其尺寸与蝶形螺母(6.11)配套，下部立方体的横截面为正方形，其尺寸与压紧轮轴(6.6)配套。

压紧轮轴(6.6)的左边为圆柱传动轴，右边为空心立方体，其尺寸能使其刚好套在压紧杆(6.8)下部立方体上，从而实现压紧轮的上下移动。

整个压紧杆(6.8)是焊接在推进装置的机架(6.1)上的。压紧轮轴(6.6)上安装压紧轮(6.7)，两压紧轮(6.7)间套有相同的异型同步齿形带(6.2)。通过拧紧压紧杆(6.8)上的蝶形螺母(6.11)来压紧弹簧盖(6.10)和弹簧(6.9)，从而推动压紧轮(6.7)的下移，完成对高压软管的压紧，实现摩擦力的提供。本压紧方式具有一定弹性，能在不良的环境下工作。

如图18和图19所示，推进装置前端是一管托机构(6.12)，它由调节长杆(6.26)、尼龙导向轮(6.25)、导轨(6.22)、拉伸弹簧(6.24)及其他链接部件组成。调节长杆(6.26)下端通过轴销安装在机架(6.1)上，能绕轴销进行不同角度的转动，并在机架上以轴销为中心在相同半径上设置多个调节孔，调节长杆上设有一个调节定位孔(6.27)，调节定位孔分别与各个调节孔对应并通过螺栓和螺母固定在某一需要的角度，实现调节长杆的角度调节，形成第一级调节，这是第一级调节。调节长杆(6.26)的上端用螺栓(6.17)固定了一个导轨(6.22)，导轨(6.22)为“T”字形，两端各开一个孔以便导向轮轴(6.23)通过；带有凹槽的尼龙导向轮(6.25)串在导向轮轴(6.23)的一边，两导向轮(6.25)之间为高压树脂管通过的空间；导向轮轴(6.23)两端通过垫片(6.16)和开口销(6.15)固定，并在两端各套了一个拉伸弹簧(6.24)以保持整体导向轮轴(6.23)和导向轮(6.25)的平衡；调节长杆(6.26)的整个前端可以通过调节螺栓使其随着导轨(6.22)绕螺栓转动，便于将高压管平滑的送入孔内，从而避免高压管在孔口壁转弯过急导致阻力过大，这是第二级调节。整个托管机构通过第一级调节调节长杆(6.26)和第二级调节导轨(6.22)来实现将高压树脂管平滑地送入不同位置和倾角的钻孔中。

此外，整个推进装置用铝合金薄板防尘罩(6.21)保护，可以有效减少粉尘的进入，提高机构的推进效果和使用寿命，保证操作人员的安全。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以定本发明的范围，在本发明公开的技术及方案的基础上，本领域的技术人员能根据本专利公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些修改和变化，这些修改和变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在岩巷向煤层预先钻进先导孔，形成树状钻孔的母孔，母孔需穿过煤层钻至煤层顶板或底板(若从煤层下方向上钻进需钻至顶板，若从煤层上方向下钻进需钻至底板)，母孔应足够大且不会塌孔，大小可根据现场情况进行调整，直径一般为130～150mm，即矿井常用钻杆直径的二倍左右；

(2)将钻杆(9)依次从钻机(4)上取下，再将钻杆(9)、导向器(10)与钻头(11)依次连接，并将圆形水泥块(10.9)、空心螺环(10.8)安装在导向器轨道出口处；

(3)使用钻头(11)进行扩孔，在扩孔的同时将导向器(10)带入至母孔中的预定位置；

(4)将推进机构(6)放置到钻机(4)和卡盘(8)之间，将高压泵(2)通过高压橡胶管(14)连接到绞盘(3)上，再用高压软管(12)从绞盘(3)接出，将高压软管(12)连接自进式钻头(13)并穿过钻机(4)、推进机构(6)，将它们送入钻杆(9)和导向器(10)，并通过推进机构(6)的管托机构调节高压软管(12)和自进式钻头(13)高度和角度，确保它们顺利进入钻杆(9)；

(5)启动高压泵(2)，泵压为25～35Mpa，自进式钻头(13)带动高压软管(10)进行自进式钻进，在到达导向器(10)轨道出口处时，自进式钻头将孔口的圆形水泥块(10.9)破碎，进入煤层，进行树状钻孔的子孔钻进，钻进长度为10～20m，形成第一个树状钻孔子孔；

(6)降低泵压至2Mpa防止喷嘴被堵，反旋绞盘(3)收回自进式钻头(13)至导向器(10)内，参照卡盘(8)上的转向刻度盘(7)旋转卡盘，旋转角度为30°～60°，且应为360°/N，N为正整数；

(7)重复(5)、(6)步骤，直至形成以母孔为主干，以子孔为支干的等角度放射状分布的一层子孔网，所述子孔均匀分布于同一水平面；

(8)若煤层度大于4m，则需要多层子孔网，子孔网间距为2m，最上层和最下层子孔网距顶底板应为1～2m，施工过程采用后退式施工方式，并与上一层子孔网的子孔角度错开，使相邻子孔网层之间的上下子孔位置相互错开；

(8)在完成所有子孔网后，关闭高压泵(2)，退出高压软管(12)、自进式钻头(13)、钻杆(9)和钻头(11)；

(9)将套管(24)和返浆管(27)通过母孔送至煤层底板或顶板处，压裂管(25)沿母孔(4)送至煤层中部位置处，注浆管(26)设在孔口封堵段前10～20cm位置处，在孔口使用AB胶和棉纱封堵，固结后在孔口打入木塞(28)；从注浆管向钻孔内注入封孔浆体，当返浆管有浆体流出时停止注浆，固结24小时使强度达到要求；

(10)将高压泵(2)连接压力流量控制系统(16)和封孔装置(15)，启动高压泵(2)对煤层进行压裂，使各个子孔通过压裂裂缝(29)连通，压裂压力为25～35MPa；

所述方法采用成孔系统和压裂系统完成；

所述成孔系统包括钻机(4)、钻杆(9)、钻头(11)、导向器(10)、支架(5)、水箱(1)、高压泵(2)、绞盘(3)、推进机构(6)、刻度盘(7)、卡盘(8)、高压软管(12)、自进式钻头(13)；

所述钻机(4)安装在支架(5)上，所述钻杆(9)连接在钻机(4)上，钻杆(9)前端连接导向器(10)，导向器(10)前端连接钻头(11)，所述水箱(1)连接高压泵(2)，所述高压泵(2)连接高压软管(12)，所述高压软管(12)缠绕在绞盘(3)上，并穿过推进机构(6)，高压软管(12)前端连接自进式钻头(13)；高压软管(12)和自进式钻头(13)在钻树状孔的子孔时穿过钻杆(9)并通过导向器(10)导向，依靠射流产生自进力钻出子孔；在钻杆与钻机前端连接的卡盘(8)上安装有转向刻度盘(7)，导向器(10)的转动角度通过刻度盘(7)控制；

压裂系统包括所述水箱(1)、所述高压泵(2)、压力表、高压橡胶管(14)、压力流量控制系统(16)、封孔装置(15)；所述高压泵(2)连接高压橡胶管(14)，所述高压橡胶管(14)连接压力流量控制系统(16)，所述压力流量控制系统(16)连接封孔装置(15)，所述压裂系统中所使用压裂液为低粘度压裂液。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述导向器(10)上端为具有内螺纹的钻杆连接部(10.1)，下端为具有外螺纹的钻头连接部(10.10)，两个连接部内都有上下贯通的通孔；

所述导向器(10)内有双曲率转弯导向轨道，其宽度为高压软管前端喷嘴宽度的2倍，范围在20-50mm之间，转弯半径为75-150mm，属超短半径径向水平井导向器；

所述导向轨道的进口方向和出口方向的轨道轴线相互垂直，即从轴向进、径向出，整个导向轨道从入口到出口依次包括轴向直管段(10.2)、第一圆弧段(10.3)、斜管段(10.4)和第二圆弧段(10.5)；

所述轴向直管段(10.2)其长度为30-50mm，钻杆连接部(10.1)的通孔通过一斜向的收缩段过渡到该轴向直管段(10.2)；

所述第一圆弧段(10.3)的圆弧弧度α＝10°-30°，直径75-150mm；

所述斜管段(10.4)与两圆弧段相切，连接第一圆弧段(10.3)和第二圆弧段(10.5)；

所述第二圆弧段(10.5)的圆弧弧度β＝α+90°，直径75-130mm；在第二圆弧段(10.5)的底部分布有细孔(10.7)，使导向器轨道的高压水流能够通过细孔经连接部分(10.10)的通孔到达钻头(11)；第二圆弧段(10.5)的末端是导向轨道出口位置，安装有空心螺环(10.8)，在使用钻具进行扩孔时，圆形水泥块(10.9)固定在空心螺环(10.8)上，封住导向轨道出口；

所述导向轨道的壁上设有四个滚轮(10.6)，滚轮半径大小为4-5mm，突出于轨道壁约2mm；且在第一圆弧段(10.3)上布置一个滚轮、在第二圆弧段(10.5)上布置三个滚轮；

所述钻头(11)大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻头大小一致，钻螺纹为标准螺纹，便于与导向器连接；钻头内部有与导向器连接部分(10.10)连通的流道，使水流能够通过导向器后再通过钻头，以便进行排渣，钻头内流道由上向下逐渐缩小，并在中间位置有一段增大的空间，形成空化腔体(11.1)，空化腔体的纵剖面为上下对称的平行四边形，腔体上下游喷嘴碰撞壁为锥形面，且上游喷嘴碰撞壁凸向上游，下游喷嘴碰撞壁凹向下游。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述自进式钻头(13)包括钻头体和钻头体上的中心自激振荡喷嘴(13.2)、边喷嘴(13.3)、中部喷嘴(13.4)和后部喷嘴(13.5)；所述钻头体前部为球形，前端面为前部平台(13.1)，在平台中心即自进式钻头轴线上设置中心自激振荡喷嘴(13.2)，在平台上围绕中心自激振荡喷嘴(13.2)四周均匀布置边喷嘴(13.3)；所述钻头体后端为开口端，设有内螺纹(13.6)用于连接高压软管；钻头体有内部空腔(13.7)，其为前段圆锥形和后段圆柱形的组合空腔，圆锥形段的锥度为

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述平台(13.1)的半径R2为10.5mm—4.0mm，边喷嘴(53)的数目为3—4个，喷嘴直径为0.5mm—1.0mm，围绕平台中心的分布半径R1为1.0mm-10.0mm，所述自进式钻头的边喷嘴(13.3)具有张角α和偏角β；张角α在15°—30°之间，偏角β在60°—90°之间；边喷嘴设定是：在内部空腔(13.7)圆锥形段的前端面上距钻头轴线1.0mm-10.0mm距离确定一点为边喷嘴起点，将过边喷嘴起点且与钻头轴线平行的直线定义为直线一，直线一和钻头轴线所确定的平面定义为平面一；以直线一为基线，先在平面一内向边射流出口方向向远离钻头轴线的方向偏转一定角度，此角度设定为张角α；此时将喷嘴轴线定义为直线二；再将直线二以边喷嘴起点为原点，以直线一为旋转轴，旋转一定锥角，所得的喷嘴轴线定义为直线三，即为边喷嘴的实际轴线，此时将直线二和直线三在自进式钻头横截面上投影的夹角设定为偏角β；所有边喷嘴都按此方法均匀布置，且偏转的角度和方向均一致。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述自进式钻头(13)的钻头体中部均匀分布有在横截面中具有偏向角θ的中部喷嘴(13.4)，所述中部喷嘴(13.4)的数目为3—4个，喷嘴直径为0.5mm—1.0mm，偏向角θ在30°—45°之间，偏向角θ是指中部喷嘴的轴线与径向半径的夹角，横截面是指过中部喷嘴的轴线且与钻头轴线垂直的平面。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述自进式钻头(13)的钻头体后端侧壁上均匀布置有与钻头体轴线呈锥角Φ的后部喷嘴(13.5)，后部喷嘴(13.5)的数目为6—8个，喷嘴直径为0.5mm—1.5mm，轴向锥角Φ在10°—30°之间，轴向锥角Φ是指后部喷嘴的轴线与钻头轴线的夹角。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述自激振荡喷嘴(13.2)依次由上游喷嘴(13.8)、自激振荡腔(13.9)和下游喷嘴(13.10)组成；自激振荡腔长度L为上游喷嘴直径d1的10.3～3.3倍，下游喷嘴直径d2为上游喷嘴直径d1的1.2～1.3倍；自激振荡腔(13.9)的主体为圆柱形腔，其直径为上游喷嘴直径d1的18倍；腔体的纵剖面为上下对称的平行四边形，腔体上下游喷嘴碰撞壁为锥形面，且上游喷嘴碰撞壁凸向上游，下游喷嘴碰撞壁凹向下游。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述推进机构(6)包括机架(6.1)、同步带轮(6.3)、压紧带轮(6.7)、异型同步齿形带(6.2)、带减速机的气动马达(6.19)、减速机输出轴(6.18)、从动轮轴(6.13)、压紧轮轴(6.6)、压紧杆(6.8)、弹簧(6.9)、蝶形螺母(6.11)、管托机构(6.12)、防尘罩(6.21)以及相应的链接部件；

一对同步带轮(6.3)安装在机架(6.1)上，一个为主动轮，与气动马达(6.19)的减速机输出轴(6.18)连接，另一个为从动轮，两带轮之间通过异形同步齿形带(6.2)连接，异形同步齿形带的外表面有与高压软管外径匹配的U形槽；

一对压紧带轮(6.7)通过压紧轮轴(6.6)安装在机架(6.1)上，与同步带轮(6.3)上下正对配合，两压紧带轮(6.7)之间通过另一条异形同步齿形带(6.2)连接，通过异形同步齿形带(6.2)与高压树脂管的充分接触所产生的摩擦力来提供推进力，实现对高压树脂管的压紧；

压紧轮轴(6.6)的一端、弹簧(6.9)以及弹簧盖(6.10)均套在压紧杆(6.8)上，蝶形螺母拧入在压紧杆(6.8)上端紧抵弹簧盖(6.10)，弹簧(6.9)下端压在压紧轮轴(6.6)上，通过调节蝶形螺母(6.11)可以使压紧杆(6.8)上的弹簧(6.9)压缩，实现压紧带轮(6.7)上下调节；

管托机构(6.12)安装在整个推进装置的最前端，其具有调节长杆(6.26)，调节长杆(6.26)下端通过轴销安装在机架(6.1)上，能绕轴销进行不同角度的转动，并在机架上以轴销为中心在相同半径上设置多个调节孔，调节长杆上设有一个调节定位孔(6.27)，调节定位孔分别与各个调节孔对应并连接固定后，实现调节长杆的角度调节，形成第一级调节；调节长杆(6.26)的上端用调节螺栓固定一个“T”字形导轨(6.22)，导轨(6.22)通过调节螺栓能绕调节长杆(6.26)上端转动，形成二级调节；导轨(6.22)两端各开一个孔以便导向轮轴(6.23)通过，带有凹槽的导向轮(6.25)安装导向轮轴(6.23)上，两导向轮(6.25)之间为高压树脂管通过的空间；导向轮轴(6.23)两端通过垫片(6.16)和开口销(6.15)固定，并在两端各套了一个拉伸弹簧(6.24)以保持整体导向轮轴(6.23)和导向轮(6.25)的平衡；

整个推进装置的外侧安装铝合金薄板防尘罩(6.21)。