CN110671047B - 一种在土壤中定向钻v形孔的装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在土壤中定向钻V形孔的装置及其使用方法，包括机架，还包括设置在机架上的位移机构，其中位移机构一端依次设置有加长钻杆及V型钻头，所述位移机构顶端及加长钻杆顶端分别插入对应加长钻杆及V型钻头中的承接套管内，其中V型钻头上嵌入有姿态检测器，所述V型钻头上设置有主喷头，其中V型钻头的两翼上均设置有副喷口，且机架一侧设置有通过主管与主喷头及副喷口连接的高压水软管，所述副喷口上设置有电磁阀，其中电磁阀及姿态检测器均与钻头姿态控制器连接。本发明在钻进过程不断检测钻头姿态，发现偏离既定方向时，及时关闭或关小安装的钻头上对应方向喷口的电磁阀，改变喷出水柱压力以修正钻进方向。
Description
技术领域
本发明涉及离子型稀土开采工程技术领域，特别涉及一种在土壤中定向钻V形孔的装置及其使用方法。
背景技术
原地浸矿工艺中有注/收液工程，其原理是，在矿体(也是山体)顶部布置若干注液孔(井)，通过注液孔(井)注入浸矿剂，经过稀土矿体时与稀土离子交换形成稀土浸出液后往下渗流；在矿体底部无矿带布置有截流收液工程，收集渗流下来的稀土浸出液。收液工程一般是在矿体下部构筑密集圆形导流孔，横向穿过矿体底部，深度(横向长度)达几十米，导流孔内下部水泥浆铺底防漏。导流孔截流矿体中的含矿液体，然后顺导流孔流出汇集到收液巷道或沟槽，再排出山体外进行下一步工序处理。如公开号为CN108661560A的定向导流打孔装置所挖掘出的圆形导流孔收液存在的问题是，孔与孔之间有间隙，不能形成连续完整截流面，稀土浸出液就会通过两孔间隙渗漏到地下土壤中，不但资源损失，还会侵蚀土壤和水系，造成环境严重污染。
发明内容
本发明的目的就是提供一种在土壤中定向钻V形孔的装置及其使用方法，本发明在高压水射流作用下，从V形钻头中主喷头及副喷口喷出的水柱冲开矿土，由人力或机械力推动推杆、钻杆和钻头向前钻进，回流的水带走泥沙构成V形孔，当加长钻杆尾端接近完全进入矿体时，继续加入钻杆钻进，以延长钻孔深度直至达到所需钻进深度；钻进过程不断检测钻头姿态，发现偏离既定方向时，及时关闭或关小安装的钻头上对应方向副喷口上的电磁阀，改变喷出水柱压力以修正钻进方向。
本发明的技术问题主要通过下述技术方案得以解决：
一种在土壤中定向钻V形孔的装置，包括机架，其特征在于，还包括设置在机架上的位移机构，其中位移机构一端依次设置有加长钻杆及V型钻头，所述位移机构顶端及加长钻杆顶端分别插入对应加长钻杆及V型钻头中的承接套管内，其中V型钻头上嵌入有姿态检测器，所述V型钻头上设置有主喷头，其中V型钻头的两翼上均设置有副喷口，且机架一侧设置有依次穿过机架及加长钻杆并通过主管与主喷头及副喷口连接的高压水软管，所述副喷口上设置有电磁阀，其中电磁阀及姿态检测器均与钻头姿态控制器连接。
作为优选的，所述机架的前侧支脚为可调式支撑脚，其中机架上设置有水平尺，所述机架内还设置有用于高压水软管穿过的钢管护套，其中钢管护套通过支撑杆与机架之间固定连接。
作为优选的，所述位移机构包括位于钢管护套两侧机架顶部的圆管，所述圆管顶部沿其长度方向设置有长条形开口，其中圆管内还设置有滑杆，且滑杆上设置有穿过开口的手柄，所述滑杆的一端插入加长钻杆中的承接套管内。
作为优选的，所述加长钻杆包括两组推杆，其中两组推杆之间设置有V型连接杆，且连接杆的转折角处设置有用于高压水软管穿过的软管卡箍，所述推杆一端还设置有对应位移机构的承接套管，其中推杆上设置有将位移机构顶端锁紧在承接套管内的螺栓。
作为优选的，所述V型钻头两翼顶端一侧设置有对应加长钻杆的承接套管，其中V型钻头中的承接套管上设置有将加长钻杆顶端锁紧在承接套管内的螺栓，所述V型钻头中主喷头及副喷口的安装位置与加长钻杆的位置相反，其中V型钻头的每组翼面上均上下并列设置有两组副喷口。
作为优选的，还包括用于卷曲高压水软管的收放转轮，其中位于收放转轮上的高压水软管进口端连接有高压泵。
一种在土壤中定向钻V形孔的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
在工程现场安放并固定机架，高压水软管穿过钢管护套及软管卡箍并与主管相连接；
加长钻杆中推杆的一端插入V型钻头两翼顶端的承接套管内并由螺栓锁紧固定；
位移机构中滑杆的一端插入推杆一端的承接套管内并由螺栓锁紧固定；
水平尺校准机架使其横向水平不扭曲，调节机架前支脚伸缩脚高度，使其与后支脚形成俯角或仰角，使钻机按照需要的角度钻进；
高压泵将液体导入高压水软管及主管内后并由主喷头及副喷口喷出；
推动手柄使其在开口内向前移动、滑杆在圆管内向前滑行，滑杆推动加长钻杆及V形钻头往山体内前行，在推动力和主喷头及副喷口冲力的作用下，V型钻头和加长钻杆不断深入矿体前行，冲刷下来的泥沙和水向后排出。
作为一种优选方案，加长钻杆尾端接近完全进入矿体时，关闭高压泵停止钻进，卸下该加长钻杆中承接套管处的螺栓，滑杆退回至原位并带动其前端从承接套管内滑出，加入第二支加长钻杆，第二支加长钻杆中推杆的前端插入第一支加长钻杆中的承接套管内并由螺栓锁紧，滑杆插入第二支加长钻杆中的承接套管内并由螺栓锁紧，重新开启高压泵，推动滑杆手柄使第二支加长钻杆、已进入矿土的第一支加长钻杆和V形钻头在矿体中继续钻进前行，第二支加长钻杆接近完全进入矿体时，按上述方法再加入第三支加长钻杆继续钻进，由此不断加入加长钻杆(n)直至钻进深度达到预定要求为止。
具体的，钻进过程中通过姿态检测，若发现V型钻头偏离既定方向时，控制器及时关闭或关小相关电磁阀，改变V型钻头对应方向上的冲刷力，纠正V型钻头前行角度，其具体的姿态控制方法：姿态控制由姿态检测器、控制器和副喷口处的电磁阀组成：
姿态检测器检测到V型钻头向左偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭左边上下两组副喷口的电磁阀，降低钻头向左的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向右偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭右边上下两组副喷口的电磁阀，降低钻头向右的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向上偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭位于上方两组副喷口的电磁阀，降低钻头向上的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向下偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭位于下方两组副喷口的电磁阀，降低钻头向下的冲刷力，纠正V型钻头前行角度。
本发明的有益效果是：本发明在高压水射流作用下，从V形钻头中主喷头及副喷口喷出的水柱冲开矿土，由人力或机械力推动推杆、钻杆和钻头向前钻进，回流的水带走泥沙构成V形孔，当加长钻杆尾端接近完全进入矿体时，继续加入钻杆钻进，以延长钻孔深度直至达到所需钻进深度；钻进过程不断检测钻头姿态，发现偏离既定方向时，及时关闭或关小安装的钻头上对应方向副喷口上的电磁阀，改变喷出水柱压力以修正钻进方向。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中V型钻头的结构示意图；
图3是本发明中加长钻杆的结构示意图；
图4是本发明中机架的结构示意图；
图5是本发明中位移机构的结构示意图；
图6是离子型稀土矿山原地浸矿工程的A-方向剖面图；
图7是离子型稀土矿山原地浸矿工程的B-B方向剖面图。。
图中：1、机架，2、位移机构，201、圆管，202、开口，203、滑杆，204、手柄，3、加长钻杆，301、推杆，302、连接杆，303、软管卡箍，4、V型钻头，5、承接套管，6、高压水软管，7、主喷头，8、副喷口，9、主管，10、稀土浸出液，11、注液孔，12、矿体，13、表层无矿带，14、巷道，15、底部无矿带，16、第一层V形导流槽，17、第二层V形导流槽，18、集液沟，19、姿态检测器，20、电磁阀，21、控制器，22、水平尺，23、钢管护套，24、支撑杆，25、高压泵，26、收放转轮。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
一种在土壤中定向钻V形孔的装置，包括机架1，还包括设置在机架1上的位移机构2，其中位移机构2一端依次设置有加长钻杆3及V型钻头4，所述位移机构2前端及加长钻杆3前端分别插入对应加长钻杆3及V型钻头4中的承接套管5内并由螺栓锁紧，同时在V型钻头4上设置有主喷头7，在V型钻头4的两翼上均设置有副喷口8，且机架1一侧设置有依次穿过机架1及加长钻杆3并通过主管9与主喷头7及副喷口8连接的高压水软管6，如图1所示，还包括用于卷曲高压水软管6的收放转轮26，其中位于收放转轮26上的高压水软管6进口端连接有高压泵25。
如图1所示，该机架1的前侧支脚为可调式支撑脚，其中机架1上设置有水平尺22，那么在工程现场安放并固定机架1，通过水平尺22观察机架1初始状态的是否平整，同时校准机架1使其横向水平不扭曲，并调节机架1前支撑脚伸缩架高度，使其与后固定式支撑脚形成俯角或仰角，以调节钻机钻进的角度，使钻机按照需要的角度钻进。
其中通过向前移动位移机构2推动加长钻杆3及V型钻头4钻入矿体中，同时通过高压泵25将液体经高压水软管6注入主管9内并由主喷头7及副喷口8喷出，那么由高压水作用下产生强大的喷发力冲开矿土是开孔的主要动力，而由人力或机械力推动位移机构2、加长钻杆3和V形钻头4向前钻进为辅助动力，同时回流的水带走泥沙构成V形孔。
如图1、4所示，在机架1内还设置有用于高压水软管6穿过的钢管护套23，其中钢管护套23通过支撑杆24与机架1之间固定连接，且高压水软管6可在钢管护套23中无阻力穿行并由于其悬空不与地面接触。
如图1、4所示，位移机构2包括位于钢管护套23两侧机架1顶部的圆管201，而圆管201顶部沿其长度方向设置有长条形开口202，其中圆管201内还设置有滑杆203，且滑杆203上设置有穿过开口202的手柄204，同时滑杆203的一端插入加长钻杆3中的承接套管5内，通过推动手柄204在开口202内移动以带动滑杆203在圆管201内向前滑动，并带动加长钻杆3及V形钻头4钻入矿体中，当手柄204位移至开口202前侧顶端时会被其侧壁抵住，从而防止其继续向前移动及防止其从圆管201前侧敞开端滑出，使得滑杆203始终位于圆管201中，本实施例中手柄204焊接在靠近于开口202后端的滑杆203上(也就是与加长钻杆3相反的位置处)，防止手柄204与开口202前端(也就是与加长钻杆3同侧的位置处)之间的间距过小，从而影响手柄204在开口202内向前滑动的范围，并导致手柄204不能带到滑杆203在圆管201内向前进行较长距离的位移，这也就容易间接影响V形钻头4及加长钻杆3在矿体中钻进的幅度。
如图1、3所示，加长钻杆3包括两组推杆301，其中两组推杆301之间设置有V型连接杆302将两者固定，且连接杆302的转折角处设置有用于高压水软管6穿过的软管卡箍303，而高压水软6管可在软管卡箍303中无阻力穿行，同时在推杆301尾端还焊接有对应位移机构2的承接套管5，其中推杆301上设置有将位移机构2中滑杆203前端锁紧在承接套管5内的螺栓。
如图1、2所示，V型钻头4两翼顶端后侧焊接有对应加长钻杆3的承接套管5，其中V型钻头4中的承接套管5上设置有将加长钻杆3中推杆301前端锁紧在承接套管5内的螺栓，本实施例中V型钻头4中主喷头7及副喷口8的安装位置与加长钻杆3的位置相反，其中V型钻头4的每组翼面上均上下并列设置有两组副喷口8，而副喷口8是由圆形管过渡到扁口而成，使得高压水从扁平喷口喷出时形成扇面水柱冲刷矿体，以扩大每组副喷口的覆盖范围，同时增大喷出液体的冲刷压力。
如图1、2所示，在V型钻头4上嵌入有姿态检测器19，其中副喷口8上设置有电磁阀20，并且电磁阀20及姿态检测器19均与钻头姿态控制器21连接。
本发明的工作原理为：在工程现场安放并固定机架1，高压水软管6穿过钢管护套23并与V形钻头4上的主管9相连接；将加长钻杆3中推杆301的前端头插入V形钻头4中对应的承接套管5内并拧上螺栓锁紧，推杆301后侧的承接套管5套入滑杆203前端并拧上螺栓锁紧，并在连接杆302转折角处装上软管卡箍303将高压水软管6悬空在高处不与地面接触，同时通过水平尺22校准机架1使其横向水平不扭曲，还通过调节机架1前可调式支撑脚高度，使其与后固定式支撑脚形成俯角或仰角，以调节钻机钻进的角度，使钻机按照需要的角度钻进。
通过推动手柄204带动滑杆203在圆管201内向前滑动，从而带动加长钻杆3及V形钻头4钻入矿体中，同时还通过高压泵25将液体经高压水软管6注入主管9内并由主喷头7及副喷口8喷出，那么由高压水作用下产生强大的喷发力冲开矿土是开孔的主要动力，而由人力或机械力推动位移机构2、加长钻杆3和V形钻头4向前钻进为辅助动力，同时回流的水带走泥沙构成V形孔。
一种在土壤中定向钻V形孔的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
在工程现场安放并固定机架1，高压水软管6穿过钢管护套23及软管卡箍303并与主管9相连接；
加长钻杆3中推杆301的前端插入V型钻头4两翼顶端的承接套管5内并由螺栓锁紧固定；
位移机构2中滑杆203的前端插入推杆301后端的承接套管5内并由螺栓锁紧固定；
水平尺22校准机架1使其横向水平不扭曲，调节机架1前支脚伸缩脚高度，使其与后支脚形成俯角或仰角，使钻机按照需要的角度钻进；
推动手柄204使其在开口202内向前移动、滑杆203在圆管201内向前滑行，滑杆203推动加长钻杆3及V形钻头4往山体内前行；
高压泵25将液体导入高压水软管6及主管9内后并由主喷头7及副喷口8喷出，在推动力和主喷头7及副喷口8冲力的作用下，V型钻头4和加长钻杆3不断深入矿体前行，冲刷下来的泥沙和水向后排出以构成V形孔。
作为一种优选方案，加长钻杆3尾端接近完全进入矿体时，关闭高压泵25停止钻进，卸下该加长钻杆3中承接套管5处的螺栓，滑杆203退回至原位并带动其前端从承接套管5内滑出，加入第二支加长钻杆3，第二支加长钻杆3中推杆301的前端插入第一支加长钻杆3中的承接套管5内并由螺栓锁紧，滑杆203插入第二支加长钻杆3中的承接套管5内并由螺栓锁紧，在第二支加长钻杆3中的连接杆302上安装软管卡箍303固定高压水软管6，重新开启高压泵25，推动滑杆手柄204使第二支加长钻杆3、已进入矿土的第一支加长钻杆3和V形钻头4在矿体中继续钻进前行，第二支加长钻杆3接近完全进入矿体时，按上述方法再加入第三支加长钻杆3继续钻进，由此不断加入加长钻杆(n)直至钻进深度达到预定要求为止，使得其能适用于不同大小矿山的钻孔需求。
同时在钻进过程中通过姿态检测，若发现V型钻头4偏离既定方向时，控制器21及时关闭或关小相关电磁阀20，改变V型钻头4对应方向上的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度，其具体的姿态控制方法：姿态控制由姿态检测器19、控制器21和副喷口8处的电磁阀20组成：
姿态检测器19检测到V型钻头4向左偏转并将数据信息传输至控制器21，控制器21关闭左边上下两组副喷口8的电磁阀，降低钻头向左的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度；
姿态检测器19检测到V型钻头4向右偏转并将数据信息传输至控制器21，控制器21关闭右边上下两组副喷口8的电磁阀20，降低钻头向右的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度；
姿态检测器19检测到V型钻头4向上偏转并将数据信息传输至控制器21，控制器21关闭位于上方两组副喷口8的电磁阀20，降低钻头4向上的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度；
姿态检测器19检测到V型钻头4向下偏转并将数据信息传输至控制器21，控制器21关闭位于下方两组副喷口8的电磁阀20，降低钻头向下的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度。
本发明中在钻进过程中通过姿态检测器19进行姿态检测，若发现V型钻头4偏离既定方向时将数据信息传输至单片机的控制器21，控制器21及时关闭(或关小)相关电磁阀20，改变对应方向上副喷口8的冲刷力，纠正V型钻头4前行角度；冲刷力使V型钻头4在矿体中钻进的同时，反冲力将泥沙和水从冲刷出的V形孔排出汇集到收集池，过滤后的水可通过高压水软管6导入钻机内进行循环使用；V形孔钻进结束后，逐节退出并卸下加长钻杆3完成本次操作。
如图6、7所示，本发明是通过在土壤中定向钻V形孔的装置(简称钻机)围绕矿体、沿矿体底部水平布置密集V形孔，V形孔穿过矿体底部无矿带15，深度(横向长度)达十几米至几十米以构成V形槽，槽内下侧敷设防渗漏材料或插入阻流装置，其中第二层V形导流槽17稍低于第一层V形导流槽16，使得上下两层V形导流槽之间错位构筑，并且上方V形导流槽V形开口尺寸大于下方相邻两组V形导流槽之间的间距，使得下方V形导流槽可承接由上方相邻两组V形导流槽之间渗漏下来的稀土浸出液10，作为优选方案，也可根据现场情况构筑第三层V形导流槽，由此构筑密集的多层V形截流收液网，截断液体向下渗漏通道，高效收集稀土浸出液；收集的稀土浸出液汇集到集液巷道(或集液沟)送出至下一工序处理。这种方法解决了原地浸矿收液不完全的问题，减少或杜绝了资源流失和稀土开采过程对环境的污染。
原地浸矿工程在矿体顶部布置有注液孔11(井)网，越过表土无矿层13深入到矿层顶部；浸矿剂经注液孔(井)注入矿体12，渗流至矿体中置换出稀土，形成稀土浸出液10，继续渗流至截流收液网(由上下多层V形导流槽所构成)上；当稀土浸出液10渗流到第一层V形导流槽16时，在其V形两翼的阻挡下，一部分稀土浸出液10顺第一层V形导流槽流出；另一小部分稀土浸出液10沿两组第一层V形导流槽的间隙渗流到第二层V形导流槽17流出；最后稀土浸出液10流至集液巷道14或集液沟18。
本发明中V形导流槽从孔口到孔底平直、V形导流槽中槽与槽之间平行且间隔一致是高效截流收液的基本保证，因此，本发明采取了下列措施：
从V型钻头4、加长钻杆3、位移机构2和机架1均采用硬连接，钻进过程平稳，不易起翘和左右弯曲；
由姿态检测器19、微型电磁阀20和单片机的钻头姿态控制器21构成控制系统，及时矫正V形钻头4偏转方向，使钻出的V形槽(孔)平直；
安装时可预调整水平、预设定和固定钻进的角度。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种在土壤中定向钻V形孔的装置，包括机架，其特征在于，还包括设置在机架上的位移机构，其中位移机构一端依次设置有加长钻杆及V型钻头，所述位移机构顶端及加长钻杆顶端分别插入对应加长钻杆及V型钻头中的承接套管内，其中V型钻头上嵌入有姿态检测器，所述V型钻头上设置有主喷头，其中V型钻头的两翼上均设置有副喷口，且机架一侧设置有依次穿过机架及加长钻杆并通过主管与主喷头及副喷口连接的高压水软管，所述副喷口上设置有电磁阀，其中电磁阀及姿态检测器均与钻头姿态控制器连接；
所述机架内还设置有用于高压水软管穿过的钢管护套，其中钢管护套通过支撑杆与机架之间固定连接；
所述位移机构包括位于钢管护套两侧机架顶部的圆管，所述圆管顶部沿其长度方向设置有长条形开口，其中圆管内还设置有滑杆，且滑杆上设置有穿过开口的手柄，所述滑杆的一端插入加长钻杆中的承接套管内。
2.根据权利要求1所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置，其特征在于，所述机架的前侧支脚为可调式支撑脚，其中机架上设置有水平尺。
3.根据权利要求2所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置，其特征在于，所述加长钻杆包括两组推杆，其中两组推杆之间设置有V型连接杆，且连接杆的转折角处设置有用于高压水软管穿过的软管卡箍，所述推杆一端还设置有对应位移机构的承接套管，其中推杆上设置有将位移机构顶端锁紧在承接套管内的螺栓。
4.根据权利要求3所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置，其特征在于，所述V型钻头两翼顶端一侧设置有对应加长钻杆的承接套管，其中V型钻头中的承接套管上设置有将加长钻杆顶端锁紧在承接套管内的螺栓，所述V型钻头中主喷头及副喷口的安装位置与加长钻杆的位置相反，其中V型钻头的每组翼面上均上下并列设置有两组副喷口。
5.根据权利要求4所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置，其特征在于，还包括用于卷曲高压水软管的收放转轮，其中位于收放转轮上的高压水软管进口端连接有高压泵。
6.根据权利要求5所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
在工程现场安放并固定机架，高压水软管穿过钢管护套及软管卡箍并与主管相连接；
加长钻杆中推杆的一端插入V型钻头两翼顶端的承接套管内并由螺栓锁紧固定；
位移机构中滑杆的一端插入推杆一端的承接套管内并由螺栓锁紧固定；
水平尺校准机架使其横向水平不扭曲，调节机架前支脚伸缩脚高度，使其与后支脚形成俯角或仰角，使钻机按照需要的角度钻进；
高压泵将液体导入高压水软管及主管内后并由主喷头及副喷口喷出；
推动手柄使其在开口内向前移动、滑杆在圆管内向前滑行，滑杆推动加长钻杆及V形钻头往山体内前行，在推动力和主喷头及副喷口冲力的作用下，V型钻头和加长钻杆不断深入矿体前行，冲刷下来的泥沙和水向后排出。
7.根据权利要求6所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置的使用方法，其特征在于，加长钻杆尾端接近完全进入矿体时，关闭高压泵停止钻进，卸下该加长钻杆中承接套管处的螺栓，滑杆退回至原位并带动其前端从承接套管内滑出，加入第二支加长钻杆，第二支加长钻杆中推杆的前端插入第一支加长钻杆中的承接套管内并由螺栓锁紧，滑杆插入第二支加长钻杆中的承接套管内并由螺栓锁紧，重新开启高压泵，推动滑杆手柄使第二支加长钻杆、已进入矿土的第一支加长钻杆和V形钻头在矿体中继续钻进前行，第二支加长钻杆接近完全进入矿体时，按上述方法再加入第三支加长钻杆继续钻进，由此不断加入加长钻杆直至钻进深度达到预定要求为止。
8.根据权利要求6所述的一种在土壤中定向钻V形孔的装置的使用方法，其特征在于，钻进过程中通过姿态检测，若发现V型钻头偏离既定方向时，控制器及时关闭或关小相关电磁阀，改变V型钻头对应方向上的冲刷力，纠正V型钻头前行角度，其具体的姿态控制方法：姿态控制由姿态检测器、控制器和副喷口处的电磁阀组成：
姿态检测器检测到V型钻头向左偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭左边上下两组副喷口的电磁阀，降低钻头向左的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向右偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭右边上下两组副喷口的电磁阀，降低钻头向右的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向上偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭位于上方两组副喷口的电磁阀，降低钻头向上的冲刷力，纠正V型钻头前行角度；
姿态检测器检测到V型钻头向下偏转并将数据信息传输至控制器，控制器关闭位于下方两组副喷口的电磁阀，降低钻头向下的冲刷力，纠正V型钻头前行角度。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3881561A (en) * | 1974-02-25 | 1975-05-06 | Shell Oil Co | Rotary bit for hydraulically drilling holes into underground formations |
| CN101532391A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-16 | 河南理工大学 | 煤层钻进割缝冲孔一体化孔内钻具及其使用方法 |
| CN107429552A (zh) * | 2015-02-24 | 2017-12-01 | 特种油管有限责任公司 | 从主钻井孔中形成横向钻孔的方法 |
| CN108843379A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-20 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的轴向切槽卸压增透方法 |
| CN109736701A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-05-10 | 吉林大学 | 极地冰层热水孔内循环钻进装置 |
| CN210738469U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-06-12 | 江西离子型稀土工程技术研究有限公司 | 一种在土壤中定向钻v形孔的装置 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3881561A (en) * | 1974-02-25 | 1975-05-06 | Shell Oil Co | Rotary bit for hydraulically drilling holes into underground formations |
| CN101532391A (zh) * | 2009-04-23 | 2009-09-16 | 河南理工大学 | 煤层钻进割缝冲孔一体化孔内钻具及其使用方法 |
| CN107429552A (zh) * | 2015-02-24 | 2017-12-01 | 特种油管有限责任公司 | 从主钻井孔中形成横向钻孔的方法 |
| CN108843379A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-11-20 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的轴向切槽卸压增透方法 |
| CN109736701A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-05-10 | 吉林大学 | 极地冰层热水孔内循环钻进装置 |
| CN210738469U (zh) * | 2019-10-25 | 2020-06-12 | 江西离子型稀土工程技术研究有限公司 | 一种在土壤中定向钻v形孔的装置 |
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