CN213869748U - 一种机械造穴钻孔设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械造穴钻孔设备，包括第一钻进装置、机械造穴装置、钻杆和钻机，钻杆的一端通过机械造穴装置与第一钻进装置连接，钻杆的另一端与钻机连接；机械造穴装置包括第一机械造穴臂杆、第二机械造穴臂杆和伸缩液压缸，伸缩液压缸固定安装在钻杆的前端，其活塞杆的顶端与第一钻进装置连接，第一机械造穴臂杆和第二机械造穴臂杆设置在活塞杆的外侧，且第一机械造穴臂杆和第二机械造穴臂杆的外表面设置有截割齿，第一机械造穴臂杆的一端与第一钻进装置铰接，另一端与第二机械造穴臂杆的一端铰接，第二机械造穴臂杆的另一端与钻杆的前端铰接。本实用新型的机械造穴钻孔设备，能同时实现普通钻孔和造穴扩孔，有效提高工作效率与工作质量。

Description

一种机械造穴钻孔设备

技术领域

本实用新型属于煤层打钻施工技术领域，尤其涉及一种机械造穴钻孔设备。

背景技术

在煤矿安全生产领域，煤层打钻施工应用范围非常广泛，包括各类地质钻孔以及瓦斯抽采钻孔，所以钻进装备对钻探工程的质量与速度有很大影响。在钻头钻进煤体的过程中，钻头特别容易出现卡钻和夹钻的现象，此外在钻孔过程中出现大块的煤渣虽然可以被研磨破碎，但是随着钻孔深度的增加，大量煤渣在钻孔内的堆积造成排渣不畅，使得钻孔成孔的深度受限，大大限制了它的应用。

特别在高瓦斯矿井瓦斯抽采方面，钻孔抽采瓦斯的应用大大降低了煤层瓦斯含量，保证了矿井安全生产。瓦斯抽采钻孔需要对煤层打抽采钻孔增加煤层透气性，从而加强对煤层瓦斯进行抽采。对此机械造穴钻孔强化瓦斯抽采的方法在瓦斯抽采方面得到了良好的应用，造穴可以增加煤层段煤体的暴露面积和钻孔周围泄压范围，从而增加钻孔抽采影响半径。

因此亟需提供一种造穴简单、不易卡钻夹钻的机械造穴钻孔设备。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型的目的在于提供一种机械造穴钻孔设备，用以解决现有钻孔设备造穴难、易卡钻夹钻、渣屑难排出易造成堵孔的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供一种机械造穴钻孔设备，所述机械造穴钻孔设备包括第一钻进装置、机械造穴装置、钻杆和钻机，所述钻杆的一端通过机械造穴装置与所述第一钻进装置连接，所述钻杆的另一端与所述钻机连接；

所述机械造穴装置包括第一机械造穴臂杆、第二机械造穴臂杆和伸缩液压缸，所述伸缩液压缸固定安装在所述钻杆的前端，其活塞杆的顶端与所述第一钻进装置连接，所述第一机械造穴臂杆和所述第二机械造穴臂杆设置在活塞杆的外侧，且所述第一机械造穴臂杆和所述第二机械造穴臂杆的外表面设置有截割齿，所述第一机械造穴臂杆的一端与所述第一钻进装置铰接，另一端与所述第二机械造穴臂杆的一端铰接，所述第二机械造穴臂杆的另一端与所述钻杆的前端铰接，在所述伸缩液压缸控制下，所述第一机械造穴臂杆和所述第二机械造穴臂杆进行伸展或收缩。

可选地，所述第一钻进装置包括钻头，所述钻头上设置有截割齿。

可选地，所述机械造穴钻孔设备包括多个第二钻进装置，所述第二钻进装置沿所述钻杆轴向等间距布置在所述钻杆的外圆周面上，所述第二钻进装置上设置有截割齿。

可选地，所述第一钻进装置、机械造穴装置和第二钻进装置上的截割齿均设置有水射流喷嘴。

可选地，所述机械造穴钻孔设备包括增压泵，所述钻杆的内部设有水射流通道，所述增压泵的进水口与水源连通，所述增压泵的出水口通过供水橡胶管路与所述钻杆内部的水射流通道连通。

可选地，所述钻头内部设置有第一水射流装置，所述第一水射流装置与所述钻头上的截割齿的水射流喷嘴连通；

所述活塞杆为空心圆柱体，其一端与所述水射流通道连通，另一端与所述钻头内部的第一水射流装置连通。

可选地，所述第二钻进装置内部设置有与所述水射流通道连通的第二水射流装置，所述第二水射流装置与所述第二钻进装置上的截割齿的水射流喷嘴连通。

可选地，所述机械造穴钻孔设备包括乳化液泵站，所述钻杆的侧壁内部设置有与所述伸缩液压缸连通的乳化液管路，所述乳化液泵站通过供液管路与所述乳化液管路连通。

可选地，所述钻杆为节段状，所述钻杆的各个节段之间通过液体管道连接装置连接。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种机械造穴钻孔设备，由于采用第一机械造穴臂杆和第二机械造穴臂杆联动进行机械造穴，相对于现有技术相言，其造穴简单、方便，能够同时实现普通钻孔和造穴扩孔，并可以对煤体进行定点定尺寸造穴施工工艺。通过多个第二钻进装置，可以充分破落研磨大块渣块，防止出现卡钻和夹钻等现象。水射流装置可以浸润煤体防止产生大量煤尘，还可以加速渣屑的排出防止堵孔；对于低渗透性煤层而言，可以使用高压水射流增加煤层的透气性。本实用新型的机械造穴钻孔设备可以提高钻进工作效率，施工精度质量可有效提高，可保证钻孔成孔深度及造穴工艺，可为钻探工程技术提供优质服务。

附图说明

图1为本实用新型的机械造穴钻孔设备的示意图；

图2为本实用新型的机械造穴钻孔设备在造穴过程中的结构示意图；

图3为本实用新型的机械造穴钻孔设备在钻进过程中的结构示意图。

【附图标记说明】

1：钻头；2：第一水射流装置；3：截割齿；4：第一机械造穴臂杆； 5：第二机械造穴臂杆；6：造穴水射流装置；7：活塞杆；8：伸缩液压缸；9：乳化液管路；10：第二钻进装置；11：第二水射流装置；12：钻杆；13：水射流通道；14：液体管道连接装置；15：钻机；16：供液管路；17：乳化液泵站；18：供水橡胶管路；19：增压泵；20：水源。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

如图1所示，本实用新型提供了一种机械造穴钻孔设备，该机械造穴钻孔设备包括第一钻进装置、机械造穴装置、钻杆12和钻机15。钻杆 12的前端通过机械造穴装置与第一钻进装置连接，钻杆12的后端与钻机 15连接。钻机15驱动钻杆12转动，从而实现钻孔的目的。

结合图2所示，机械造穴装置包括第一机械造穴臂杆4、第二机械造穴臂杆5和伸缩液压缸8。伸缩液压缸8固定安装在钻杆12的前端，其活塞杆7的顶端固定安装有第一钻进装置。第一机械造穴臂杆4和第二机械造穴臂杆5设置在活塞杆7的外侧，第一机械造穴臂杆4的一端与第一钻进装置铰接，另一端与第二机械造穴臂杆5的一端铰接，第二机械造穴臂杆5的另一端与钻杆12的前端铰接。通过伸缩液压缸8控制活塞杆7伸缩从而带动第一机械造穴臂杆4和第二机械造穴臂杆5进行伸展或收缩，实现机械造穴的目的。

钻杆12的内部设有水射流通道13，钻杆12的侧壁内部设置有与伸缩液压缸8连通的乳化液管路9。钻杆12为节段状，钻杆12的各个节段之间通过液体管道连接装置14连接，保证水射流通道13的密封以及乳化液管路9的快速安全拼接；钻杆12外部为螺纹状，随着水射流装置的喷射可以加速渣屑随着钻杆12的螺纹排出钻孔。

机械造穴钻孔设备还包括乳化液泵站17和增压泵19。乳化液泵站 17与供液管路16的一端连通，供液管路16的另一端与活塞杆7内部的乳化液管路9连通。乳化液泵站17通过供液管路16和乳化液管路9为伸缩液压缸8提供乳化液，控制伸缩液压缸8的活塞杆7伸出或缩回。增压泵19的进水口与水源20连通，增压泵19的出水口通过供水橡胶管路18与钻杆12内部的水射流通道13连通。

第一钻进装置包括钻头1、第一水射流装置2和截割齿3。钻头1的外表面设置有截割齿3，截割齿3上设置有水射流喷嘴。钻头1内部设置有第一水射流装置2，活塞杆7为空心圆柱体，其一端与水射流通道13 连通，另一端与钻头1内部的第一水射流装置2连通。第一水射流装置2 还与钻头1上的截割齿3的水射流喷嘴连通，用以供应水射流，同时为钻头1降温。第一水射流装置2为钻头1内部形成的水流通道。

结合图3所示，第一机械造穴臂杆4和第二机械造穴臂杆5的外表面还设置有截割齿3，截割齿3上设置有水射流喷嘴。第一机械造穴臂杆 4和第二机械造穴臂杆5的内部设置有与钻头1内部的第一水射流装置2 连通的造穴水射流装置6，造穴水射流装置6还与臂杆上的截割齿3的水射流喷嘴连通，用以供应水射流，并给机械造穴装置降温。造穴水射流装置6为机械造穴臂杆内部形成的水流通道。

机械造穴钻孔设备还包括第二钻进装置10，第二钻进装置10上设置有截割齿3，截割齿3上设置有水射流喷嘴。第二钻进装置10内部设置有与水射流通道13连通的第二水射流装置11，第二水射流装置11与第二钻进装置10上的截割齿3上的水射流喷嘴连通，用以供应水射流供应，并给第二钻进装置10降温。第二水射流装置11为第二钻进装置10内部形成的水流通道。为了对钻出的渣料再次进行研磨破碎，防止堆积的渣料堵孔，第二钻进装置10的数量可以为两个、三个、四个或者更多个，多个第二钻进装置10沿钻杆12轴向等间距布置。钻杆12的内部设有水射流通道13，水射流通道13与第二水射流装置11连通。

本实用新型的一种机械造穴钻孔设备的工作过程如下：

1)常规钻进，通过钻头1对指定地点的煤体进行钻进，此时通过伸缩液压缸8控制机械造穴装置处于收缩状态，增加钻进的速度，同时第一水射流装置2进行工作，加速渣料的排出。

2)机械造穴，钻进到需要造穴位置时，通过伸缩液压缸8控制机械造穴装置伸展开来，第一机械造穴臂杆4和第二机械造穴臂杆5对周围煤体造成机械破坏，然后随着钻机15的转动，机械造穴臂杆上的截割齿 3会对煤体进行截割破落形成穴洞，造穴水射流装置6会对造穴产生的渣料进行冲刷排出。

3)多级钻进防堵，随着钻孔深度的增加，渣料的堆积使得卡钻和夹钻等现象频频发生，多个第二钻进装置10则会对渣料再次研磨破碎，同时其内部的第二水射流装置11也会加速渣料的排出，防止出现堵孔。此外多个第二钻进装置10还可以保证钻孔成孔长度，使得钻孔长度不受限。

4)水射流装置，水射流装置可以通过增压泵23调节水压形成高压或常压水射流，可应用于不同工作用途。对于普通钻孔则可使用常压水射流促进渣料排出从而防止堵孔现象发生，同时减少粉尘的产生；对于煤层瓦斯抽采钻孔，可以使用高压水射流，增加煤层的渗透性。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述机械造穴钻孔设备包括第一钻进装置、机械造穴装置、钻杆(12)和钻机(15)，所述钻杆(12)的一端通过机械造穴装置与所述第一钻进装置连接，所述钻杆(12)的另一端与所述钻机(15)连接；

所述机械造穴装置包括第一机械造穴臂杆(4)、第二机械造穴臂杆(5)和伸缩液压缸(8)，所述伸缩液压缸(8)固定安装在所述钻杆(12)的前端，其活塞杆(7)的顶端与所述第一钻进装置连接，所述第一机械造穴臂杆(4)和所述第二机械造穴臂杆(5)设置在活塞杆(7)的外侧，且所述第一机械造穴臂杆(4)和所述第二机械造穴臂杆(5)的外表面设置有截割齿(3)，所述第一机械造穴臂杆(4)的一端与所述第一钻进装置铰接，另一端与所述第二机械造穴臂杆(5)的一端铰接，所述第二机械造穴臂杆(5)的另一端与所述钻杆(12)的前端铰接，在所述伸缩液压缸(8)控制下，所述第一机械造穴臂杆(4)和所述第二机械造穴臂杆(5)进行伸展或收缩。

2.如权利要求1所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述第一钻进装置包括钻头(1)，所述钻头(1)上设置有截割齿(3)。

3.如权利要求2所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述机械造穴钻孔设备包括多个第二钻进装置(10)，所述第二钻进装置(10)沿所述钻杆(12)轴向等间距布置在所述钻杆(12)的外圆周面上，所述第二钻进装置(10)上设置有截割齿(3)。

4.如权利要求3所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述第一钻进装置、机械造穴装置和第二钻进装置(10)上的截割齿(3)均设置有水射流喷嘴。

5.如权利要求4所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述机械造穴钻孔设备包括增压泵(19)，所述钻杆(12)的内部设有水射流通道(13)，所述增压泵(19)的进水口与水源(20)连通，所述增压泵(19)的出水口通过供水橡胶管路(18)与所述钻杆(12)内部的水射流通道(13)连通。

6.如权利要求5所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述钻头(1)内部设置有第一水射流装置(2)，所述第一水射流装置(2)与所述钻头(1)上的截割齿(3)的水射流喷嘴连通；

所述活塞杆(7)为空心圆柱体，其一端与所述水射流通道(13)连通，另一端与所述钻头(1)内部的第一水射流装置(2)连通。

7.如权利要求6所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述第一机械造穴臂杆(4)和第二机械造穴臂杆(5)内设置有与所述第一水射流装置(2)连通的造穴水射流装置(6)，所述造穴水射流装置(6)与机械造穴臂杆上的截割齿(3)的水射流喷嘴连通。

8.如权利要求5所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述第二钻进装置(10)内部设置有与所述水射流通道(13)连通的第二水射流装置(11)，所述第二水射流装置(11)与所述第二钻进装置(10)上的截割齿(3)的水射流喷嘴连通。

9.如权利要求5所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述机械造穴钻孔设备包括乳化液泵站(17)，所述钻杆(12)的侧壁内部设置有与所述伸缩液压缸(8)连通的乳化液管路(9)，所述乳化液泵站(17)通过供液管路(16)与所述乳化液管路(9)连通。

10.如权利要求9所述的机械造穴钻孔设备，其特征在于：所述钻杆(12)为节段状，所述钻杆(12)的各个节段之间通过液体管道连接装置(14)连接。

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