CN218542247U - 一种矿用水力压裂孔开槽装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种矿用水力压裂孔开槽装置，包括有保护外壳、密封盖、机架及开槽机构；本装置在非工作状态时，开槽机构中的第一开槽齿、第二开槽齿收缩在保护外壳内，避免与外界环境发生碰撞，有效保护了本装置；工作状态时开槽机构中的第一开槽齿、第二开槽齿从保护外壳上的方形通孔旋转伸出，经运动电机、动力轮带动后沿孔壁切割出纵向的弱面槽，为后期的水力压裂提供了有力保障，有效保证了水力压裂技术对坚硬难垮顶板的破坏效果。

Description

一种矿用水力压裂孔开槽装置

技术领域

本实用新型属于矿用设备技术领域，具体涉及一种矿用水力压裂孔开槽装置。

背景技术

在煤系地层中，开采煤层的上方经常有由厚而坚硬的砂岩、砾岩或石灰岩等岩层组成的坚硬难垮顶板，针对上述坚硬难垮顶板的破除通常采用了水力压裂技术来实施。水力压裂技术主要是在坚硬难垮顶板中打设钻孔，利用专门的开槽钻头，在一定的位置切割出环形弱面槽，然后将环形弱面槽的上、下位置进行密封后注入高压水，使坚硬难垮顶板在高压水作用下沿环形弱面槽边缘的方向开裂。但利用上述开槽钻头切割出的环形弱面槽，由于坚硬难垮顶板实现的是分层垮塌，导致实际情况下不能彻底切断坚硬难垮顶板，即：该环形弱面槽边缘处形成的水力裂缝将顶板岩层切割后，应垮落岩块位于水力裂缝的上方，由于水力裂缝扩展方向和角度不利于顶板岩石的垮落，且水力裂缝下方岩块未发生垮落，水力裂缝下方岩块就对应跨落岩块起到了支承作用，应跨落岩块就不能顺利及时的垮落，导致利用水力压裂技术实施煤层开采的整体工作效率较低。

目前，水力压裂技术的应用中有新的研究方向，即将弱面槽沿钻孔壁纵向设置，且两钻孔之间的距离较近，由于坚硬难垮顶板的脆性，两钻孔之间的弱面槽中高压水压裂出的水力裂纹向相对的方向蔓延，最终贯通，从而实现坚硬难垮顶板的压裂。但目前没有有效的装置能够沿钻孔壁纵向切割弱面槽的设备。

故急需一种能够沿钻孔壁切割出纵向弱面槽的装置。

实用新型内容

为解决现有技术的缺点和不足，提供一种矿用水力压裂孔开槽装置，从而解决现有装置无法沿钻孔壁纵向切割弱面槽的问题。

为实现本实用新型目的而提供的一种矿用水力压裂孔开槽装置，包括有保护外壳及密封盖，所述保护外壳的底部与密封盖通过螺钉连接，以实现对保护外壳内腔的密封，所述保护外壳呈圆柱状且开有贯穿的方形通孔，所述保护外壳内腔中安装有机架，所述机架内安装有开槽机构，所述开槽机构旋转后从方形通孔中伸出，以实现对水力压裂孔壁进行开槽。

作为上述方案的进一步改进，所述机架包括有前半机架和后半机架，所述前半机架、后半机架的接触面均开有弧形凹槽，从而为开槽机构提供旋转空间，所述前半机架、后半机架的弧形凹槽开有安装孔，以实现对开槽机构中旋转凸起的固定，所述前半机架的弧形凹槽内开有运动槽，以限定开槽机构的旋转轨迹，所述后半机架的弧形凹槽内开有空间槽，从而为开槽机构上的运动电机提供运动空间。

作为上述方案的进一步改进，所述开槽机构包括有安装机架，所述安装机架的外壳中心位置设置有突出的旋转凸起，所述旋转凸起的端部分别插入前半机架、后半机架的安装孔内，所述安装机架的间隙内通过轴设定有第一开槽齿、第二开槽齿及动力轮，所述第一开槽齿、第二开槽齿均与动力轮紧密接触，以实现将动力轮的动力传导至第一开槽齿、第二开槽齿上，所述动力轮的轴穿过安装机架与运动电机连接，以实现动力的传输，所述运动电机固定在安装机架的外壳上且处在后半机架的空间槽内，所述安装机架中远离运动电机的一侧表面上设置有凸块，所述凸块与推力机构连接，以通过推力机构实现开槽机构的旋转。

作为上述方案的进一步改进，所述推力机构包括有推杆及液压顶，所述液压顶中活动端的端部与推杆的一端活动连接，所述推杆的另一端与凸块活动连接，所述推杆与凸块的连接处位于前半机架的运动槽内，以实现将液压顶的推力转化为使开槽机构发生旋转的力。

作为上述方案的进一步改进，所述前半机架、后半机架的接触面下方开有置物槽，以容纳推力机构。

作为上述方案的进一步改进，所述后半机架还开设有导线槽，以容纳运动电机的导线以降低导线对开槽机构旋转运动的影响。

作为上述方案的进一步改进，所述机架的顶端与保护壳体内腔的顶端之间设置有重物块，以保证本开槽装置投入水力压裂孔内向下运动的顺畅性。

作为上述方案的进一步改进，所述机架与重物块之间设置有防震垫，以减少保护壳体顶部与外界碰撞后冲击波对机架及开槽机构的影响。

作为上述方案的进一步改进，所述机架与密封盖之间设置有压紧块，以增强机架的稳定性。

作为上述方案的进一步改进，所述机架与压紧块之间设置有压紧垫，以进一步保证机架的稳定性。

本实用新型的有益效果是：

与现有技术相比，本实用新型提供的一种矿用水力压裂孔开槽装置，非工作状态时，开槽机构中的第一开槽齿、第二开槽齿收缩在保护外壳内，避免与外界环境发生碰撞，有效保护了本装置；工作状态时开槽机构中的第一开槽齿、第二开槽齿从保护外壳上的方形通孔旋转伸出，经运动电机、动力轮带动后沿孔壁切割出纵向的弱面槽，为后期的水力压裂提供了有力保障，有效保证了水力压裂技术对坚硬难垮顶板的破坏效果。

附图说明

图1是本实用新型处于非工作状态时的正视图；

图2是本实用新型处于非工作状态时的侧视图；

图3是本实用新型处于工作状态时的正视图；

图4是本实用新型处于工作状态时的侧视图；

图5是本实用新型中图3的局部剖视图；

图6是本实用新型中机架的示意图；

图7是本实用新型中后半机架的示意图；

图8是本实用新型中前半机架的示意图；

图9是本实用新型中开槽机构的正视图；

图10是本实用新型中开槽机构的俯视图；

图11是本实用新型中开槽机构的仰视图；

图12是本实用新型中开槽机构的后视图；

图13是本实用新型中图2的剖视图A-A；

图14是本实用新型中图2的剖视图B-B；

图15是本实用新型中图4的剖视图C-C；

图16是本实用新型中图4的剖视图D-D；

图17是本实用新型中图14去除开槽机构后的示意图；

图18是本实用新型中图16去除开槽机构后的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明：

本实用新型提供了一种矿用水力压裂孔开槽装置，包括有保护外壳1及密封盖2，保护外壳1的底部与密封盖2通过螺钉连接，以实现对保护外壳1内腔的密封，保护外壳1呈圆柱状且开有贯穿的方形通孔，保护外壳1内腔中安装有机架6，机架6内安装有开槽机构3，开槽机构3旋转后从方形通孔中伸出，以实现对水力压裂孔壁进行开槽。

其中：机架6包括有前半机架61和后半机架62，前半机架61、后半机架62的接触面均开有弧形凹槽63，从而为开槽机构3提供旋转空间，前半机架61、后半机架62的弧形凹槽63开有安装孔64，以实现对开槽机构3中旋转凸起341的固定，前半机架61的弧形凹槽63内开有运动槽611，以限定开槽机构3的旋转轨迹，后半机架62的弧形凹槽63内开有空间槽621，从而为开槽机构3上的运动电机35提供运动空间；

开槽机构3包括有安装机架34，安装机架34的外壳中心位置设置有突出的旋转凸起341，旋转凸起341的端部分别插入前半机架61、后半机架62的安装孔64内，安装机架34的间隙内通过轴设定有第一开槽齿31、第二开槽齿32及动力轮33，第一开槽齿31、第二开槽齿32均与动力轮33紧密接触，以实现将动力轮33的动力传导至第一开槽齿31、第二开槽齿32上，动力轮33的轴穿过安装机架34与运动电机35连接，以实现动力的传输，运动电机35固定在安装机架34的外壳上且处在后半机架62的空间槽621内，安装机架34中远离运动电机34的一侧表面上设置有凸块342，凸块342与推力机构连接，以通过推力机构实现开槽机构3的旋转；

推力机构包括有推杆9及液压顶10，液压顶10中活动端的端部与推杆9的一端活动连接，推杆9的另一端与凸块342活动连接，推杆9与凸块342的连接处位于前半机架61的运动槽611内，以实现将液压顶10的推力转化为使开槽机构3发生旋转的力。

另外，前半机架61、后半机架62的接触面下方开有置物槽65，以容纳推力机构；后半机架62还开设有导线槽622，以容纳运动电机35的导线以降低导线对开槽机构3旋转运动的影响；机架6的顶端与保护壳体1内腔的顶端之间设置有重物块4，以保证本开槽装置投入水力压裂孔内向下运动的顺畅性；机架6与重物块4之间设置有防震垫5，以减少保护壳体1顶部与外界碰撞后冲击波对机架6及开槽机构3的影响；机架6与密封盖2之间设置有压紧块8，以增强机架6的稳定性；机架6与压紧块8之间设置有压紧垫7，以进一步保证机架6的稳定性。

本实用新型提供了一种矿用水力压裂孔开槽装置，其使用过程如下：

1、首先在本装置底部固定牵引绳，将本装置投入到水力压裂孔内，受重力作用本装置落入到水力压裂孔底部；

2、利用推力机构中的液压顶10推动推杆9，带动开槽机构3发生旋转，使开槽机构3中的第一开槽齿31、第二开槽齿32从保护外壳1的方形通孔中伸展出来；

3、对本装置中的运动电机35通电，运动电机35带动第一开槽齿31、第二开槽齿32旋转，第一开槽齿31、第二开槽齿32与水力压裂孔的孔壁接触，从而实现开槽；

4、液压顶10持续推动推杆9，推杆9持续推动开槽机构3进行旋转，直至液压杆10、推杆9到达预定位置，开槽机构3也旋转至最大位置，则水力压裂孔壁上的槽深达到最大值；

5、拉动本装置底部固定的牵引绳，使本装置向上运动，则实现了水力压裂孔壁上的持续开槽，直至本装置完全脱离水力压裂孔，即实现了水力压裂孔的纵向开槽。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：包括保护外壳(1)及密封盖(2)，所述保护外壳(1)的底部与密封盖(2)通过螺钉连接，以实现对保护外壳(1)内腔的密封，所述保护外壳(1)呈圆柱状且开有贯穿的方形通孔，所述保护外壳(1)内腔中安装有机架(6)，所述机架(6)内安装有开槽机构(3)，所述开槽机构(3)旋转后从方形通孔中伸出，以实现对水力压裂孔壁进行开槽。

2.根据权利要求1所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述机架(6)包括有前半机架(61)和后半机架(62)，所述前半机架(61)、后半机架(62)的接触面均开有弧形凹槽(63)，从而为开槽机构(3)提供旋转空间，所述前半机架(61)、后半机架(62)的弧形凹槽(63)开有安装孔(64)，以实现对开槽机构(3)中旋转凸起(341)的固定，所述前半机架(61)的弧形凹槽(63)内开有运动槽(611)，以限定开槽机构(3)的旋转轨迹，所述后半机架(62)的弧形凹槽(63)内开有空间槽(621)，从而为开槽机构(3)上的运动电机(35)提供运动空间。

3.根据权利要求2所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述开槽机构(3)包括有安装机架(34)，所述安装机架(34)的外壳中心位置设置有突出的旋转凸起(341)，所述旋转凸起(341)的端部分别插入前半机架(61)、后半机架(62)的安装孔(64)内，所述安装机架(34)的间隙内通过轴设定有第一开槽齿(31)、第二开槽齿(32)及动力轮(33)，所述第一开槽齿(31)、第二开槽齿(32)均与动力轮(33)紧密接触，以实现将动力轮(33)的动力传导至第一开槽齿(31)、第二开槽齿(32)上，所述动力轮(33)的轴穿过安装机架(34)与运动电机(35)连接，以实现动力的传输，所述运动电机(35)固定在安装机架(34)的外壳上且处在后半机架(62)的空间槽(621) 内，所述安装机架(34)中远离运动电机(35)的一侧表面上设置有凸块(342)，所述凸块(342)与推力机构连接，以通过推力机构实现开槽机构(3)的旋转。

4.根据权利要求3所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述推力机构包括有推杆(9)及液压顶(10)，所述液压顶(10)中活动端的端部与推杆(9)的一端活动连接，所述推杆(9)的另一端与凸块(342)活动连接，所述推杆(9)与凸块(342)的连接处位于前半机架(61)的运动槽(611)内，以实现将液压顶(10)的推力转化为使开槽机构(3)发生旋转的力。

5.根据权利要求4所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述前半机架(61)、后半机架(62)的接触面下方开有置物槽(65)，以容纳推力机构。

6.根据权利要求5所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述后半机架(62)还开设有导线槽(622)，以容纳运动电机(35)的导线以降低导线对开槽机构(3)旋转运动的影响。

7.根据权利要求5所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述机架(6)的顶端与保护外壳(1)内腔的顶端之间设置有重物块(4)，以保证本开槽装置投入水力压裂孔内向下运动的顺畅性。

8.根据权利要求5所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述机架(6)与重物块(4)之间设置有防震垫(5)，以减少保护外壳(1)顶部与外界碰撞后冲击波对机架(6)及开槽机构(3)的影响。

9.根据权利要求5所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述机架(6)与密封盖(2)之间设置有压紧块(8)，以增强机架(6)的稳定性。

10.根据权利要求5所述的一种矿用水力压裂孔开槽装置，其特征在于：所述机架(6)与压紧块(8)之间设置有压紧垫(7)，以进一步保证机架(6) 的稳定性。

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