本發(fā)明涉及煤礦瓦斯抽采，具體為一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置。

背景技術：

1、為提高鉆孔周圍煤體的透氣性，近年來，研究人員提出了多種方法，包括水力化增透(如水力割縫、水力沖孔造穴等)和孔內(nèi)高壓機械造穴等。利用高壓泵和高壓密封鉆桿向擴孔裝置提供高壓液體驅(qū)動機械擴孔裝置張開來進行造穴。提高鉆孔周圍煤體的透氣性，從而提高瓦斯抽采效果。液壓擴孔是通過在鉆孔周圍形成空洞，液壓擴孔技術不僅可以增大鉆孔的抽采面積，還可以降低煤體的瓦斯壓力和瓦斯含量，從而縮短瓦斯治理周期，提高煤礦的安全生產(chǎn)水平。目前，現(xiàn)有的液壓擴孔裝置中，在對煤層進行擴孔的過程中，擴孔刀具展開擴孔煤層的過程中，會遇到以下問題：擴孔刀具的表面容易粘附碎料；擴孔刀具收縮過程中，容易被碎料卡嵌，導致擴孔刀具不能很好的進入擴孔刀具的容置槽中，且容置槽內(nèi)也易存有煤體碎料，影響擴孔作業(yè)、擴孔安全性以及擴孔作業(yè)效率。

2、因此，有必要提供一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，包括連接頭、擴孔段以及鉆頭，所述擴孔段包括依次連接并呈一體結(jié)構的尾管、中管以及頭管，尾管的后端用于連接連接頭，頭管的前端用于連接鉆頭，所述中管上安裝有對稱的擴孔刀，所述尾管上安裝有用于控制擴孔刀展開或收縮的驅(qū)動機構，所述頭管上安裝有用于磨碎擴孔刀與中管之間的料塊的磨碎機構。

2、所述尾管管腔的前端設有環(huán)槽一，所述中管上設有軸向指向的刀槽，所述擴孔刀的后端轉(zhuǎn)動連接在刀槽的后端，所述驅(qū)動機構包括與環(huán)槽一軸向滑動連接的頂管一，頂管一的前端中心連接有連接管一，連接管一可滑動的伸入中管管腔，頂管一的前端外側(cè)連接有齒條板，擴孔刀的后端設有與齒條板嚙合連接的弧形齒條，頂管一的前端與中管的后端通過彈簧一連接。

3、所述頭管管腔中設有環(huán)槽二，所述刀槽的底部設有軸向指向的磨碎槽，中管的前端設有用于將磨碎槽和環(huán)槽二進行連通的柱形通孔，所述磨碎機構包括軸向指向安裝在環(huán)槽二上的導向桿，導向桿上滑動套有筒箱，筒箱的前端與環(huán)槽二的前端通過彈簧二連接，筒箱的后端中心連接有連接管二，連接管二的后端通過柱形通孔可滑動的伸入中管管腔，筒箱的中心轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)筒，轉(zhuǎn)筒的后端與連接管二連通，連接管二的前端與筒箱前端的頭管管腔連通，所述轉(zhuǎn)筒外部套有齒環(huán)一，轉(zhuǎn)筒筒腔中安裝有圓周分布的條形扇葉，所述筒箱上轉(zhuǎn)動安裝有與磨碎槽相對應的打磨桿，打磨桿前端貫穿筒箱，且打磨桿前端套有與齒環(huán)一嚙合的齒環(huán)二，打磨桿后端套有間隔設置的打磨套。

4、相鄰所述打磨套之間的打磨桿上套有導料螺葉。

5、所述打磨桿的前端設有連通腔，連通腔的前端與筒箱前端的頭管管腔連通，位于筒箱后端側(cè)的打磨桿上還設有與連通腔的后端連通的通口。

6、所述磨碎槽的截面呈u型結(jié)構。

7、所述柱形通孔的孔壁設有粗糙面。

8、所述磨碎槽的底部設有與中管管腔連通的多個射流孔。

9、所述連接管二完全伸入中管管腔時，連接管二能夠封堵多個射流孔。

10、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，具備以下有益效果：

11、本發(fā)明中通過設計的擴孔段，能夠使得對擴孔刀的展開和收縮更加安全高效，通過水流促使條形扇葉和轉(zhuǎn)筒進行轉(zhuǎn)動，最終帶動打磨桿轉(zhuǎn)動，同時，條形扇葉起著阻流的作用，水流推動條形扇葉、轉(zhuǎn)筒和筒箱向前移動，使得打磨桿脫離磨碎槽，完成擴孔刀的展開，射流孔對擴孔刀的區(qū)域進行沖刷，對擴孔刀進行及時散熱，對擴孔刀的表面進行實時清潔，對擴孔刀的擴展，也有著推動的效果，降低齒條板與弧形齒條之間的作用力強度；另外，當擴孔刀收縮時，帶動打磨桿進入磨碎槽中，當擴孔刀與刀槽、磨碎槽之間區(qū)域有料塊時，并在擴孔刀的收縮壓力下和打磨桿的轉(zhuǎn)動打磨下，對存有的料塊進行磨碎處理，從而避免擴孔刀卡嵌，避免擴孔刀向外展開未能進入刀槽中，進而保證擴孔刀能夠安全、流暢的脫離刀槽和進入刀槽，保證對煤層增透擴孔作業(yè)的安全運行；打磨桿上間隔設置的打磨套，使得打磨桿的表面呈現(xiàn)有凹凸狀態(tài)的打磨面，提高對料塊的活動性，以便對料塊進行磨碎處理。

技術特征：

1.一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，包括連接頭(1)、擴孔段(2)以及鉆頭(3)，其特征在于，所述擴孔段(2)包括依次連接并呈一體結(jié)構的尾管(21)、中管(22)以及頭管(23)，尾管(21)的后端用于連接連接頭(1)，頭管(23)的前端用于連接鉆頭(3)，所述中管(22)上安裝有對稱的擴孔刀(4)，所述尾管(21)上安裝有用于控制擴孔刀(4)展開或收縮的驅(qū)動機構(5)，所述頭管(23)上安裝有用于磨碎擴孔刀(4)與中管(22)之間的料塊的磨碎機構(6)。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述尾管(21)管腔的前端設有環(huán)槽一(211)，所述中管(22)上設有軸向指向的刀槽(221)，所述擴孔刀(4)的后端轉(zhuǎn)動連接在刀槽(221)的后端，所述驅(qū)動機構(5)包括與環(huán)槽一(211)軸向滑動連接的頂管一(51)，頂管一(51)的前端中心連接有連接管一(52)，連接管一(52)可滑動的伸入中管(22)管腔，頂管一(51)的前端外側(cè)連接有齒條板(53)，擴孔刀(4)的后端設有與齒條板(53)嚙合連接的弧形齒條(55)，頂管一(51)的前端與中管(22)的后端通過彈簧一(54)連接。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述頭管(23)管腔中設有環(huán)槽二(231)，所述刀槽(221)的底部設有軸向指向的磨碎槽(222)，中管(22)的前端設有用于將磨碎槽(222)和環(huán)槽二(231)進行連通的柱形通孔(224)，所述磨碎機構(6)包括軸向指向安裝在環(huán)槽二(231)上的導向桿(62)，導向桿(62)上滑動套有筒箱(61)，筒箱(61)的前端與環(huán)槽二(231)的前端通過彈簧二(63)連接，筒箱(61)的后端中心連接有連接管二(65)，連接管二(65)的后端通過柱形通孔(224)可滑動的伸入中管(22)管腔，筒箱(61)的中心轉(zhuǎn)動安裝有轉(zhuǎn)筒(64)，轉(zhuǎn)筒(64)的后端與連接管二(65)連通，連接管二(65)的前端與筒箱(61)前端的頭管(23)管腔連通，所述轉(zhuǎn)筒(64)外部套有齒環(huán)一(642)，轉(zhuǎn)筒(64)筒腔中安裝有圓周分布的條形扇葉(641)，所述筒箱(61)上轉(zhuǎn)動安裝有與磨碎槽(222)相對應的打磨桿(66)，打磨桿(66)前端貫穿筒箱(61)，且打磨桿(66)前端套有與齒環(huán)一(642)嚙合的齒環(huán)二(67)，打磨桿(66)后端套有間隔設置的打磨套(661)。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，相鄰所述打磨套(661)之間的打磨桿(66)上套有導料螺葉(662)。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述打磨桿(66)的前端設有連通腔(663)，連通腔(663)的前端與筒箱(61)前端的頭管(23)管腔連通，位于筒箱(61)后端側(cè)的打磨桿(66)上還設有與連通腔(663)的后端連通的通口(664)。

6.根據(jù)權利要求3所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述磨碎槽(222)的截面呈u型結(jié)構。

7.根據(jù)權利要求3所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述柱形通孔(224)的孔壁設有粗糙面。

8.根據(jù)權利要求3所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述磨碎槽(222)的底部設有與中管(22)管腔連通的多個射流孔(223)。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，其特征在于，所述連接管二(65)完全伸入中管(22)管腔時，連接管二(65)能夠封堵多個射流孔(223)。

技術總結(jié)
本發(fā)明涉及煤礦瓦斯抽采技術領域，具體為一種機械造穴煤層增透用液壓擴孔裝置，該裝置包括連接頭、擴孔段以及鉆頭，所述擴孔段包括依次連接并呈一體結(jié)構的尾管、中管以及頭管，尾管的后端用于連接連接頭，頭管的前端用于連接鉆頭，所述中管上安裝有對稱的擴孔刀，所述尾管上安裝有用于控制擴孔刀展開或收縮的驅(qū)動機構，所述頭管上安裝有用于磨碎擴孔刀與中管之間的料塊的磨碎機構；本發(fā)明中通過設計的擴孔段，能夠使得對擴孔刀的展開和收縮更加安全高效，同時當擴孔刀收縮時，能夠避免擴孔刀卡嵌，保證擴孔刀能夠安全、流暢的脫離刀槽和進入刀槽，保證對煤層增透擴孔作業(yè)的安全運行。

技術研發(fā)人員：劉揚,胡同計,梁國棟,王斌,孫劉詠,孫亮,劉浩,高曉飛,蘇嘉豪,閆星星,孟郡伯,郭重威,熊奇,惠保安
受保護的技術使用者：中煤科工集團沈陽研究院有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10