一種煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及煤礦井下鉆孔導(dǎo)向技術(shù)，具體涉及在低透氣煤層瓦斯抽采過程中自進式鉆進樹狀鉆孔時使用的導(dǎo)向技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國很多煤層具有低滲透率等特點，常規(guī)方法難以對低滲透率的煤層進行有效的瓦斯抽采，如何增加煤層透氣性是解決低透氣性煤層瓦斯抽采難題的關(guān)鍵。
[0003]水力化技術(shù)作為一種有效的儲層增透技術(shù)，為解決煤層低滲問題提供了可行的方法，是增加煤層滲透率的有效途徑。水力化技術(shù)是以高壓水作為動力，使儲層內(nèi)原生裂隙擴大延伸或者人為形成新的孔洞、槽縫、裂隙等，促使巖體產(chǎn)生位移，達到儲層卸壓增滲的目的，如水射流割縫(或擴孔、鉆孔)、水力壓裂等。水力噴射樹狀鉆孔煤層增透技術(shù)作為一種新型的水力化增透技術(shù)，以高壓水為動力，使自進式鉆頭先在巖層母孔中鉆進，在到達煤層預(yù)定位置后，通過鉆鑿垂直的樹狀子孔，從而達到使煤層增透的效果。水力噴射樹狀鉆孔煤層增透技術(shù)是高效、安全的瓦斯預(yù)抽方式，具有縮短鉆孔總長度，進而節(jié)約鉆孔成本縮短鉆孔時間；實現(xiàn)低滲透率煤層的均勻增透;鉆孔不會產(chǎn)生火花與煤塵，增加工作的安全性，改善工作環(huán)境等優(yōu)點。
[0004]水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向裝置是整個煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵機構(gòu)，導(dǎo)向器主要作用主要是使高壓軟管在一定的曲率半徑內(nèi)實現(xiàn)自進式鉆頭沿著導(dǎo)向孔進行垂直方向轉(zhuǎn)向，以保證鉆頭在煤層中水平鉆進，在工作過程中，要保證鉆頭受轉(zhuǎn)向器阻力盡可能小，轉(zhuǎn)向與回收方便，安全可靠。中國專利文獻CN 203285334U公告的《徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置》結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)彎半徑小;CN 103375140A公告的《徑向水平井定向裝置及其操作方法》和CN 102704840A公告的《自推式徑向水平井轉(zhuǎn)向裝》定向準確。但現(xiàn)有導(dǎo)向器都存在很多問題:
[0005]①CN203285334U公告的《徑向水平井轉(zhuǎn)向裝置》只有一個曲率，高壓軟管轉(zhuǎn)彎時較為困難；
[0006]②以上技術(shù)均未對轉(zhuǎn)向?qū)蜍壍缹挾茸鞒鲅芯亢投x，導(dǎo)致在導(dǎo)向孔過小不能使高壓軟管鉆頭卡住，過大則不能起到實際約束作用；
[0007]③以上技術(shù)所述導(dǎo)向器環(huán)空面積小，排渣不便，從而影響鉆頭的順利前進；
[0008]④以上技術(shù)的導(dǎo)向裝置都是獨立的，轉(zhuǎn)向裝置前端沒有可以鉆孔或者擴孔的工具，在母孔孔小或者塌孔的情況下，在母孔中下放存在困難，難以將轉(zhuǎn)向裝置下放到預(yù)定位置；
[0009]⑤導(dǎo)向裝置要實現(xiàn)精確轉(zhuǎn)向的操作復(fù)雜或者并未考慮如何轉(zhuǎn)向的問題。
[0010]由于導(dǎo)向裝置存在以上諸多問題，不利于自進式徑向鉆孔的發(fā)展，也限制了徑向水平井在煤礦瓦斯抽采中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本實用新型的目的是提供一種煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向裝置，使高壓軟管鉆頭靠噴嘴自身的推力順利通過鉆桿和導(dǎo)向器主體并帶動高壓軟管前進，實現(xiàn)高壓軟管由垂直到水平的順利導(dǎo)向，從而進行高壓軟管的自進式破巖鉆進。該裝置盡量減少了導(dǎo)向器軌道內(nèi)壁與高壓軟管之間的摩擦阻力，考慮了鉆進時的排渣問題，同時方便轉(zhuǎn)向與收回，安全可靠。
[0012]本實用新型的技術(shù)解決方案如下:
[0013]—種煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向裝置，其包括依次連接的鉆桿、導(dǎo)向器和鉆頭，在鉆桿與鉆機前端連接的卡盤上安裝有轉(zhuǎn)向刻度盤，導(dǎo)向器的轉(zhuǎn)動角度通過刻度盤控制。
[0014]所述鉆桿直徑大小與煤礦井下瓦斯抽采常用鉆桿的直徑大小一致，其外徑為73mm，內(nèi)徑50mm；鉆桿前后螺紋均按照國家標準設(shè)計，便于連接;鉆桿內(nèi)部為光滑的通孔，高壓軟管能順利通過。
[0015]所述鉆頭大小與煤礦井下瓦斯抽采常用鉆頭大小一致，鉆螺紋為標準螺紋，便于與導(dǎo)向器連接。
[0016]所述導(dǎo)向器的直徑大小為100-150mm。
[0017]所述導(dǎo)向器上端設(shè)有具有內(nèi)螺紋的鉆桿連接部，下端設(shè)有具有外螺紋的鉆頭連接部。鉆桿連接部具有上下貫通的通孔。
[0018]所述導(dǎo)向器內(nèi)有雙曲率轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向軌道，其寬度為高壓軟管前端噴嘴寬度的2倍，范圍在20_50mm之間，轉(zhuǎn)彎半徑為75_150mm，屬超短半徑徑向水平井導(dǎo)向器。
[0019]所述導(dǎo)向軌道的入口方向和出口方向的軌道軸線相互垂直，即從軸向進、徑向出，整個導(dǎo)向軌道從入口到出口依次包括軸向直管段、第一圓弧段、斜管段和第二圓弧段。
[0020]所述軸向直管段其長度為30-50mm，鉆桿連接部的通孔下端通過一斜向的收縮段過渡到該軸向直管段。
[0021]所述第一圓弧段的圓弧弧度α = 10°_30°，直徑75_150mm。
[0022]所述斜管段與兩圓弧段相切，連接第一圓弧段和第二圓弧段。
[0023]所述第二圓弧段的圓弧弧度β = α+90°，直徑75_130mm。
[0024]在所述導(dǎo)向軌道的壁上設(shè)有4個滾輪，其特征在于，滾輪半徑大小為4_5mm，突出于軌道壁約2mm;且在第一圓弧段上布置一個滾輪、在第二圓弧段上布置三個滾輪，具體分布如圖3所示；
[0025]在導(dǎo)向器的導(dǎo)向軌道出口所在的側(cè)面，以及與該側(cè)面相鄰的兩個側(cè)面都被切為平面，形成排渣槽，如圖3、圖4。
[0026]本裝置的使用方法如下:
[0027]在低位巷向煤層預(yù)先鉆進先導(dǎo)孔，形成自進式水力噴射樹狀鉆孔的母孔，母孔形成后將鉆桿取出，在鉆桿前端裝上導(dǎo)向器與鉆頭。接著將導(dǎo)向裝置送入母孔，到達預(yù)定位置后，使連接高壓軟管的自進式鉆頭依次通過鉆桿、導(dǎo)向器后進入煤層自進式鉆進，形成自進式樹狀鉆孔的子孔;刻度盤在導(dǎo)向裝置到達預(yù)定位置后安裝在鉆桿和鉆機卡盤上，通過刻度盤的讀數(shù)控制導(dǎo)向裝置旋轉(zhuǎn)角度，改變導(dǎo)向器位置和方向可在煤層中構(gòu)造出樹狀抽采孔網(wǎng)，形成抽采瓦斯網(wǎng)絡(luò)化。
[0028]與現(xiàn)有水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向裝置相比本實用新型的自進式水力噴射樹狀鉆孔導(dǎo)向器具有以下優(yōu)點:
[0029]1、將導(dǎo)向器前后端與鉆桿和鉆頭連接為一體，作為一個整體的導(dǎo)向裝置，通過前端鉆頭能夠在母孔成孔不夠規(guī)則和有阻礙的情況下更容易將導(dǎo)向裝置送入母孔，同時能夠完成小幅度的擴孔，通過后端的鉆桿有利于準確將導(dǎo)向器送到指定位置，并帶動導(dǎo)向器轉(zhuǎn)向。并且導(dǎo)向器與鉆桿和鉆頭采用標準螺紋連接，方便加工與使用。
[0030]2、導(dǎo)向裝置所用鉆桿大小與煤礦常用鉆桿大小一致，從而方便鉆桿使用與加工；鉆桿內(nèi)徑變化過渡處傾斜角度小，方便高壓軟管通過。
[0031]3、在導(dǎo)向軌道上設(shè)有滾輪，能減小高壓軟管通過時的摩擦力，并誘導(dǎo)高壓軟管順利通過導(dǎo)向器.
[0032]4、導(dǎo)向器充分考慮了在鉆進樹狀鉆孔時的排渣問題，導(dǎo)向器導(dǎo)向孔出口上方和導(dǎo)向器兩側(cè)面切去了不起作用的部分，形成排渣槽，使鉆進樹狀鉆孔時順利排渣以及導(dǎo)向器送入時更加方便，同時減小了導(dǎo)向器自身體積、增大了導(dǎo)向器的環(huán)空面積。
[0033]5、導(dǎo)向器裝置體積小，其直徑大小為100-150mm，導(dǎo)向軌道轉(zhuǎn)彎半徑75_150mm，屬超短半徑徑向水平井導(dǎo)向器，適合在低透氣煤層瓦斯抽采過程中鉆樹狀鉆孔時使用。
[0034]6、設(shè)置刻度盤方便控制轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向監(jiān)督，結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝與讀數(shù)。
[0035]7、采用本裝置，能減少鉆孔數(shù)量，增加單個鉆孔卸壓范圍，減小施工工程量，增大煤層透氣性和單孔瓦斯抽采量。
[0036]可見，采用本裝置可以使高壓軟管自進式鉆頭靠噴嘴自身的推力順利通過鉆桿和導(dǎo)向器并帶動高壓軟管前進，實現(xiàn)高壓軟管由垂直到水平的順利導(dǎo)向，從而進行自進式破巖鉆進。該裝置減少了導(dǎo)向器軌道內(nèi)壁與高壓軟管之間的摩擦阻力，考慮了鉆進時的排渣問題，同時方便高壓軟管的收回。
【附圖說明】
[0037]圖1所示是本實用新型的導(dǎo)向裝置示意圖；
[0038]圖2所示是本實用新型的鉆桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3所示是本實用新型的導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖4所示是本實用新型的導(dǎo)向器的橫截面的俯視圖[0041 ]圖5所示是本實用新型的導(dǎo)向器的左視圖；
[0042]圖6所示是本實用新型的鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖7所示是本實用新型的刻度盤主視圖；
[0044]圖8是圖7所示的刻度盤剖面圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0046]如圖1所示，導(dǎo)向裝置包括依次連接的鉆桿(1)、導(dǎo)向器(2)和鉆頭(3)。
[0047]如圖2所示，鉆桿(1)的直徑大小與煤礦井下瓦斯抽