本發(fā)明涉及巖層水力割縫增透，尤其涉及一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置。

背景技術(shù)：

1、長鉆孔高壓水力割縫增透裝置是一種專門用于提高煤層或巖層滲透性的設(shè)備。通過高壓水射流在鉆孔中形成裂縫，從而增加煤層或巖層的滲透性，提高瓦斯抽采效率或改善礦井通風(fēng)條件。

2、現(xiàn)有的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，是通過鉆機(jī)在目標(biāo)巖層中預(yù)先鉆孔，形成一個(gè)通道，再通過鉆頭上的噴嘴噴射高壓射流，對巖層進(jìn)行割縫，但是由于現(xiàn)有的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置無法對割縫處進(jìn)行預(yù)先切割，混合射流噴出至巖層割縫處時(shí)，初始阻力較大，且高壓水射流缺乏明確路徑，可能導(dǎo)致裂縫在不希望的方向上發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致巖層割縫效果和效率不佳。

3、因此，現(xiàn)在研發(fā)出了一種能夠預(yù)先對割縫處進(jìn)行切割擴(kuò)張，提高巖層割縫效果和效率的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置無法對割縫處進(jìn)行預(yù)先切割，混合射流噴出至巖層割縫處時(shí)，初始阻力較大，且高壓水射流缺乏明確路徑，可能導(dǎo)致裂縫在不希望的方向上發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致巖層割縫效果和效率不佳的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種能夠預(yù)先對割縫處進(jìn)行切割擴(kuò)張，提高巖層割縫效果和效率的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置。

2、技術(shù)方案是：一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，包括有連接管、割縫器、轉(zhuǎn)動件、高壓噴頭、鉆頭和擴(kuò)張機(jī)構(gòu)，連接管上側(cè)連接有割縫器，割縫器中部轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動件，轉(zhuǎn)動件左右兩側(cè)均連接有高壓噴頭，割縫器上側(cè)連接有鉆頭，割縫器上設(shè)有能夠?qū)r層割縫處進(jìn)行預(yù)先切割擴(kuò)張的擴(kuò)張機(jī)構(gòu)。

3、進(jìn)一步，連接管上設(shè)有螺紋。

4、進(jìn)一步，擴(kuò)張機(jī)構(gòu)包括有轉(zhuǎn)動環(huán)、電機(jī)、傳動組件、第一伸縮桿、第一彈簧、頂板、導(dǎo)向架、第二彈簧和擴(kuò)張板，割縫器上部轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動環(huán)，割縫器上部連接有電機(jī)，電機(jī)位于轉(zhuǎn)動環(huán)上方，電機(jī)輸出軸與轉(zhuǎn)動環(huán)之間設(shè)有傳動組件，轉(zhuǎn)動環(huán)外側(cè)連接有多個(gè)第一伸縮桿，第一伸縮桿伸縮端上均連接有頂板，頂板均與相連接的第一伸縮桿之間連接有第一彈簧，割縫器上部外側(cè)連接有多個(gè)導(dǎo)向架，相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向架之間均滑動式連接有擴(kuò)張板，擴(kuò)張板均與相連接的導(dǎo)向架之間連接有第二彈簧，當(dāng)擴(kuò)張板移動至水力割縫處時(shí)，使鉆頭停止移動，啟動電機(jī)，通過傳動組件中的齒輪和齒圈嚙合運(yùn)動，使得轉(zhuǎn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動第一伸縮桿旋轉(zhuǎn)，當(dāng)頂板移動至擴(kuò)張板處后，通過第一彈簧的作用力使得頂板推動擴(kuò)張板在導(dǎo)向架上移動，第二彈簧受到擠壓收縮，使擴(kuò)張板延長與鉆孔接觸，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，使得擴(kuò)張板旋轉(zhuǎn)對巖層水力割縫處進(jìn)行擴(kuò)張。

5、進(jìn)一步，傳動組件包括有齒輪和齒圈，電機(jī)輸出軸下側(cè)連接有齒輪，轉(zhuǎn)動環(huán)上側(cè)連接有齒圈，齒圈與齒輪嚙合。

6、進(jìn)一步，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括有支撐座、電動推桿、空間凸輪和升降板，割縫器中部外側(cè)連接有多個(gè)支撐座，支撐座上均連接有電動推桿，轉(zhuǎn)動件上側(cè)連接有空間凸輪，電動推桿伸縮端之間連接有升降板，升降板與空間凸輪接觸配合，啟動支撐座上的電動推桿，推動升降板移動，使得升降板觸發(fā)空間凸輪旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得高壓噴頭旋轉(zhuǎn)。

7、進(jìn)一步，還包括有隔離機(jī)構(gòu)，隔離機(jī)構(gòu)包括有第二伸縮桿、絲桿、轉(zhuǎn)動筒、隔離擋板、第三彈簧和轉(zhuǎn)動輪，轉(zhuǎn)動件上部左右兩側(cè)均連接有第二伸縮桿，第二伸縮桿伸縮端上均連接有絲桿，絲桿上均螺紋式連接有轉(zhuǎn)動筒，轉(zhuǎn)動筒均與轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動式連接，轉(zhuǎn)動筒上均連接有隔離擋板，隔離擋板均與相鄰的高壓噴頭接觸，絲桿均與相連接的第二伸縮桿之間連接有第三彈簧，絲桿外側(cè)均轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動輪，割縫器進(jìn)入鉆孔中后，通過第三彈簧的作用力使絲桿上的轉(zhuǎn)動輪始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，當(dāng)轉(zhuǎn)動輪移動至經(jīng)過預(yù)先擴(kuò)張的割縫處后，轉(zhuǎn)動輪在第三彈簧的作用力下向外移動，帶動絲桿向外移動，使得轉(zhuǎn)動筒旋轉(zhuǎn)，帶動隔離擋板旋轉(zhuǎn)脫離高壓噴頭。

8、進(jìn)一步，還包括有加熱機(jī)構(gòu)，加熱機(jī)構(gòu)包括有支撐塊、第三伸縮桿、加熱罩、加熱管和第四彈簧，鉆頭上連接有多個(gè)支撐塊，支撐塊上均連接有第三伸縮桿，左側(cè)的四個(gè)第三伸縮桿伸縮端之間連接有加熱罩，右側(cè)的四個(gè)第三伸縮桿伸縮端之間也連接有加熱罩，加熱罩內(nèi)側(cè)均連接有加熱管，第三伸縮桿均與相連接的加熱罩之間連接有第四彈簧，通過第四彈簧的作用力使第三伸縮桿上的加熱罩始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，同時(shí)使加熱管進(jìn)行加熱。

9、進(jìn)一步，還包括有穩(wěn)定機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)包括有第四伸縮桿、穩(wěn)定板和第五彈簧，連接管上下兩部均連接有多個(gè)第四伸縮桿，第四伸縮桿伸縮端上均連接有穩(wěn)定板，穩(wěn)定板均與相連接的第四伸縮桿之間連接有第五彈簧，通過第五彈簧的作用力，使得第四伸縮桿上的穩(wěn)定板始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸。

10、進(jìn)一步，穩(wěn)定板均為弧形。

11、進(jìn)一步，還包括有增強(qiáng)機(jī)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)包括有導(dǎo)液管、固定塊和加液管，高壓噴頭下側(cè)均連接有導(dǎo)液管，連接管下部外側(cè)連接有多個(gè)固定塊，連接管上部外側(cè)連接有多個(gè)固定塊，導(dǎo)液管下側(cè)均連接有加液管，加液管均與相鄰的固定塊連接，通過加液管向?qū)б汗苤型ㄈ敫邏核?，使高壓水流進(jìn)入高壓噴頭中。

12、本發(fā)明的有益效果為：1、本發(fā)明通過啟動電機(jī)，通過傳動組件使轉(zhuǎn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動第一伸縮桿旋轉(zhuǎn)，通過第一彈簧的作用力使得頂板推動擴(kuò)張板在導(dǎo)向架上移動，使擴(kuò)張板延長與鉆孔接觸，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，使得擴(kuò)張板旋轉(zhuǎn)對巖層水力割縫處進(jìn)行擴(kuò)張，達(dá)到了能夠預(yù)先對割縫處進(jìn)行切割擴(kuò)張，提高巖層割縫效果和效率的效果。

13、2、本發(fā)明通過啟動支撐座上的電動推桿，推動升降板移動，使得升降板觸發(fā)空間凸輪旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)動件旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得高壓噴頭旋轉(zhuǎn)，達(dá)到了能夠調(diào)節(jié)高壓噴頭的方向，以便于改變割縫方向的效果。

14、3、本發(fā)明通過割縫器進(jìn)入鉆孔中后，通過第三彈簧的作用力使絲桿上的轉(zhuǎn)動輪始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，當(dāng)轉(zhuǎn)動輪移動至經(jīng)過預(yù)先擴(kuò)張的割縫處后，轉(zhuǎn)動輪在第三彈簧的作用力下向外移動，帶動絲桿向外移動，使得轉(zhuǎn)動筒旋轉(zhuǎn)，帶動隔離擋板旋轉(zhuǎn)脫離高壓噴頭，達(dá)到了能夠在高壓噴頭移動至割縫處后，再將高壓噴頭打開，避免高壓噴頭堵塞的效果。

15、4、本發(fā)明通過第四彈簧的作用力使第三伸縮桿上的加熱罩始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，同時(shí)使加熱管進(jìn)行加熱，達(dá)到了能夠?qū)r層進(jìn)行加熱，便于加快巖層融冰的效果。

16、5、本發(fā)明通過第五彈簧的作用力，使得第四伸縮桿上的穩(wěn)定板始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，達(dá)到了能夠?qū)B接管進(jìn)行限位穩(wěn)定，避免連接管偏移晃動的效果。

17、6、本發(fā)明通過加液管向?qū)б汗苤型ㄈ敫邏核?，使高壓水流進(jìn)入高壓噴頭中，達(dá)到了能夠增強(qiáng)高壓噴頭的水力功率，提高割縫效率的效果。

技術(shù)特征：

1.一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，包括有連接管(1)、割縫器(2)、轉(zhuǎn)動件(21)、高壓噴頭(22)、鉆頭(3)和擴(kuò)張機(jī)構(gòu)(4)，連接管(1)上側(cè)連接有割縫器(2)，割縫器(2)中部轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動件(21)，轉(zhuǎn)動件(21)左右兩側(cè)均連接有高壓噴頭(22)，割縫器(2)上側(cè)連接有鉆頭(3)，割縫器(2)上設(shè)有能夠?qū)r層割縫處進(jìn)行預(yù)先切割擴(kuò)張的擴(kuò)張機(jī)構(gòu)(4)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，連接管(1)上設(shè)有螺紋。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，擴(kuò)張機(jī)構(gòu)(4)包括有轉(zhuǎn)動環(huán)(41)、電機(jī)(42)、傳動組件(43)、第一伸縮桿(44)、第一彈簧(441)、頂板(45)、導(dǎo)向架(46)、第二彈簧(461)和擴(kuò)張板(47)，割縫器(2)上部轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動環(huán)(41)，割縫器(2)上部連接有電機(jī)(42)，電機(jī)(42)位于轉(zhuǎn)動環(huán)(41)上方，電機(jī)(42)輸出軸與轉(zhuǎn)動環(huán)(41)之間設(shè)有傳動組件(43)，轉(zhuǎn)動環(huán)(41)外側(cè)連接有多個(gè)第一伸縮桿(44)，第一伸縮桿(44)伸縮端上均連接有頂板(45)，頂板(45)均與相連接的第一伸縮桿(44)之間連接有第一彈簧(441)，割縫器(2)上部外側(cè)連接有多個(gè)導(dǎo)向架(46)，相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向架(46)之間均滑動式連接有擴(kuò)張板(47)，擴(kuò)張板(47)均與相連接的導(dǎo)向架(46)之間連接有第二彈簧(461)，當(dāng)擴(kuò)張板(47)移動至水力割縫處時(shí)，使鉆頭(3)停止移動，啟動電機(jī)(42)，通過傳動組件(43)使得轉(zhuǎn)動環(huán)(41)旋轉(zhuǎn)，帶動第一伸縮桿(44)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)頂板(45)移動至擴(kuò)張板(47)處后，通過第一彈簧(441)的作用力使得頂板(45)推動擴(kuò)張板(47)在導(dǎo)向架(46)上移動，第二彈簧(461)受到擠壓收縮，使擴(kuò)張板(47)延長與鉆孔接觸，隨著鉆頭(3)和割縫器(2)旋轉(zhuǎn)，使得擴(kuò)張板(47)旋轉(zhuǎn)對巖層水力割縫處進(jìn)行擴(kuò)張。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，傳動組件(43)包括有齒輪和齒圈，電機(jī)(42)輸出軸下側(cè)連接有齒輪，轉(zhuǎn)動環(huán)(41)上側(cè)連接有齒圈，齒圈與齒輪嚙合。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)(5)包括有支撐座(51)、電動推桿(52)、空間凸輪(53)和升降板(54)，割縫器(2)中部外側(cè)連接有多個(gè)支撐座(51)，支撐座(51)上均連接有電動推桿(52)，轉(zhuǎn)動件(21)上側(cè)連接有空間凸輪(53)，電動推桿(52)伸縮端之間連接有升降板(54)，升降板(54)與空間凸輪(53)接觸配合，啟動支撐座(51)上的電動推桿(52)，推動升降板(54)移動，使得升降板(54)觸發(fā)空間凸輪(53)旋轉(zhuǎn)，帶動轉(zhuǎn)動件(21)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得高壓噴頭(22)旋轉(zhuǎn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，還包括有隔離機(jī)構(gòu)(6)，隔離機(jī)構(gòu)(6)包括有第二伸縮桿(61)、絲桿(62)、轉(zhuǎn)動筒(63)、隔離擋板(64)、第三彈簧(65)和轉(zhuǎn)動輪(66)，轉(zhuǎn)動件(21)上部左右兩側(cè)均連接有第二伸縮桿(61)，第二伸縮桿(61)伸縮端上均連接有絲桿(62)，絲桿(62)上均螺紋式連接有轉(zhuǎn)動筒(63)，轉(zhuǎn)動筒(63)均與轉(zhuǎn)動件(21)轉(zhuǎn)動式連接，轉(zhuǎn)動筒(63)上均連接有隔離擋板(64)，隔離擋板(64)均與相鄰的高壓噴頭(22)接觸，絲桿(62)均與相連接的第二伸縮桿(61)之間連接有第三彈簧(65)，絲桿(62)外側(cè)均轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動輪(66)，割縫器(2)進(jìn)入鉆孔中后，通過第三彈簧(65)的作用力使絲桿(62)上的轉(zhuǎn)動輪(66)始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，當(dāng)轉(zhuǎn)動輪(66)移動至經(jīng)過預(yù)先擴(kuò)張的割縫處后，轉(zhuǎn)動輪(66)在第三彈簧(65)的作用力下向外移動，帶動絲桿(62)向外移動，使得轉(zhuǎn)動筒(63)旋轉(zhuǎn)，帶動隔離擋板(64)旋轉(zhuǎn)脫離高壓噴頭(22)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，還包括有加熱機(jī)構(gòu)(7)，加熱機(jī)構(gòu)(7)包括有支撐塊(71)、第三伸縮桿(72)、加熱罩(73)、加熱管(74)和第四彈簧(75)，鉆頭(3)上連接有多個(gè)支撐塊(71)，支撐塊(71)上均連接有第三伸縮桿(72)，左側(cè)的四個(gè)第三伸縮桿(72)伸縮端之間連接有加熱罩(73)，右側(cè)的四個(gè)第三伸縮桿(72)伸縮端之間也連接有加熱罩(73)，加熱罩(73)內(nèi)側(cè)均連接有加熱管(74)，第三伸縮桿(72)均與相連接的加熱罩(73)之間連接有第四彈簧(75)，通過第四彈簧(75)的作用力使第三伸縮桿(72)上的加熱罩(73)始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸，同時(shí)使加熱管(74)進(jìn)行加熱。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，還包括有穩(wěn)定機(jī)構(gòu)(8)，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)(8)包括有第四伸縮桿(81)、穩(wěn)定板(82)和第五彈簧(83)，連接管(1)上下兩部均連接有多個(gè)第四伸縮桿(81)，第四伸縮桿(81)伸縮端上均連接有穩(wěn)定板(82)，穩(wěn)定板(82)均與相連接的第四伸縮桿(81)之間連接有第五彈簧(83)，通過第五彈簧(83)的作用力，使得第四伸縮桿(81)上的穩(wěn)定板(82)始終保持與鉆孔內(nèi)壁接觸。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，穩(wěn)定板(82)均為弧形。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，其特征在于，還包括有增強(qiáng)機(jī)構(gòu)(9)，增強(qiáng)機(jī)構(gòu)(9)包括有導(dǎo)液管(91)、固定塊(92)和加液管(93)，高壓噴頭(22)下側(cè)均連接有導(dǎo)液管(91)，連接管(1)下部外側(cè)連接有多個(gè)固定塊(92)，連接管(1)上部外側(cè)連接有多個(gè)固定塊(92)，導(dǎo)液管(91)下側(cè)均連接有加液管(93)，加液管(93)均與相鄰的固定塊(92)連接，通過加液管(93)向?qū)б汗?91)中通入高壓水流，使高壓水流進(jìn)入高壓噴頭(22)中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及巖層水力割縫增透技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置。本發(fā)明提供一種能夠預(yù)先對割縫處進(jìn)行切割擴(kuò)張，提高巖層割縫效果和效率的長鉆孔高壓水力割縫增透裝置。一種長鉆孔高壓水力割縫增透裝置，包括有連接管、割縫器和轉(zhuǎn)動件等，連接管上側(cè)連接有割縫器，割縫器中部轉(zhuǎn)動式連接有轉(zhuǎn)動件。本發(fā)明通過啟動電機(jī)，通過傳動組件使轉(zhuǎn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)，帶動第一伸縮桿旋轉(zhuǎn)，通過第一彈簧的作用力使得頂板推動擴(kuò)張板在導(dǎo)向架上移動，使擴(kuò)張板延長與鉆孔接觸，隨著鉆頭旋轉(zhuǎn)，使得擴(kuò)張板旋轉(zhuǎn)對巖層水力割縫處進(jìn)行擴(kuò)張，達(dá)到了能夠預(yù)先對割縫處進(jìn)行切割擴(kuò)張，提高巖層割縫效果和效率的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：仝現(xiàn)偉,程浩,徐光文,侯國明,裕龍龍,羅文柯,李賀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：淮北礦業(yè)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19