一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置的制造方法
【专利摘要】一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，包括水箱、高压泵、高压硬管和高压软管、自进式钻头、底座、绞盘、推进机构等，绞盘和推进机构固定在底座上，通过调节底座各部件可使装置对应于不同位置和角度的钻孔；高压硬管在送入钻孔之前会穿过推进机构，通过推进机构所提供的推进力使高压硬管沿着钻孔向前输送；当高压水经过高压硬管前端的高压软管和自进式钻头时，产生高压水射流对垮塌、堵塞部分进行破岩疏通，并产生自进力。本装置结构简单，整体尺寸较小，并且调节方便，便于在煤矿井下狭窄的作业空间内使用；整个动力管路在前拉后推共同作用力下，能实现长远距离的输送，并能防止管路卡住；洗孔速度快，效率高，能大大节省成本，提高瓦斯抽采效果。
【专利说明】
-种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于煤矿井下煤层气抽采技术领域，设及一种瓦斯抽采钻孔的洗孔装 置，可适用于松软煤层中对已跨塌、堵塞的瓦斯抽采钻孔进行疏通。
【背景技术】
[0002] 我国高瓦斯矿井数量较多，且大部分煤矿瓦斯含量高，瓦斯压力大，地质构造复 杂，煤层渗透率低，比美国平均低2~3个数量级。随着煤矿开采深度的增加，瓦斯压力和瓦 斯含量将增大，煤层渗透性更低，使煤矿开采和瓦斯抽采难度增大，瓦斯灾害严重。预抽煤 层瓦斯是预防瓦斯灾害和保证煤矿安全生产的有效措施，但高瓦斯矿井煤层一般松软;在 西南地区，93.14%的煤矿可采煤层都是具有煤与瓦斯突出危险的松软煤层。在运些煤矿 中，由于地应力大，煤岩体强度低，易导致钻孔塑性变形和跨塌严重，从而降低了钻孔的使 用寿命和瓦斯的抽采效果，威胁煤矿安全生产。因此，寻找一种降低钻孔的跨孔率或提高对 已跨塌钻孔进行疏通效率的技术十分必要。
[0003] 针对上述松软煤层易发生钻孔跨塌和堵塞等问题，许多学者提出了钻孔固孔、防 塌孔等措施，如中国专利CN103114810A公布的《一种煤层钻孔防塌孔随钻钻进下套筒装置 及钻孔方法》是在钻头钻进的过程中，利用组合推进装置使网孔套筒同麻花钻杆一起转动 进入煤孔预定深度中，然后退出麻花钻杆，并将网孔套筒留在煤孔之中，防止煤孔塌孔；中 国专利CN102226389A公布的《煤矿钻孔防塌孔管网和防塌孔方法》中将防塌孔管网套装在 钻具的钻杆上，利用钻杆末端可折叠的钻头将管网带入钻孔内，并将管网留在孔内，利用管 网的强度支撑煤体，防止钻孔塌孔。然而，上述措施存在W下一些问题:改进后钻具和钻头 往往结构比较复杂、笨重;制造成本较高;此外，运些措施仍不能完全解决钻孔的跨塌、堵塞 问题，钻孔跨塌、堵塞的情况仍大量存在。
[0004] 针对煤矿中已跨塌和堵塞的钻孔，目前多才采用机械钻具再次钻进瓦斯抽采孔的 方法进行钻孔疏通。中国专利文献CNI02312660A公布的《清孔钻具》中设计了一种结构简单 的机械清孔钻具，但是此类机械钻具是采用再次补钻的方法，工程量大，成本高，并存在钻 机对孔困难、钻孔效率低、退钻需要浪费大量时间、钻孔后需再次封孔等问题。随着高压水 射流理论和技术的迅速发展，有学者提出了水力化洗孔技术。如中国专你先利 CN103015898A公布的《一种矿用水力作业机》将钢管用于煤矿井下，设计了一种瓦斯抽采孔 水力作业机。该作业机结构紧凑，可调节煤矿井下成孔位置与方向，能在矿井下向多方位进 行疏孔、扩孔、割缝、压裂等;但该作业机体型庞大，难W适应井下狭小作业空间；同时，所使 用的缠绕钢管硬度大、易疲劳损坏，而且在钻进过程中，进行强制推进时易发生卡管、钻偏 等现象。
[0005] 目前，解决松软煤层易发生钻孔跨塌和堵塞的方法和装置不多，并存在较多的问 题。因此，找到能有效降低钻孔跨孔率的方法和发明能提高钻孔疏通效率的装置十分重要。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的在于针对现有装置的不足，提供一种能有效提高煤层钻孔疏通 效率的装置，实现结构简单，设备尺寸小，洗孔时不卡管、不钻偏等目的。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型采用W下技术方案：
[000引本实用新型提出的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，主要包括水箱、高压累、高 压硬管和高压软管、自进式钻头、底座、绞盘、推进机构等。其自进式钻头对堵塞、跨塌部分 进行疏通、扩孔，并产生自进推力；绞盘缠绕高压硬管，实现对高压硬管进行自动放管和收 管;推进机构对高压硬管提供推力;底座上固定绞盘和推进机构，并通过调整高度和角度实 现对不同位置和不同倾角的钻孔进行疏通。它们的连接关系为:水箱的出水连接高压累，高 压累通过高压管与绞盘相连，并通过高压密封水尾将高压水输送给缠绕在绞盘上的高压硬 管，高压硬管在送入钻孔之前穿过推进机构，通过推进机构所提供的推进力使高压硬管沿 着钻孔向前输送，高压硬管前端依次连接高压软管和自进式钻头，自进式钻头产生自进推 力，对堵塞、跨塌部分进行疏通、扩孔。
[0009] 所述钻头为自进式钻头，通过本钻头的射流分为=部分：前射流、中射流和后射 流。前射流对堵塞、跨塌部分的岩石进行破碎，并具有一定扩孔的作用；中射流对钻头具有 扶正作用，能够有效防止钻头钻偏；后射流为钻头的钻进提供自进力，并进一步扩孔和排 渣。
[0010] 自进式钻头的具体结构包括钻头体和钻头体上的中屯、自激振荡喷嘴、边喷嘴、中 部喷嘴和后部喷嘴，钻头体具有前部平台和内部空腔;所述钻头体前部为球形，前端面为前 部平台，在平台中屯、即自进式钻头轴线上设置中屯、自激振荡喷嘴，在平台上围绕中屯、自激 振荡喷嘴四周均匀布置边喷嘴;所述钻头体后端为开口端，设有内螺纹用于连接高压软管； 钻头体的内部空腔为前段圆锥形和后段圆柱形的组合空腔，圆锥形段的锥度为9。
[0011] 所述推进机构包括机架、同步带轮、压紧带轮、异型同步齿形带、带减速机的气动 马达、减速机输出轴、从动轮轴、压紧轮轴、压紧杆、弹黃、蝶形螺母、管托机构、防尘罩W及 相应的链接部件。具体结构关系如下：
[0012] -对同步带轮安装在机架上，一个为主动轮，与气动马达的减速机输出轴连接，另 一个为从动轮，两带轮之间通过异形同步齿形带连接，异形同步齿形带的外表面有与高压 软管外径匹配的U形槽。
[0013] -对压紧带轮通过压紧轮轴安装在机架上，与同步带轮上下正对配合，两压紧带 轮之间通过另一条异形同步齿形带连接，通过异形同步齿形带与高压硬管的充分接触所产 生的摩擦力来提供推进力，从而实现对高压硬管的压紧。
[0014] 压紧轮轴的一端、弹黃W及弹黃盖均套在压紧杆上，蝶形螺母梓入在压紧杆上端 紧抵弹黃盖，弹黃下端压在压紧轮轴上，通过调节蝶形螺母可W使压紧杆上的弹黃压缩，实 现压紧带轮上下调节。
[0015] 管托机构安装在整个推进装置的最前端，其具有调节长杆，调节长杆下端通过轴 销安装在机架上，能绕轴销进行不同角度的转动，并在机架上W轴销为中屯、在相同半径上 设置多个调节孔，调节长杆上设有一个调节定位孔，调节定位孔分别与各个调节孔对应并 连接固定后，实现调节长杆的角度调节，形成第一级调节;调节长杆的上端用调节螺栓固定 一个"T"字形导轨，导轨通过调节螺栓能绕调节长杆上端转动，形成二级调节；导轨两端各 开一个孔W便导向轮轴通过，带有凹槽的导向轮安装导向轮轴上，两导向轮之间为高压硬 管通过的空间；导向轮轴两端通过垫片和开口销固定，并在两端各套了一个拉伸弹黃W保 持整体导向轮轴和导向轮的平衡。
[0016] 本实用新型的动力管路为高压硬管和部分的高压软管，高压硬管采用高压树脂 管，其内径约为2倍的高压软管直径。高压硬管能缠绕在一定直径的绞盘上，同时具有一定 刚性，能传递推力;其前端与带有自进式钻头的高压软管相连，高压软管在钻头产生的自进 力下前进；因此，整个管路在前面高压软管的"拉力"和后面推进机构对高压硬管通过摩擦 力所提供的"推力"的共同作用下实现对中深孔进行疏通。
[0017] 所述绞盘用于缠绕高压硬管并进行排线和收线，采用气动马达提供动力，既能实 现正反转也能调节转速，便于对高压硬管进行自动放线和收线；同时绞盘通过高压密封水 尾与从高压累相连的高压管路连接;在绞盘底盘的前端为手动排线装置，可实现绞盘对管 路进行手动排线。
[0018] 本实用新型的绞盘和推进机构均固定在底座上，通过调节底座各部件可使装置对 应于不同位置和角度的钻孔。
[0019] 所述底座由底部支撑架、支撑腿、导轨、推进机构支架、附加支架和固定板组成;底 部支撑架四周较接有可折叠的附加支架，保持整个底座的稳定性;支撑腿和导轨的下端均 较接在底部支撑架上，导轨上安装推进机构支架，推进机构支架上沿长度方向分布有一系 列调节孔，通过调节孔与导轨连接，实现推进机构支架在导轨上伸缩长短的调节;支撑腿的 上端采用调节螺钉与推进机构支架的调节孔连接，从而调节导轨的角度;绞盘和推进机构 分别通过固定板分别固定在底座的底部支撑架和推进机构支架上，位置均可调节。其中导 轨的角度与推进机构支架的长短的调节是大幅度的调节，是针对不同高度和不同角度的钻 孔而调节;而设计固定板是小范围的调节，一方面便于安装绞盘和推进机构，另一方面有利 于固定在合适的安装位置，使其与整套设备相协调。整个底座结构简单，调节方便，适用于 在煤矿井下狭窄的空间内对不同位置和角度的钻孔进行调整。
[0020] 本实用新型的工作过程是：
[0021] 根据跨孔、堵塞钻孔的位置和角度，固定好底座的底部支撑架，并调整底座上支撑 腿和导轨的角度W及导轨上推进机构支架的长短;然后将绞盘和推进机构固定在底座上， 并连接好动力管路。由高压累所产生的高压水经过管道和高压密封水尾输送给缠绕在绞盘 上的高压硬管，高压硬管在送入钻孔之前会穿过推进机构，通过推进机构所提供的推进力 使高压硬管沿着钻孔向前输送；当高压水经过高压硬管前端的高压软管和自进式钻头时， 产生高压水射流对跨塌、堵塞部分进行破岩疏通，并产生自进力；因此整个动力管路在前面 高压软管的"拉力"和后面推进机构对高压硬管通过摩擦力所提供的"推力"的共同作用下 能实现长远距离的输送，从而实现对中深孔的疏通。
[0022] 本实用新型所述的洗孔装置与现有装置相比，主要具有W下优点：
[0023] 1.本洗孔装置采用的自进式钻头具有较高的破岩效率和能产生较大的自进推力， 洗孔效率高;并且其中射流具有扶正作用，能够有效防治钻头钻偏。
[0024] 2.本洗孔装置采用动力管路为高压硬管和高压软管组合管路，高压硬管能够弯曲 缠绕并承受、传递一定的推力，能弥补自进式钻头因牵引力不足而限制洗孔深度的缺陷，使 洗孔深度大大增加；高压硬管多使用高压树脂管，其内径较大，且内壁光滑，能减少压力损 失，满足自进式钻头破岩钻进所需要的水压;而前端的高压软管柔度更好，能更好随着自进 式钻头前进;整个管系能实现"前拉后推"的效果，使整体推进距离远，并能防止管路卡住。
[0025] 3.本洗孔装置的推进机构是一种针对高压硬管的推进机构，所提供的摩擦力大， 对管线的局部损伤小，机构采用气动马达，具有防爆功能，能实现高压硬管的输送和收线， 也能进行无极调速，并且结构简单，尺寸较小，质量轻，使用寿命长，能有效完成水力钻进中 深孔时对高压硬管的输送。
[0026] 4.本洗孔装置的动力均由气动马达提供，在煤矿井下具有防爆性能，既能实现正 反转也能进行无极调速，使装置的操作简单，安全性能好。
[0027] 5.本洗孔装置的底座结构简单，并能调节导轨的角度和推进机构支架的长短，使 其能适应各类位置和角度的钻孔。
[0028] 6.本洗孔装置通过底座固定，绞盘和推进机构均固定在底座上，安装方便，并且装 置整体尺寸小，质量轻，便于搬动和组装，能很好的适应煤矿井下狭小的空间。
[0029] 总体来说，本装置结构简单，整体尺寸较小，并且调节方便，便于在煤矿井下狭窄 的作业空间内使用;整个动力管路在前拉后推共同作用力下，能实现长远距离的输送，并能 防止管路卡住;洗孔速度快，效率高，能大大节省成本，提高瓦斯抽采效果。
【附图说明】
[0030] 图1是本洗孔装置的结构示意图；
[0031 ]图2是本洗孔装置的自进式钻头的左视图；
[0032] 图3是本洗孔装置的自进式钻头的A-A剖面图；
[0033] 图4是本洗孔装置的自进式钻头的B-B剖面图；
[0034] 图5是本洗孔装置的自进式钻头的中屯、自激振荡喷嘴剖面的放大图；
[0035] 图6是本洗孔装置的自进式钻头边喷嘴偏角和张角的示意图；
[0036] 图7是本洗孔装置的推进装置的主视图（不带防尘罩）；
[0037] 图8是本洗孔装置的推进装置的A-A剖面图；
[0038] 图9是本洗孔装置的推进装置的B-B剖面图；
[0039] 图10和图11是本洗孔装置的管托机构的正面图和E-E剖面图。
[0040] 图12a和图12b是本洗孔装置底座的主视图和俯视图；
[0041] 图13a和图13b是本洗孔装置底座上推进机构支架和底部支撑架的俯视图；
[0042] 图14是本洗孔装置绞盘的结构示意图；
[0043] 图14a是图14的A-A剖面图。
[0044] 附图标号说明：
[0045] 1-水箱，2 -局压累，3-绞盘，4-局压硬管，5-推进机构，6-底座，7-局压软 管，8-自进式钻头；
[0046] 5.1-机架，5.2-异型同步齿形带，5.3-同步带轮，5.4-沉头螺钉，5.5-轴端挡 板，5.6-压紧轮轴，5.7-压紧带轮，5.8-压紧杆，5.9-弹黃，5.10-弹黃盖，5.11-蝶形 螺母，5.12-管托机构，5.13-从动轮轴，5.14-圆螺母，5.15-销轴(包括开口销），5.16- 平垫，5.17-螺栓和及其螺母，5.18-减速机输出轴，5.19-带减速机的气动马达，5.20- 圆柱头螺钉，5.21-防尘罩，5.22-导轨，5.23-导向轮轴，5.24-拉伸弹黃，5.25-尼龙导 向轮，5.26-调节长杆，5.27-调节定位孔；
[0047] 6.1-底部支撑架，6.2-导轨，6.3-支撑腿，6.4-固定板，6.5-附加支架，6.6- 推进机构支架；
[004引8.1-前部平台，8.2 -自激振荡喷嘴，8.3-边喷嘴、8.4-中部喷嘴，8.5-后部喷 嘴，8.6-内螺纹，8.7-内部至腔，8.8-上游喷嘴，8.9 -自激振荡腔，8.10-下游喷嘴。
[0049] 3.1-手动排线机构，3.2-局压密封水尾，3.3-福条，3.4-绞盘挡板，3.5-绞盘 中屯、轴，3.6-带减速机的气动马达。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图对本洗孔装置的【具体实施方式】做进一步描述：
[0051] 如图1所示，本实用新型提出的瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，主要由水箱（1)、高压累 (2) 、高压硬管(4)和高压软管(7)、自进式钻头(8)、底座(6)、绞盘(3)、推进机构(5)等组成。 水箱（1)的出水连接高压累(2 )，高压累通过高压管与绞盘(3)相连，并通过高压密封水尾将 高压水输送给缠绕在绞盘(3)上的高压硬管(4)，高压硬管(4)在送入钻孔之前穿过推进机 构（5)，通过推进机构所提供的推进力使高压硬管沿着钻孔向前输送，高压硬管(4)前端依 次连接高压软管(7)和自进式钻头(8)，自进式钻头(8)产生自进推力，对堵塞、跨塌部分进 行疏通、扩孔。
[0052] 其工作原理是:根据跨孔、堵塞钻孔的位置和角度，固定并调节好底座(6)，然后将 绞盘(3)和推进机构(5)固定在底座(6)上，并连接好动力管路；由高压累(2)所产生的高压 水经过管道和高压密封水尾（16)输送给缠绕在绞盘(3)上的高压硬管(4)，高压硬管(4)在 送入钻孔之前会穿过底座导轨（10)上的推进机构巧），通过推进机构巧)所提供的推进力使 高压硬管(4)沿着钻孔向前输送;当高压水经过高压树脂硬管前端的高压软管(7)和自进式 钻头(8)时，产生高压水射流对跨塌、堵塞部分进行破岩疏通，并产生自进力。因此整个动力 管路在前面高压软管(7)的"拉力"和后面推进机构（5)所提供的"推力"的共同作用下能实 现长远距离的输送，从而实现对中深孔的疏通。
[0053] 本装置的动力管路为高压硬管(4)和部分的高压软管(7)，高压硬管采用高压树脂 管，其内径约为2倍的高压软管直径，且内壁光滑。高压硬管(4)能缠绕在一定直径的绞盘 (3) 上，同时具有一定刚性，能传递推力；其前端与带有自进式钻头的高压软管(7)相连，高 压软管(7)在自进式钻头(8)产生的自进力下前进；因此，整个管路前进的动力为前面高压 软管(7)的"拉力"和后面推进机构(5)所提供的"推力"的共同作用力。运样的前进方式洗孔 效率高，并且不像机械洗孔那样易卡管。
[0054] 如图2至图6所示，本实用新型采用了结构独特的自进式钻头(8)，其包括钻头体和 钻头体上的中屯、自激振荡喷嘴(8.2)、边喷嘴(8.3)、中部喷嘴(8.4)和后部喷嘴(8.5)。钻头 体具有前部平台（8.1)和内部空腔(8.7)。所述钻头体后端为开口端，设有内螺纹(8.6)用于 连接高压软管。钻头体的内部空腔(8.7)为前段圆锥形和后段圆柱形的组合空腔，圆锥形段 的锥度为9。
[0055] 自进式钻头(8)前部为球形，前端为一平台（8.1)，平台中屯、设置中屯、自激振荡喷 嘴(8.2)，其四周均匀布置具有一定张角a和偏角0的边喷嘴(8.3)，如图12所示，对张角a和 偏角e的定义为:将过边喷嘴起点C且与钻头轴线OO >平行的直线CC >定义为直线一，直线一 和钻头轴线所确定的平面ooM W定义为平面一；W直线一为基线，先在平面一内向边射流 出口方向向远离钻头轴线的方向偏转一定角度，此角度设定为张角〇,此时将喷嘴轴线Ce定 义为直线二;再将直线二W边喷嘴起点为原点，W直线一为旋转轴，旋转一定锥角，所得的 喷嘴轴线Cf定义为直线=，即为前喷嘴的实际轴线，此时将直线二和直线=在自进式钻头 横截面上的投影ec >和fC >的夹角设定为偏角0。所有边喷嘴都按此方法均匀布置，且偏转的 角度和方向均一致。钻头中部均匀分布有在横截面中具有一定偏向角0的中部喷嘴(8.4)， 如图9所示，横截面是指过中部喷嘴的轴线且与钻头轴线垂直的平面，偏向角0是指中部喷 嘴的轴线与径向半径的夹角。钻头后端为开口端，内部设有内螺纹(8.6)用于连接高压软 管，其上面均匀布置有与轴线呈一定锥角?的后部喷嘴(8.5)，如图2所示，锥角〇是指后部 喷嘴的轴线与钻头轴线的夹角。
[0056] 结合图2和图4可见，边喷嘴(8.3)的数目为3-4个，喷嘴直径为0.5mm-l. Omm，分 布半径Rl为1. Omm-I0.0 mm，张角a在15° -30°之间，最好为25°，偏角0在60° -90°之间，最优 为36〇Vn(n指边喷嘴个数）。分布半径Rl是指边喷嘴射流出口中屯、到钻头轴线的距离。
[0057] 结合图3可见，钻头的前端平台（8.1)减小了钻头的整体尺寸，便于在平台上钻出 中屯、自激振荡喷嘴(8.2)和边喷嘴(8.3)，其半径R2为10.5mm-4.0mm。后部喷嘴(8.5)的数 目为6-8个，喷嘴直径为0.5mm-1.5mm，轴向锥角O在10°-30°之间，最优为25°。钻头体内 部为圆锥体和圆柱体的组合空腔，组合空腔圆锥段的锥角在20°-45°之间，该锥角(P的选 取原则是使射流的局部损失最小，加工方便。
[005引结合图4可见，中部喷嘴(8.4)的数目为3-4个，喷嘴直径为0.5mm- 1.0mm，偏向角 0在30° -45°之间。中部喷嘴的主要作用是扶正作用，破岩修孔作用较弱，同时其射流的反 冲力产生的力矩能使钻头梓紧。因此，不能太大也不能太小，
[0059] 结合图5可见，中屯、自激振荡喷嘴(8.2)布置在自进式钻头轴线上，依次由上游喷 嘴(8.8)、自激振荡腔(8.9)和下游喷嘴(8.10)组成。自激振荡腔长度L一般为上游喷嘴直径 dl的2.3~3.3倍，下游喷嘴直径d2-般为上游喷嘴直径dl的1.2~1.3倍。自激振荡腔(8.9) 的主体为圆柱形腔，其直径为上游喷嘴直径dl的18倍;腔体的纵剖面为上下对称的平行四 边形，腔体上下游喷嘴碰撞壁为锥形面，且上游喷嘴碰撞壁凸向上游，下游喷嘴碰撞壁凹向 下游。
[0060] 本实用新型的另一关键点之一是采用了推进机构（5)，参见图7至图11，其包括机 架（5.1)、同步带轮（5.3)、压紧带轮（5.7)、异型同步齿形带（5.2)、带减速机的气动马达 (5.19) 、减速机输出轴(5.18)、从动轮轴(5.13)、压紧轮轴巧.6)、压紧杆巧.8)、弹黃(5.9)、 蝶形螺母(5.11)、管托机构(5.12)、防尘罩(5.21) W及相应的链接部件。
[0061] 参见图7、图8和图9,高压软管上下两侧各对称设置一对带轮，下侧为传动带轮 (5.3) ，包括主动带轮和从动带轮，上侧为压紧带轮巧.7)，均安装在机架巧.1)上。主动带轮 (5.3) 通过减速机输出轴(5.18)与带减速机的气动马达(5.19)相连，主动带轮与从动带轮 (5.3) 之间套有带U型凹槽的异型同步齿形带巧.2)，当气动马达(5.19)带动主动带轮(5.3) 转动时，从动带轮（5.3)将在异型同步齿形带（5.2)的作用下一起转动。所用的气动马达 (5.19) 具有防爆性能，多采用活塞式气动马达，既能实现正反转，也能进行无极调速，转速 相对较慢，但提供的扭矩大，且可通过调节进气量来调节转速，从而与不同时刻的不同钻进 速度相匹配。
[0062] 压紧带轮(5.7)的压紧杆(5.8)是一根上部为圆柱下部为立方体的杆件，且上部圆 柱带有螺纹，其尺寸与蝶形螺母(5.11)配套，下部立方体的横截面为正方形，其尺寸与压紧 轮轴(5.6)配套。
[0063] 压紧轮轴(5.6)的左边为圆柱传动轴，右边为空屯、立方体，其尺寸能使其刚好套在 压紧杆(5.8)下部立方体上，从而实现压紧轮的上下移动。
[0064] 整个压紧杆(5.8)是焊接在推进装置的机架(5.1)上的。压紧轮轴(5.6)上安装压 紧轮(5.7)，两压紧轮(5.7)间套有相同的异型同步齿形带（5.2)。通过梓紧压紧杆(5.8)上 的蝶形螺母(5.11)来压紧弹黃盖(5.10)和弹黃(5.9)，从而推动压紧轮(5.7)的下移，完成 对高压软管的压紧，实现摩擦力的提供。本压紧方式具有一定弹性，能在不良的环境下工 作。
[0065] 如图10和图11所示，推进装置前端是一管托机构(5.12)，它由调节长杆(5.26)、尼 龙导向轮(5.25)、导轨(5.22)、拉伸弹黃(5.24)及其他链接部件组成。调节长杆巧.26)下端 通过轴销安装在机架(5.1)上，能绕轴销进行不同角度的转动，并在机架上W轴销为中屯、在 相同半径上设置多个调节孔，调节长杆上设有一个调节定位孔(5.27)，调节定位孔分别与 各个调节孔对应并通过螺栓和螺母固定在某一需要的角度，实现调节长杆的角度调节，形 成第一级调节，运是第一级调节。调节长杆(5.26)的上端用螺栓固定了一个导轨(5.22)，导 轨（5.22)为"T"字形，两端各开一个孔W便导向轮轴（5.23)通过；带有凹槽的尼龙导向轮 (5.25)串在导向轮轴（5.23)的一边，两导向轮(5.25)之间为高压硬管通过的空间；导向轮 轴巧.23)两端通过垫片(5.16)和开口销(5.15)固定，并在两端各套了一个拉伸弹黃(5.24) W保持整体导向轮轴巧.23)和导向轮(5.25)的平衡;调节长杆巧.26)的整个前端可W通过 调节螺栓使其随着导轨(5.22)绕螺栓转动，便于将高压管平滑的送入孔内，从而避免高压 管在孔口壁转弯过急导致阻力过大，运是第二级调节。整个托管机构通过第一级调节调节 长杆(5.26)和第二级调节导轨(5.22)来实现将高压硬管平滑地送入不同位置和倾角的钻 孔中。
[0066] 此外，整个推进装置用侣合金薄板防尘罩(5.21)保护，可W有效减少粉尘的进入， 提高机构的推进效果和使用寿命，保证操作人员的安全。
[0067] 参见图12a、图12b、图13a和图13b，本装置的底座（6)由底部支撑架（9)、支撑腿 (11)、导轨(10)、推进机构支架(14)、附加支架(13)和固定板(12)等组成。
[0068] 底部支撑架(6.1)四周较接有可折叠的附加支架(6.5)，当其伸出时，增大了底座 的触底面积，从而保证整个底座的稳定性。支撑腿(6.3)和导轨(6.2)的下端均较接在底部 支撑架(6.1)上，导轨(6.2)上安装推进机构支架(6.6)，推进机构支架(6.6)上沿长度方向 分布有一系列调节孔，通过调节孔与导轨(6.2)连接，实现推进机构支架(6.6)在导轨上伸 缩长短的调节;支撑腿(6.3)的上端采用调节螺钉与推进机构支架(6.6)的调节孔连接，从 而调节导轨(6.2)的角度;绞盘(3)和推进机构巧)分别通过固定板(6.4)分别固定在底座的 底部支撑架(9)和推进机构支架(6.6)上，位置均可调节整个底座结构简单，调节方便，适用 于在煤矿井下狭窄的空间内对不同位置和角度的钻孔进行调整。
[0069] 如图14和图14a所示，本装置的绞盘(3)由绞盘挡板(3.4)、福条(3.3)、高压密封水 尾(3.2)、绞盘中屯、轴(3.5)、带减速机的气动马达(3.6)和手动排线机构(3.1)等组成。绞盘 挡板(3.4)和福条(3.3)构成了高压硬管(4)的缠绕盘，其转动轴为绞盘中屯、轴(3.5);在中 屯、轴(3.5)的一端为高压密封水尾(3.2)，用于连接高压累(2)的高压管路；中屯、轴(3.5)另 一端为带减速机的气动马达(3.6)，带动缠绕盘转动，实现高压硬管(4)的放线和收线;通过 调节马达(3.6)的进气量可W使绞盘(3)的放线速度和推进机构(5)的推进速度同步，并可 使其反转进行收线;在绞盘(3)的前端为一手动排线机构(3.1)，可对绞盘进行手动的排线。
[0070] W上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用W定本实用新型的范 围，在本实用新型公开的技术及方案的基础上，本领域的技术人员能根据本专利公开的技 术内容，不需要创造性的劳动就可W对其中的一些技术特征作出一些修改和变化，运些修 改和变化均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1. 一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，包括水箱（1)、高压栗(2)、高 压硬管(4)、高压软管(7)、自进式钻头(8)、底座(6)、绞盘(3)和推进机构(5);所述水箱（1) 的出水连接高压栗(2)，高压栗通过高压管与绞盘(3)相连，并通过高压密封水尾将高压水 输送给缠绕在绞盘(3)上的高压硬管(4)，高压硬管(4)在送入钻孔之前穿过推进机构(5)， 通过推进机构所提供的推进力使高压硬管沿着钻孔向前输送，高压硬管(4)前端依次连接 高压软管(7)和自进式钻头(8)，自进式钻头(8)产生自进推力，对堵塞、垮塌部分进行疏通、 扩孔； 所述自进式钻头(8)包括钻头体和钻头体上的中心自激振荡喷嘴(8.2)、边喷嘴(8.3)、 中部喷嘴(8.4)和后部喷嘴(8.5)，所述钻头体前部为球形，前端面为前部平台（8.1)，在平 台中心即自进式钻头轴线上设置中心自激振荡喷嘴(8.2)，在平台上围绕中心自激振荡喷 嘴(8.2)四周均匀布置边喷嘴(8.3);所述钻头体后端为开口端，设有内螺纹(8.6)用于连接 高压软管;钻头体具有内部空腔(8.7)，其为前段圆锥形和后段圆柱形的组合空腔，圆锥形 段的锥度为Φ ; 所述推进机构（5)包括机架（5.1)、同步带轮(5.3)、压紧带轮（5.7)、异型同步齿形带 (5.2)、带减速机的气动马达（5.19)、减速机输出轴（5.18)、从动轮轴（5.13)、压紧轮轴 (5.6)、压紧杆(5.8)、弹簧(5.9)、蝶形螺母(5.11)、管托机构(5.12)以及相应的链接部件； 一对同步带轮(5.3)安装在机架(5.1)上，一个为主动轮，与气动马达(5.19)的减速机 输出轴(5.18)连接，另一个为从动轮，两带轮之间通过异形同步齿形带(5.2)连接，异形同 步齿形带的外表面有与高压软管外径匹配的U形槽； 一对压紧带轮(5.7)通过压紧轮轴(5.6)安装在机架(5.1)上，与同步带轮(5.3)上下正 对配合，两压紧带轮(5.7)之间通过另一条异形同步齿形带（5.2)连接，通过异形同步齿形 带(5.2)与高压硬管的充分接触所产生的摩擦力来提供推进力，实现对高压硬管的压紧； 压紧轮轴(5.6)的一端、弹簧(5.9)以及弹簧盖(5.10)均套在压紧杆(5.8)上，蝶形螺母 (5.11)拧入在压紧杆(5.8)上端紧抵弹簧盖(5.10)，弹簧(5.9)下端压在压紧轮轴(5.5)上， 通过调节蝶形螺母(5.11)可以使压紧杆(5.8)上的弹簧(5.9)压缩，实现压紧带轮(5.7)上 下调节； 管托机构(5.12)安装在整个推进装置的最前端； 绞盘(3)缠绕高压硬管(4)，并实现对高压硬管(4)进行自动放线和收线； 绞盘(3)和推进机构（5)均固定在底座(6)上，通过调节底座各部件可使装置对应于不 同位置和角度的钻孔。2. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述管托机 构(5.12)具有调节长杆(5.26)，调节长杆(5.26)下端通过轴销(5.15)安装在机架(5.1)上， 能绕轴销进行不同角度的转动，并在机架上以轴销为中心在相同半径上设置多个调节孔， 调节长杆上设有一个调节定位孔(5.27)，调节定位孔分别与各个调节孔对应并连接固定 后，实现调节长杆的角度调节，形成第一级调节;调节长杆(5.26)的上端用调节螺栓固定一 个"T"字形导轨(5.22)，导轨(5.22)通过调节螺栓能绕调节长杆(5.26)上端转动，形成二级 调节;导轨(5.22)两端各开一个孔以便导向轮轴(5.23)通过，带有凹槽的导向轮(5.25)安 装导向轮轴(5.23)上，两导向轮(5.25)之间为高压硬管通过的空间；导向轮轴（5.23)两端 通过垫片(5.16)和开口销(5.15)固定，并在两端各套了一个拉伸弹簧(5.24)以保持整体导 向轮轴(5.23)和导向轮(5.25)的平衡。3. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述底座 (6)由底部支撑架(6.1)、支撑腿(6.3)、导轨(6.2)、推进机构支架(6.6)、附加支架(6.5)和 固定板(6.4)组成;底部支撑架(6.1)四周铰接可折叠的附加支架(6.5)，保持整个底座的稳 定性;支撑腿(6.3)和导轨(6.2)的下端均铰接在底部支撑架(6.1)上，导轨(6.2)上安装推 进机构支架(6.6)，推进机构支架(6.6)上沿长度方向分布有一系列调节孔，通过调节孔与 导轨(6.2)连接，实现推进机构支架(6.6)在导轨上伸缩长短的调节;支撑腿(6.3)的上端采 用调节螺钉与推进机构支架(6.6)的调节孔连接，从而调节导轨(6.2)的角度;绞盘(3)和推 进机构(5)分别通过固定板(6.4)分别固定在底座的底部支撑架(9)和推进机构支架(6.6) 上，位置均可调节。4. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述自进式 钻头（8)的平台（8 · 1)半径R2为10 · 5mm-4 · Omm，边喷嘴（53)的数目为3-4个，喷嘴直径为 0.5mm -1 · 0mm，围绕平台中心的分布半径R1为1 · 0mm-10 · 0mm，所述自进式钻头的边喷嘴 (8.3)具有张角α和偏角β;张角α在15° -30°之间，偏角β在60° -90°之间;边喷嘴设定是:在 前部平台（51)上距钻头轴线1.0mm-10.0mm距离确定一点为边喷嘴起点，将过边喷嘴起点且 与钻头轴线平行的直线定义为直线一，直线一和钻头轴线所确定的平面定义为平面一；以 直线一为基线，先在平面一内向边射流出口方向向远离钻头轴线的方向偏转一定角度，此 角度设定为张角α;此时将喷嘴轴线定义为直线二;再将直线二以边喷嘴起点为原点，以直 线一为旋转轴，旋转一定锥角，所得的喷嘴轴线定义为直线三，即为边喷嘴的实际轴线，此 时将直线二和直线三在自进式钻头横截面上投影的夹角设定为偏角β;所有边喷嘴都按此 方法均匀布置，且偏转的角度和方向均一致。5. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述自进式 钻头(8)的钻头体中部均匀分布有在横截面中具有偏向角Θ的中部喷嘴(8.4)，所述中部喷 嘴(8.4)的数目为3-4个，喷嘴直径为0.5mm-1.0mm，偏向角Θ在30° -45°之间，偏向角Θ是 指中部喷嘴的轴线与径向半径的夹角，横截面是指过中部喷嘴的轴线且与钻头轴线垂直的 平面。6. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述自进式 钻头(8)的钻头体后端侧壁上均匀布置有与钻头体轴线呈锥角Φ的后部喷嘴(8.5)，后部喷 嘴(8 · 5)的数目为6-8个，喷嘴直径为0 · 5mm-1 · 5mm，轴向锥角Φ在10° - 30°之间，轴向锥 角Φ是指后部喷嘴的轴线与钻头轴线的夹角。7. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于:所述自激振 荡喷嘴(8.2)依次由上游喷嘴(8.8)、自激振荡腔(8.9)和下游喷嘴(8.10)组成；自激振荡腔 长度L为上游喷嘴直径dl的2.3~3.3倍，下游喷嘴直径d2为上游喷嘴直径dl的1.2~1.3倍； 自激振荡腔(8.9)的主体为圆柱形腔，其直径为上游喷嘴直径dl的18倍;腔体的纵剖面为上 下对称的平行四边形，腔体上下游喷嘴碰撞壁为锥形面，且上游喷嘴碰撞壁凸向上游，下游 喷嘴碰撞壁凹向下游。8. 根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔装置，其特征在于，所述高压硬 管采用高压树脂管，其内径约为2倍的高压软管直径，且内壁光滑。
【文档编号】E21B15/00GK205422591SQ201520704787
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年9月11日
【发明人】葛兆龙, 卢义玉, 吕有厂, 周哲, 王满, 肖宋强, 孙矩正, 程玉刚, 王玉杰, 杨继东
【申请人】平顶山天安煤业股份有限公司, 重庆大学