[发明专利]一种矿用水力作业机

说明书

技术领域

本发明属于煤层气开采设备技术领域，特别涉及一种用于煤矿井下及地面瓦斯抽采孔的水力成孔、疏孔、扩孔、割缝和压裂等的矿用水力作业机。 

背景技术

我国存在的高瓦斯矿井较多，且具有煤层瓦斯含量高、压力大、透气性差和抽采难度大的特点。目前，我国国有重点煤矿矿井平均开采深度约420米。随着矿井开采深度的进一步加大，地应力和瓦斯压力也随之增加，瓦斯抽采难度也进一步增大。通过多年的试验研究，我国也逐渐形成了一套适合我国煤矿特点的井下瓦斯钻孔抽采方法和工艺。井下钻孔抽采瓦斯的效果受到钻孔直径大小、钻孔长度及钻孔周围煤体卸压范围的影响，采用常规机械钻机施工大直径钻孔存在着垮孔严重、排渣困难、成孔长度短以及钻机负荷呈几何倍数增大等技术问题，从技术和经济上都存在相当大的难度。因此，寻求一条扩大钻孔直径、增加钻孔长度和提高钻孔卸压影响范围的技术途径是非常有必要的。 

同时，随着开采深度的增加地应力逐渐增大，钻孔由于地应力作用易垮塌、堵塞，有效使用寿命不长，但是目前并没有钻孔修复的技术及装备，无法对垮塌、堵塞的钻孔进行修复。 

随着高压水射流理论与应用技术的迅速发展，国内外对高压水射流钻孔技术的研究也相当重视，并投入了大量人力、物力对高压水射流钻孔进行了理论及试验研究，一些能钻进较硬岩层的水射流钻机或水射流辅助机械钻机已研制成功，并在各类工程应用中得到了越来越多的认可。 

在瓦斯抽采钻孔、扩孔方面，针对突出煤层透气性低、预抽效果差的特点，在施工完钻孔后，采用高压水射流扩孔技术进行扩孔，即利用可喷出高压水射流、又能自行旋转的扩孔射流器对钻孔周围的煤体进行旋转切割，同时通过高压扩孔钻杆沿钻孔轴向方向移动形成对整个钻孔的扩孔。钻孔直径扩大后，可增加煤层的暴露面积，增大了钻孔的卸压范围，加大钻孔的影响半径，增加钻孔抽采瓦斯量，提高钻孔的抽采效果。因此，开展高压水射流煤层钻孔扩孔技术及装备的研究，对增加煤矿井下瓦斯的抽采量，降低煤矿内的甲烷含量，减少瓦斯事故发生，提高煤矿安全生产水平以及大气环境保护方面具有重大的现实意义。 

美国、澳大利亚和日本等发达国家对高压水射流煤层钻孔扩孔技术进行了长期研究，技术水平相对较高，但他们的高压水射流装备在国内复杂的煤层地质条件下也不能得到很好应用，且高压水射流煤层钻孔扩孔的喷嘴组合、钻头旋转、钻孔排渣方面仍需进一步优化完善。 

在我国，20世纪80 年代高压水射流钻机的研究为以后在煤层中钻水平长孔奠定了理论和实践基础，虽然这些试验中取得的最长孔仅为42m，但经研究分析表明应用高压水射流技术钻长孔的潜力很大。 

现有煤矿井下钻孔设备为各种型号的钻机，其原理是通过钻杆旋转，驱动钻头旋转钻进。钻进时，当前段钻杆钻进后，需要及时逐级接上后段钻杆，接杆时钻机必须停止钻进，退出时仍然需要逐节卸下，因此现有钻机的钻进效率均较低。虽然近年来在石油行业出现了连续油管技术，将连续油管送入注入头，由注入头将连续油管送入几千米的石油钻井中，高压水通过连续油管进行井下作业。但由于具有以下的特点而无法用在煤矿井下：（1）方向不可调节，一律是向下的，不能适应矿井下向多方向打孔的需要；（2）设备分布分散，基座、滚筒、注入头等呈分散布置，占地面积庞大，难以适应井下狭小空间的使用场合。 

发明内容

本发明提供了一种结构紧凑、可调节煤矿井下成孔高度与方向、工作稳定和安全可靠的矿用水力作业机。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种矿用水力作业机，包括主机、执行台、清水泵站、液压泵站和开关柜，执行台内安装有挠性钢管控制仪和高压水控制仪，主机通过油管与挠性钢管控制仪相连、通过水管与高压水控制仪相连，挠性钢管控制仪通过油管与液压泵站相连，高压水控制仪通过水管与清水泵站相连，执行台、清水泵站和液压泵站分别通过动力电缆与开关柜电连接。