[发明专利]一种气力控制型单翼煤层机械造穴装置及其造穴方法

权利要求书

1.一种气力控制型单翼煤层机械造穴装置的造穴方法，造穴装置包括钻具主体(1)、主钻头(2)、螺纹接头(11)，钻具主体(1)的前端安装主钻头(2)，钻具主体(1)的后端安装螺纹接头(11)，钻具主体(1)为中空结构，在钻具主体(1)中安装有环形中空圆柱销(7)且环形中空圆柱销(7)与钻具主体(1)的中心线垂直，扩孔刀(3)可旋转地安装在环形中空圆柱销(7)的前侧，在钻具主体(1)前部的管道侧壁上开设有可供扩孔刀(3)旋进旋出的长条形通孔；

其特征在于，在环形中空圆柱销(7)内设置有气水软管(8)，以环形中空圆柱销(7)的中心线为基准，沿中心线向前在扩孔刀(3)上设置有供水气流流通的水气通道Ⅱ(6)，沿中心线向后设置有水气通道Ⅰ(5)，水气通道Ⅰ(5)向后与螺纹接头(11)相连通，水气通道Ⅰ(5)向前依次与气水软管(8)、水气通道Ⅱ(6)连通；

在扩孔刀(3)尾端中心轴线处焊接有连接杆(10)，所述连接杆(10)可移动地安装在转动调节装置(4)内部；所述转动调节装置(4)包括J形主体(4.1)，J形主体(4.1)内部为中空结构，J形主体(4.1)上表面中心处设置有J形槽(4.4)，J形槽(4.4)内设置有J形弹簧(4.2)，J形弹簧(4.2)的一端与J形槽(4.4)内腔相连接，J形弹簧(4.2)的另一端与连接杆(10)固定，在J形主体(4.1)上靠近连接杆(10)的端部设置有水气孔(4.3)，水气孔(4.3)与水气分支通道(9)连通；所述水气分支通道(9)与水气通道Ⅰ(5)相连通，其中经水气分支通道(9)流出的水流压力能够调节；

所述造穴方法包括以下步骤：

①在钻具主体(1)的尾部安装水尾提供高压水流，高压水流的第一路经过水气通道Ⅰ(5)依次流向气水软管(8)和水气通道Ⅱ(6)，经扩孔刀(3)顶端流出，为扩孔刀(3)提供高压水流；高压水流的第二路经过水气通道Ⅰ(5)依次流经水气分支通道(9)和水气孔(4.3)，最后流至转动调节装置(4)内部，此时水气分支通道(9)的水流压力使J形弹簧(4.2)产生少量的压缩变形，扩孔刀(3)张开一定的角度α，由于J形弹簧(4.2)的压缩变形量较小，不能够使扩孔刀(3)旋出钻具主体(1)，此时钻具用作普通钻头正常进行的钻孔作业；

②当钻具主体(1)钻至扩孔阶段时，增大水气分支通道(9)的高压水流压力，连接杆(10)在高压水流的作用下沿着J形槽(4.4)滑动，带动J形弹簧(4.2)压缩，J形弹簧(4.2)压缩形变量增大，扩孔刀(3)张开的角度α增大；调节水气分支通道(9)的高压水流压力值，改变J形弹簧(4.2)压缩变形量，控制扩孔刀(3)的开闭角度α，当扩孔刀(3)张开至所需角度α时，保持水流压力不变，进行该角度α下的扩孔作业；

③扩孔作业结束后，减小水气分支通道(9)的高压水流压力，连接杆(10)在J形弹簧(4.2)的弹力作用下恢复原位，此时钻具可用作普通钻头继续钻进或退钻。

2.根据权利要求1所述的一种气力控制型单翼煤层机械造穴装置的造穴方法，其特征在于，连接杆(10)包括连接杆主体(10.1)，连接杆主体(10.1)两侧设置有U形凹槽(10.2)，连接杆主体(10.1)尾端设置有J形尾翼(10.3)，J形尾翼(10.3)截面呈T形。

3.根据权利要求2所述的一种气力控制型单翼煤层机械造穴装置的造穴方法，其特征在于，J形尾翼(10.3)与在J形槽(4.4)相适配。