[发明专利]一种水力压裂用钻孔割缝一体化装置及方法

说明书

本申请提供了一种水力压裂用钻孔割缝一体化装置及方法，涉及煤矿开采技术领域，用于在动力机构作用下进行钻孔或割缝，包括本体、钻头、切割刀体、驱动件。本体上设有切割刀体收纳部，在本体上与切割刀体收纳部相对应的位置处设有供切割刀体的刃部伸出本体的开口部；钻头设在本体上，在钻头上设有用于钻孔的切削端；切割刀体设在切割刀体收纳部中，在切割刀体上设有用于在钻头所钻的孔的侧壁进行割缝的刃部；驱动件与切割刀体相连接，以驱动所述切割刀体移动使切割刀体的刃部从开口部伸出本体。该一体化装置在不改变原钻孔工艺的情况下，能够一次钻进就完成钻孔工序和割缝工序，使用方便、性能可靠，降低了现场施工人员的作业强度。

技术领域

本申请涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种水力压裂用钻孔割缝一体化装置及方法。

背景技术

我国煤炭资源赋存丰富，煤层赋存条件复杂，属于坚硬难垮顶板的煤层约占1/3，且分布在50％以上的矿区；随着综合机械化采煤技术的普及，有超过40％的综采工作面顶板属于来压强烈的坚硬难垮顶板，特别是有薄层直接顶的坚硬顶板工作面分布更广。定向水力压裂自1983年开始在煤矿坚硬难以冒落顶板中试验应用以来，目前已形成了比较完善的技术装备和工艺规范。随着综合机械化采煤技术在坚硬难以冒落顶板工作面的推广应用，以及矿山企业高产高效的需要，坚硬顶板的软化卸压显得尤为迫切。坚硬顶板的意外不可控崩落会造成巨大危害，破坏设备和巷道，给施工人员带来危险。在具有冲击地压和煤与瓦斯突出倾向的煤层中回采煤炭时，这类顶板的悬顶增大了煤层边缘部分的应力，甚至引发瓦斯动力现象。近年来，坚硬难以冒落顶板定向水力压裂切顶卸压技术在矿区得到了应用。该技术可实现坚硬顶板的连续均匀软化卸压，定向精准，切顶到位，现场实施速度快、定向裂缝连续完整、切顶卸压效果充分可靠。顶板定向水力压裂首先通过人工方法在顶板中制造导向裂缝，然后采用水力压裂的方式使裂纹扩展，达到降低顶板整体强度和冲击性的目的。

按照导向裂缝形成方式不同可分为机械割缝、水力割缝两种形式。机械割缝依赖于切割刀具深入钻孔中进行径向割缝，水力割缝依托于高压水射流形成导向裂缝。机械割缝和水力割缝技术在现场都得以普遍使用。在机械割缝时，首先用钻头在顶板钻孔，施工完毕后退钻更换切割刀具切割裂缝。水力压裂主要工序工时测定表明，钻头更换切割刀具所用时间占总时间的60％。因此，为了提高工作效率，需对施工装置相应结构进行改进，在满足钻孔割缝的使用要求下，简化对现场设备的繁琐操作，降低施工人员的作业强度。

发明内容

为了解决现有煤炭开采过程中钻孔割缝工序复杂、耗用时间长的问题，本申请提供一种水力压裂用钻孔割缝一体化装置及方法，在不改变原钻孔工艺的情况下，能够一次钻进就完成钻孔工序和割缝工序，该装置使用方便、性能可靠，降低了现场施工人员的作业强度。

本申请解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水力压裂用钻孔割缝一体化装置，用于在动力机构作用下进行钻孔或割缝，包括本体、钻头、切割刀体、驱动件。

所述本体上设有切割刀体收纳部，在所述本体上与所述切割刀体收纳部相对应的位置处设有供切割刀体的刃部伸出所述本体的开口部。

所述钻头设在所述本体上，在所述钻头上设有用于钻孔的切削端。

所述切割刀体设在所述切割刀体收纳部中，在所述切割刀体上设有用于在所述钻头所钻的孔的侧壁进行割缝的刃部。

所述驱动件与所述切割刀体相连接，以驱动所述切割刀体移动使所述切割刀体的刃部从所述开口部伸出所述本体。

在一种具体的实施方案中，所述钻头还包括安装端；所述本体的第一端设有连接所述钻头安装端的第一连接部；所述驱动件设在所述本体内部；所述切割刀体收纳部位于所述本体内部。