CN105134112B - 煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，其采用由水箱、高压泵、高压硬管、高压软管、自进式钻头、底座、绞盘和推进机构组成的洗孔装置，对煤矿井下发生堵塞、垮塌的瓦斯抽采钻孔，利用自进式水射流的破岩能力对堵塞、垮塌部分进行破碎、冲洗，来对钻孔进行疏通、扩孔；利用自进式钻头提供的牵引力使高压软管绷直前进；并利用树脂管具有一定刚度、能传递推力特性，使自进式钻头能够在更大的范围内前进。本发明主要作用是对煤矿井下堵塞、垮塌钻孔进行疏通、扩孔，以提高瓦斯抽采效率。该方法与现有技术的方法相比，具有操作方便，能洗孔效率高等优点，主要适合在松软煤层瓦斯抽采过程中疏通堵塞的抽采钻孔时使用。

Description

煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法

技术领域

本发明属于煤矿生产领域，涉及一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，适合在低透气煤层瓦斯抽采过程中疏通堵塞的抽采钻孔时使用。

背景技术

我国高瓦斯矿井数量大，分布广，且大部分高瓦斯矿井为煤与瓦斯突出矿井。与此同时，矿井开采深度逐年递增，煤层瓦斯含量进一步增加，突出煤层数量呈增加趋势。钻孔预抽瓦斯是治理煤矿瓦斯灾害最普遍的方法之一，但突出煤层一般松软，尤其是西南地区，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。由于煤岩体强度低，瓦斯抽采钻孔成孔后，收到地应力、瓦斯应力以及采动应力场的影响，松软煤层钻孔孔壁易跨塌，钻孔易变形。当钻孔垮塌、堵塞时，瓦斯流通受阻碍，极易造成钻孔的报废，缩短钻孔使用寿命，影响抽采效果，威胁煤矿安全生产。

针对松软煤层易发生塌孔等问题，有学者提出钻孔固孔、防塌孔等解决措施，如中国专利文献CN102226389A公开的《煤矿钻孔防塌孔管网和防塌孔方法》与CN103114810A公开的《一种煤层钻孔防塌孔随钻钻进下套筒装置及钻孔方法》，但是所提出的方法在实行过程存在以下问题：改进后钻头与钻具往往结构复杂、笨重，制造成本较高，不适应煤矿井下施工现场狭窄空间，导致钻孔效率低；且仍不能完全解决钻孔的垮塌、堵塞问题。而对于煤矿中大量存在的垮塌、堵塞钻孔，现在主要采用机械钻具再次钻进抽采孔的方法解堵。CNI02312660A公告的《清孔钻具》设计了一种结构简单的机械清孔钻具，但是使用机械钻具补打钻孔不仅成本高，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。结合水射流在松软煤层增透中的成功应用，有人提出利用水射流洗孔，如CN103015898A公开的《一种矿用水力作业机》设计了一种瓦斯抽采孔水力作业机，该设计运用了高压水射流对瓦斯抽采钻孔进行了洗孔，该方法较以往机械钻头具有更高效率，但仍存在以下问题：设计的水力作业机体型庞大、难以适应井下狭小作业空间；使用的缠绕钢管硬度大、易疲劳损坏，钻进过程中容易在强制推进过程中发生卡钻、钻偏。

发明内容

本发明是针对松软煤层瓦斯抽采钻孔易垮塌、堵塞，影响瓦斯抽采效率，威胁煤矿安全生产等问题，根据煤矿的实际作业环境以及钻孔的煤岩体性质，提出利用自进式高压水射流和对动力管路的主动推进，对煤矿瓦斯垮塌、堵塞钻孔进行疏通解堵的方法。提高瓦斯抽采效率。

本发明提供以下技术方案：

本发明提出的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，采用由水箱、高压泵、高压硬管、高压软管、自进式钻头、底座、绞盘和推进机构组成的钻孔洗孔装置，步骤如下：

(1)根据垮孔、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以及导轨上推进机构支架的长短；

(2)然后将绞盘和推进机构固定在底座上，并连接好高压硬管和高压软管组成的动力管路，并连接好自进式钻头；

(3)由高压泵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；

(4)当高压水经过高压硬管前端的高压软管和自进式钻头时，自进式钻头产生高压水射流分为前射流、中射流和后射流三部分。前射流对堵塞、垮塌部分的岩石进行破碎疏通，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使高压软管绷直，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。

(5)洗孔后将高压硬管与高压软管通过推进机构和绞盘收回；

(6)洗孔后对瓦斯抽采效果进行评价，对未达到要求的，再使用洗孔装置往返几次对钻孔进行疏通、扩孔，以保证获得较好的抽采效果。

本方法用到的自进式钻头包括钻头体和钻头体的中心自激振荡喷嘴、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，在平台中心即自进式钻头轴线上设置中心自激振荡喷嘴，在平台上围绕中心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

本方法用到的推进机构包括机架、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、弹簧、蝶形螺母、管托机构、防尘罩以及相应的链接部件。

一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，两带轮之间通过异型同步齿形带连接，异型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型同步齿形带连接，通过异型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，从而实现对高压树脂管的压紧；

压紧轮轴的一端、弹簧以及弹簧盖均套在压紧杆上，蝶形螺母拧入在压紧杆上端紧抵弹簧盖，弹簧下端压在压紧轮轴上，通过调节蝶形螺母可以使压紧杆上的弹簧压缩，实现压紧带轮上下调节；

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，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以便导向轮轴通过，带有凹槽的导向轮安装导向轮轴上，两导向轮之间为高压树脂管通过的空间；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簧以保持整体导向轮轴和导向轮的平衡；

本方法所述的绞盘用于缠绕树脂管，并实现对树脂管进行自动放线和收线；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。

本发明的所述的洗孔方法具有以下特点：

①自进式钻头在软煤层中钻进时有较高的破岩效率与前进速度，洗孔效率高；自进式钻头的中喷嘴对钻头的扶正作用，能够有效防治钻头钻偏；自进式钻头为高压软管提供了一定拉力，使高压软管绷直，避免高压软管因弯曲而造成钻头钻偏；

②高压软管具有较好的柔韧性，当高压树脂硬管在推进过程中，避免了因树脂管太硬而卡住在钻孔中的情况发生；

③高压树脂硬管具有适当的硬度，能够弯曲缠绕并承受、传递一定的推力，弥补了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；树脂管内径较大，能够使高压水以较小的压力损失通过，满足自进式钻头破岩钻进所需要的水压；

④本洗孔方法在洗孔的同时能够对钻孔进行有效扩孔，提高瓦斯抽采效果；

⑤使用本洗孔方法对堵塞、垮塌的钻孔进行洗孔时，即使在对孔时存在微小的偏差，也不会造成不能洗孔的现象发生，避免了机械钻孔因难以对孔而不能洗孔的问题；

⑥使用本洗孔方法对堵塞、垮塌的钻孔进行洗孔时，因为树脂管、高压软管以及自进式钻头的直径大小比抽采孔中的瓦斯抽采管的直径小，因此，可以直接从抽采管中进入洗孔，避免再次封孔；

⑦相比机械钻具洗孔，采用本洗孔方法洗孔时，不存在钻杆的安装与收回等步骤，大大提高洗孔效率。

该方法与现有技术的方法相比，具有操作方便，能快速有效实现对堵塞、垮塌钻孔进行洗孔的目地的优点，主要适合在低透气煤层瓦斯抽采过程中疏通堵塞的抽采钻孔时使用。

附图说明

图1是洗孔装置的结构示意图；

图2是洗孔装置的自进式钻头的左视图；

图3是自进式钻头的A—A剖面图；

图4是自进式钻头的B—B剖面图；

图5是自进式钻头的中心自激振荡喷嘴剖面的放大图；

图6是自进式钻头边喷嘴偏角和张角的示意图；

图7是推进装置的主视图(不带防尘罩)；

图8是推进装置的A—A剖面图；

图9是推进装置的B—B剖面图；

图10和图11是推进装置管托机构的正面图和E—E剖面图。

图12a和图12b是洗孔装置底座的主视图和俯视图；

图13a和图13b是洗孔装置底座上推进机构和底部支撑架的俯视图；

图14是洗孔装置绞盘的结构示意图；

图14a是图14的A-A剖面图。

附图标号说明：

1—水箱，2—高压泵，3—绞盘，4—高压硬管，5—推进机构，6—底座，7—高压软管，8—自进式钻头；

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—弹簧，5.10—弹簧盖，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—拉伸弹簧，5.25—尼龙导向轮，5.26—调节长杆，5.27—调节定位孔；

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；

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—内部空腔，8.8—上游喷嘴，8.9—自激振荡腔，8.10—下游喷嘴。

3.1—手动排线机构，3.2—高压密封水尾，3.3—辐条，3.4—绞盘挡板，3.5—绞盘中心轴，3.6—带减速机的气动马达。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述方法作进一步说明。

本发明主要作用是对煤矿井下堵塞、垮塌钻孔进行疏通、扩孔，以提高瓦斯抽采效率。本发明所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔洗孔方法技术原理为：高压树脂管、高压软管、自进式钻头以及高压水射流产生装置、树脂管缠绕与推动装置在洗孔过程中配合使用。对煤矿井下发生堵塞、垮塌的瓦斯抽采钻孔，利用自进式水射流的破岩能力对堵塞、垮塌部分进行破碎、冲洗，来对钻孔进行疏通、扩孔；利用自进式钻头提供的牵引力使高压软管绷直前进；并利用树脂管具有一定刚度、能传递推力特性，使自进式钻头能够在更大的范围内前进，而高压软管则弥补了因树脂管硬度太大所导致的缺陷。同时，高压软管具有较好的柔韧性，避免了因树脂管太硬而卡住在钻孔中。

如图1所示，本方法采用由水箱(1)、高压泵(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)组成的钻孔洗孔装置对堵塞、垮塌部分进行疏通、扩孔。水箱的出水连接高压泵(2)，高压泵通过高压管与绞盘(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。

洗孔步骤如下：

(1)根据垮孔、堵塞钻孔的位置和角度，固定好底座(6)的底部支撑架，并调整底座上支撑腿和导轨的角度以及导轨上推进机构支架的长短。

(2)然后将绞盘(3)和推进机构(5)固定在底座上，并连接好高压硬管(4)和高压软管(7)动力管路，并连接好自进式钻头(8)。

(3)由高压泵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。

(4)当高压水经过高压硬管前端的高压软管和自进式钻头时，自进式钻头(8)产生高压水射流分为三部分：前射流、中射流和后射流。前射流对堵塞、垮塌部分的岩石进行破碎疏通，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使高压软管绷直，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。

(5)洗孔后将高压硬管与高压软管通过推进机构和绞盘收回。

(6)洗孔后对瓦斯抽采效果进行评价，对未达到要求的，再使用洗孔装置往返几次对钻孔进行疏通、扩孔，以保证获得较好的抽采效果。

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(4)采用高压树脂管，高压树脂管能缠绕在一定直径的绞盘(3)上，具有适当的硬度，能够弯曲缠绕并承受、传递一定的推力，且树脂管内径较大，能够使高压水以较小的压力损失通过，其前端与带有自进式钻头的高压软管(7)相连。高压软管在能够抗高压的同时具有较好的柔韧性。在自进式射流钻头提供的牵引力情况下，高压软管呈绷直状态，避免因高压软管弯曲造成钻头卡在孔中的情况发生。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。这样的前进方式洗孔效率高，并且不像机械洗孔那样易卡钻。

如图2至图6所示，本方法采用了结构独特的自进式钻头(8)，其包括钻头体和钻头体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)。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

自进式钻头(8)前部为球形，前端为一平台(8.1)，平台中心设置中心自激振荡喷嘴(8.2)，其四周均匀布置具有一定张角α和偏角β的边喷嘴(8.3)，如图12所示，对张角α和偏角β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oo＇d＇d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ce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cf定义为直线三，即为前喷嘴的实际轴线，此时将直线二和直线三在自进式钻头横截面上的投影e c＇和f c＇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。钻头中部均匀分布有在横截面中具有一定偏向角θ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θ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Φ的后部喷嘴(8.5)，如图2所示，锥角Φ是指后部喷嘴的轴线与钻头轴线的夹角。

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—1.0mm，分布半径R1为1.0mm-10.0mm，张角α在15°—30°之间，最好为25°，偏角β在60°—90°之间，最优为360°/n(n指边喷嘴个数)。分布半径R1是指边喷嘴射流出口中心到钻头轴线的距离。

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心自激振荡喷嘴(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Φ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，该锥角的选取原则是使射流的局部损失最小，加工方便。

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θ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拧紧。因此，不能太大也不能太小，

结合图5可见，中心自激振荡喷嘴(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d1的2.3～3.3倍，下游喷嘴直径d2一般为上游喷嘴直径d1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d1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。

自进式高压水射流钻头各方向的喷嘴具有以下作用：

①经中心喷嘴喷出的射流具有较大能量，在直接冲击煤壁过程中形成较深的钻孔；

②边喷嘴产生的射流与轴向方向成一定角度，使得高速喷出的射流具有较高的切向速度并产生较高的切应力，能够对前方煤壁起到打击和剥蚀效果，从而扩大钻孔，为钻头与高压软管的前进提供通道；

③经中喷嘴产生的的高速射流垂直于钻孔壁喷射，在对钻孔壁冲刷过程中，使钻头不会紧贴孔壁进行钻进，防止钻头钻偏。同时，垂直喷射的射流能够将孔壁的裂缝、裂隙充分“打开”，获得更好的抽采效果；

④经后喷嘴喷射高速射流与钻头前进方向相反、并与轴向方向应具有一定的角度，同时，后喷嘴的喷射流量应比前喷嘴的流量大。后喷嘴的主要作用包括：为钻头提供推力、牵引高压软管前进、排除钻屑以及扩孔。

本发明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(5.6)、带螺纹的压紧杆(5.8)、弹簧(5.9)、蝶形螺母(5.11)、管托机构(5.12)、防尘罩(5.21)以及相应的链接部件。

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(5.7)，均安装在机架(5.1)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(5.2)，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。

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。

压紧轮轴(5.6)的左边为圆柱传动轴，右边为空心立方体，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。

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)。通过拧紧压紧杆(5.8)上的蝶形螺母(5.11)来压紧弹簧盖(5.10)和弹簧(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。

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)、拉伸弹簧(5.24)及其他链接部件组成。调节长杆(5.26)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，这是第一级调节。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，两端各开一个孔以便导向轮轴(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)之间为高压树脂管通过的空间；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；调节长杆(5.26)的整个前端可以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，这是第二级调节。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)来实现将高压树脂管平滑地送入不同位置和倾角的钻孔中。

此外，整个推进装置用铝合金薄板防尘罩(5.21)保护，可以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。

参见图12a、图12b、图13a和图13b，本装置的底座(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)等组成。

底部支撑架(6.1)四周铰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(6.1)和推进机构支架(6.6)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。

如图14和图14a所示，本装置的绞盘(3)由绞盘挡板(3.4)、辐条(3.3)、高压密封水尾(3.2)、绞盘中心轴(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)和辐条(3.3)构成了高压硬管(4)的缠绕盘，其转动轴为绞盘中心轴(3.5)；在中心轴(3.5)的一端为高压密封水尾(3.2)，用于连接高压泵(2)的高压管路；中心轴(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)的进气量可以使绞盘(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。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以定本发明的范围，在本发明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以对其中的一些技术特征作出一些修改和变化，这些修改和变化均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，其特征在于：所述方法采用由水箱（1）、高压泵（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）组成的洗孔装置，步骤如下：

（1）根据垮孔、堵塞钻孔的位置和角度，固定好底座（6）的底部支撑架，并调整底座上支撑腿和导轨（6.2）的角度以及导轨（6.2）上推进机构支架的长短；

（2）然后将绞盘（3）和推进机构（5）固定在底座（6）上，并连接好高压硬管（4）和高压软管（7）组成的动力管路，连接好自进式钻头（8）；

（3）由高压泵（2）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；

（4）当高压水经过高压硬管前端的高压软管和自进式钻头时，自进式钻头（8）产生高压水射流分为前射流、中射流和后射流三部分；前射流对堵塞、垮塌部分的岩石进行破碎疏通，并具有一定扩孔的作用；中射流对钻头具有扶正作用，防止钻头钻偏；后射流为钻头的钻进提供自进力使高压软管绷直，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输送，从而实现对中深孔的疏通；

（5）洗孔后将高压硬管与高压软管通过推进机构和绞盘收回；

（6）洗孔后对瓦斯抽采效果进行评价，对未达到要求的，再使用洗孔装置往返几次对钻孔进行疏通、扩孔，以保证获得较好的抽采效果；

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，两带轮之间通过异型同步齿形带（5.2）连接，异型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）之间通过另一条异型同步齿形带（5.2）连接，通过异型同步齿形带（5.2）与高压硬管（4）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；

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（5.6）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，其具有调节长杆（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），“T”字形导轨（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；“T”字形导轨（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）安装在导向轮轴（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；

绞盘（3）缠绕高压硬管（4），并实现对高压硬管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方法，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）四周铰接有可折叠的附加支架（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。

3.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，其特征在于：所述自进式钻头(8)的平台（8.1）半径R2为10.5mm—4.0mm，边喷嘴（8.3）的数目为3—4个，边喷嘴直径为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(8.1)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；此时将边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，所得的边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。

4.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，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，中部喷嘴直径为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。

5.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，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)，后部喷嘴的数目为6—8个，后部喷嘴直径为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。

6.根据权利要求1所述的煤矿井下瓦斯抽采钻孔的洗孔方法，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d1的2.3~3.3倍，下游喷嘴直径d2为上游喷嘴直径d1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d1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。