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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-04-11
(45)【発行日】2023-04-19
(54)【発明の名称】水力機械的穴あけ装置、使用方法及び穴あけプロセス
(51)【国際特許分類】
E21F 7/00 20060101AFI20230412BHJP
E21B 7/28 20060101ALI20230412BHJP
【ＦＩ】
E21F7/00
E21B7/28
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022510805
(86)(22)【出願日】2021-07-19
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-20
(86)【国際出願番号】 CN2021106985
(87)【国際公開番号】W WO2022142275
(87)【国際公開日】2022-07-07
【審査請求日】2022-02-16
(31)【優先権主張番号】202011643380.2
(32)【優先日】2020-12-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】522061811
【氏名又は名称】中煤科工集団沈陽研究院有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＣＣＴＥＧ ＳＨＥＮＹＡＮＧ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１１，Ｂｉｎｈｅ Ｒｏａｄ，Ｓｈｅｎｆｕ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ Ｚｏｎｅ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１３１２２，Ｃｈｉｎａ
(74)【代理人】
【識別番号】110000291
【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】仇 海生
(72)【発明者】
【氏名】趙 洪瑞
(72)【発明者】
【氏名】曹 ▲ヤオ▼林
(72)【発明者】
【氏名】徐 成
(72)【発明者】
【氏名】王 貝
(72)【発明者】
【氏名】曲 暁明
(72)【発明者】
【氏名】石 磊
(72)【発明者】
【氏名】楊 春麗
(72)【発明者】
【氏名】李 向前
(72)【発明者】
【氏名】王 立東
(72)【発明者】
【氏名】賈 艶武
(72)【発明者】
【氏名】倪 ▲興▼
(72)【発明者】
【氏名】董 全
【審査官】五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０９１９５２５８（ＣＮ，Ｕ）
【文献】中国特許出願公開第１１１６２２６７５（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１１２５５３８１（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０４２７８９５２（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開平０６－３４６６７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０４３４０４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｆ １／００－１７／１８
Ｅ２１Ｂ １／００－４９／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水力機械的穴あけ装置であって、切断体、移動ブロック、ピストンロッド、ピストン、シームレス鋼管、ガイド切替弁、第１シリンダ胴、第２シリンダ胴及びリターンスプリングを備え、切断体はガイドヒンジ軸、中空円筒を備える切断体ケーシング、切断体コネクタ、並びに２組の前切断アーム及び後切断アームを備え、前記移動ブロックは切断体ケーシング内の末端に取り付けられ、移動ブロックは切断体ケーシングの中空円筒の中心線に沿って直線に移動することができ、２組の前切断アーム及び後切断アームはそれぞれ切断体ケーシングの対向両側に位置し、移動ブロックは後切断アームの末端にヒンジで連結され、前記後切断アームの前端と前切断アームの後端はガイドヒンジ軸によりヒンジで連結され、前記第２シリンダ胴は固定スリーブ、支持エンドカバー及び第２シリンダ胴ケーシングを備え、第２シリンダ胴ケーシングの前端は切断体ケーシングの後端に突合せ接続され、支持エンドカバーは第２シリンダ胴ケーシング内の前段に固定して取り付けられ、固定スリーブは第２シリンダ胴ケーシング内の後端に設置され、前記ピストンロッドは第２シリンダ胴ケーシング内に置かれ、ピストンロッドの末端はピストンに固定して接続され、ピストンロッドの前段は支持エンドカバーを通って移動ブロックに固定して接続され、前記シームレス鋼管はピストンロッド及び切断体の内部に挿着され、且つシームレス鋼管の前端は切断体の前端に延在し、シームレス鋼管の後端は第２シリンダ胴の後端に延在し、前記リターンスプリングはピストンロッドの外部に套設され、リターンスプリングの前段は支持エンドカバーの後端面に当接され、リターンスプリングの後端はピストンの前端面に当接され、ガイド切替弁は第１シリンダ胴内に取り付けられ、第１シリンダ胴の前端は第２シリンダ胴の末端に突合せ接続され、ガイド切替弁の２つの排水口はそれぞれシームレス鋼管の末端及びピストンの後端と空間的に連通し、
第１状態において、外部圧力水はガイド切替弁によりシームレス鋼管に水の流れを送り出し、外部圧力水の圧力が閾値に達した後、第２状態となり、第２状態において、ガイド切替弁から送り出された圧力水はピストン、ピストンロッド及び移動ブロックを推進して前へ同期して移動させ、前切断アーム及び後切断アームをそのヒンジ連結箇所に沿って折り畳んで切断体ケーシングから突出させることを特徴とする水力機械的穴あけ装置。
【請求項2】
前記前切断アーム及び後切断アームの外表面に合金ビットが取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の水力機械的穴あけ装置。
【請求項3】
前記切断体内部のシームレス鋼管の外壁にはスラグを排出し、炭壁を弱体化し、切断アームを洗浄するためのジェットホールが開設されることを特徴とする請求項１に記載の水力機械的穴あけ装置。
【請求項4】
前記ガイド切替弁は弁スプール、スプリング、弁カバー及び弁カバー導水孔を備え、弁カバーと第１シリンダ胴との間に隙間が形成され、弁スプールは弁カバー内に位置し且つ弁カバーに沿って軸方向に摺動することができ、弁スプールに弁カバー低圧孔及び弁カバー高圧孔が設けられ、スプリングの両端はそれぞれ弁スプールの前段及び弁カバー内に当接され、弁カバー内に弁キャビティを有し、弁カバー導水孔は弁カバーの前端に位置し、第１状態において、前記弁スプールは移動せず、弁カバー高圧孔は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔は弁キャビティ、弁カバー導水孔を介してシームレス鋼管と連通し、第２状態において、弁スプールは軸方向に移動し、弁カバー低圧孔と弁カバー高圧孔は同時に導通し、弁カバー高圧孔は弁キャビティ、弁カバー及び第１シリンダ胴の間の隙間を通過してピストン末端の空きキャビティと連通することを特徴とする請求項１に記載の水力機械的穴あけ装置。
【請求項5】
前記ガイド切替弁は弁スプール、スプリング、弁カバー及び弁カバー導水孔を備え、弁カバーと第１シリンダ胴との間に隙間が形成され、弁スプールは弁カバー内に位置し且つ弁カバーに沿って軸方向に摺動することができ、弁スプールに弁カバー低圧孔及び弁カバー高圧孔が設けられ、スプリングの両端はそれぞれ弁スプールの前段及び弁カバー内に当接され、弁カバー内に弁キャビティを有し、弁カバー導水孔は弁カバーの前端に位置し、固定スリーブに固定スリーブ一方向弁孔が設けられ、第１状態において、前記弁スプールは移動せず、弁カバー高圧孔は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔は弁キャビティ、弁カバー導水孔を介してシームレス鋼管と連通し、第２状態において、弁スプールは軸方向に移動し、弁カバー低圧孔は閉じられ、弁カバー高圧孔は導通し、弁キャビティ、弁カバー及び第１シリンダ胴の間の隙間を通過してピストン末端の空きキャビティと連通し、且つ弁カバー高圧孔は固定スリーブ一方向弁孔を介してシームレス鋼管の末端と連通することを特徴とする請求項１に記載の水力機械的穴あけ装置。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載の水力機械的穴あけ装置を使用する水力機械的穴あけ装置の使用方法であって、ステップ１１において、所定寸法の合金ビットを切断体の前端に接続し、第１シリンダ胴の後端をドリルパイプに接続し、末段ドリルパイプを高圧ゴム管により除濁水ポンプ場に接続し
ステップ１２において、除濁水ポンプ場を起動して注水し、水圧を切断体の開き閾値より小さく制御し、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブ、シームレス鋼管により合金ビットに注水し、更に掘削システムを利用して石炭内に施工して所定寸法でボーリングし、
ステップ１３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を所定の穴あけ位置に押し込み、掘削システムを利用して水力機械装置を駆動して回転させるとともに、除濁水ポンプ場の注水圧力を上げて切断体の開き閾値を超えさせ、合金ビットに注水してスラグを排出するとともに、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブにより第２シリンダ胴内に高圧水を注入してピストンに作用し、ピストンロッドを駆動して第２シリンダ胴に沿って軸方向に移動させ、移動ブロックを駆動して切断体ケーシングに沿って軸方向に移動させ、更に前切断アーム、後切断アームを駆動して開かせ、切断体を徐々に開かせて炭壁を回転して切断し、
ステップ１４において、所定位置の穴あけを完了した後、除濁水ポンプ場の注水圧力を下げて切断体の開き閾値より小さくし、ピストンがリターンスプリングの作用によって初期位置に戻って、切断体を駆動して戻させ、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を次の所定の穴あけ位置に押し込み、上記ステップを繰り返し、炭層の複数セグメントの穴あけ・浸透率向上を完了することを特徴とする水力機械的穴あけ装置の使用方法。
【請求項7】
請求項１～５のいずれか１項に記載の水力機械的穴あけ装置を使用する水力機械的穴あけプロセスであって、ステップ２１において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において所定深さまで掘削させ、
ステップ２２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、孔底での切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ２３において、石炭の硬度に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ１移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ２４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へＬ２移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ２５において、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４を繰り返し、後退式セグメント化長距離穴あけを完了することを特徴とする水力機械的穴あけプロセス。
【請求項8】
請求項１～５のいずれか１項に記載の水力機械的穴あけ装置を使用する水力機械的穴あけプロセスであって、ステップ３１において、炭層の埋蔵特徴に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において孔底から孔口方向へＬ１移動させ、
ステップ３２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ３３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ１移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ３４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へ２Ｌ１＋Ｌ２長さ移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ３５において、ステップ３２、ステップ３３、ステップ３４を繰り返し、前進式セグメント化長距離穴あけを完了することを特徴とする水力機械的穴あけプロセス。
【請求項9】
請求項１～５のいずれか１項に記載の水力機械的穴あけ装置を使用する水力機械的穴あけプロセスであって、ステップ４１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ４２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ３移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式連続穴あけ孔洞を形成し、
ステップ４３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断アームをリターンスプリングの作用によって戻し、前進式連続長距離穴あけを完了することを特徴とする水力機械的穴あけプロセス。
【請求項10】
請求項１～５のいずれか１項に記載の水力機械的穴あけ装置を使用する水力機械的穴あけプロセスであって、ステップ５１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけする、
ステップ５２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ３移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式連続穴あけ孔洞を形成する、
ステップ５３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、後退式連続穴あけを完了することを特徴とする水力機械的穴あけプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は炭層の浸透率向上の技術分野に属し、特に水力機械的穴あけ装置、使用方法及び穴あけプロセスである。
【背景技術】
【0002】
我が中国のほとんどの鉱区の炭層は高ガス低浸透率炭層に属し、炭質が柔らかく且つ浸透率が低く、炭層の浸透率は炭鉱ガス抜き及び利用の効率を直接決めるため、低浸透率炭層の炭層ガス抜きが困難であるという問題を解決することは、炭鉱の安全生産を確保し、炭層ガスの生産性及び利用率を高める重要な一環となっている。低浸透率炭層の浸透率を高め、炭層ガスを増産する技術及び設備の研究開発は、非常に困難で緊急の課題となっており、従って、ガス抜きが困難な炭層の坑内浸透率向上の重要な技術及び設備の研究開発は解決を急ぐ重要な課題となっている。
【0003】
炭層の機械的穴あけとは、炭層ボーリング又は炭層間ボーリングによって石炭の内部に入って、機械ビットの可変径拡孔方式を用いて大量の石炭を切断して排出し、若干の直径のより大きな洞室を形成し、石炭に一定の圧力解放・ガス排出領域を形成することを意味する。該措置は、穴あけ過程において大量の柔らかい石炭を粉砕して排出し、石炭の地核の応力を低減する役割を果たす一方、炭層に形成された洞穴によって炭層の露出面積を増加させ、且つ洞室の周囲に巨大なスリット網を形成し、ガス輸送及び抜きに広い空間を提供し、炭層の浸透率を改善し、ガス抜き効率及びガス抜き量を効果的に向上させることができる。
【0004】
水力穿孔穴あけに比べて、機械的穴あけ技術は穴あけ速度が速く、寸法が安定化し、管理しやすいという利点を有し、低浸透率炭層を圧力解放して浸透率を高める有効方式である。現在の機械的穴あけ装置技術はボーリングマシンの推力によりビットの径変更を実現する場合が多く、一部の装置は水力の作用によってビットの径変更を実現できるが、伝動構造及び切断アームの安定性が比較的低く、且つ伝動構造により制限されて孔口から孔底への一方向拡孔穴あけしか実現できず、拡孔効率が比較的低く、刃が引っ掛かりやすい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記問題を解決するために、本発明に係る水力機械的穴あけ装置は上記背景で言及した問題を解決することができ、該装置は１回で孔を形成し、穴あけ寸法を管理しやすく、構造の安定性が高く、ビットが引っ掛かりにくく、切断アームを容易に取り替えることができ、効率が高いという利点を有し、且つ前進式及び後退式の２種類の穴あけニーズを同時に満たすことができる。本発明は更に該機械的穴あけ装置の使用方法及び該水力機械的穴あけ装置を用いる穴あけプロセスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を実現するために、本発明が用いる技術案は以下のとおりである。
【0007】
１番目の技術案においては、水力機械的穴あけ装置であって、切断体、移動ブロック、ピストンロッド、ピストン、シームレス鋼管、ガイド切替弁、第１シリンダ胴、第２シリンダ胴及びリターンスプリングを備え、切断体はガイドヒンジ軸、切断体ケーシング、切断体コネクタ、並びに２組の前切断アーム及び後切断アームを備え、前記移動ブロックは切断体ケーシング内の末端に取り付けられ、移動ブロックは切断体ケーシングに直線に移動することができ、２組の前切断アーム及び後切断アームはそれぞれ切断体ケーシングの対向両側に位置し、移動ブロックは後切断アームの末端にヒンジで連結され、前記後切断アームの前端と前切断アームの後端はガイドヒンジ軸によりヒンジで連結され、前切断アームの後端は切断体ケーシングの前部にヒンジで連結され、前記第２シリンダ胴は固定スリーブ、支持エンドカバー及び第２シリンダ胴ケーシングを備え、第２シリンダ胴ケーシングの前端は切断体ケーシングの後端に突合せ接続され、支持エンドカバーは第２シリンダ胴ケーシング内の前段に固定して取り付けられ、固定スリーブは第２シリンダ胴ケーシング内の後端に設置され、前記ピストンロッドは第２シリンダ胴ケーシング内に置かれ、ピストンロッドの末端はピストンに固定して接続され、ピストンロッドの前段は支持エンドカバーを通って移動ブロックに固定して接続され、前記シームレス鋼管はピストンロッド及び切断体の内部に挿着され、且つシームレス鋼管の前端は切断体の前端に延在し、シームレス鋼管の後端は第２シリンダ胴の後端に延在し、前記リターンスプリングはピストンロッドの外部に套設され、リターンスプリングの前段は支持エンドカバーの後端面に当接され、リターンスプリングの後端はピストンの前端面に当接され、ガイド切替弁は第１シリンダ胴内に取り付けられ、第１シリンダ胴の前端は第２シリンダ胴の末端に突合せ接続され、ガイド切替弁の２つの排水口はそれぞれシームレス鋼管の末端及びピストンの後端と空間的に連通し、
第１状態において、前記外部圧力水はガイド切替弁によりシームレス鋼管に水の流れを送り出し、外部圧力水の圧力が閾値に達した後、第２状態となり、第２状態において、ガイド切替弁から送り出された圧力水はピストン、ピストンロッド及び移動ブロックを推進して前へ同期して移動させ、前切断アーム及び後切断アームをそのヒンジ連結箇所に沿って折り畳んで切断体ケーシングから突出させる。
第１状態において、前記外部圧力水はガイド切替弁によりシームレス鋼管に水の流れを送り出し、外部圧力水の圧力が閾値に達した後、第２状態となり、第２状態において、ガイド切替弁から送り出された圧力水はピストン、ピストンロッド及び移動ブロックを推進して前へ同期して移動させ、前切断アーム及び後切断アームをそのヒンジ連結箇所に沿って折り畳んで切断体ケーシングから突出させる。
【0008】
１番目の技術案においては、好ましくは、前記前切断アーム及び後切断アームの外表面に合金ビットが取り付けられる。
【0009】
１番目の技術案においては、好ましくは、前記切断体内部のシームレス鋼管の外壁にはスラグを排出し、炭壁を弱体化し、切断アームを洗浄するためのジェットホールが開設される。
【0010】
１番目の技術案においては、好ましくは、前記ガイド切替弁は弁スプール、スプリング、弁カバー及び弁カバー導水孔を備え、弁カバーと第１シリンダ胴との間に隙間が形成され、弁スプールは弁カバー内に位置し且つ弁カバーに沿って軸方向に摺動することができ、弁スプールに弁カバー低圧孔及び弁カバー高圧孔が設けられ、スプリングの両端はそれぞれ弁スプールの前段及び弁カバー内に当接され、弁カバー内に弁キャビティを有し、弁カバー導水孔は弁カバーの前端に位置し、第１状態において、前記弁スプールは移動せず、弁カバー高圧孔は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔は弁キャビティ、弁カバー導水孔を介してシームレス鋼管と連通し、第２状態において、弁スプールは軸方向に移動し、弁カバー低圧孔と弁カバー高圧孔は同時に導通し、弁カバー高圧孔は弁キャビティ、弁カバー及び第１シリンダ胴の間の隙間を通過してピストン末端の空きキャビティと連通する。
【0011】
１番目の技術案においては、好ましくは、前記ガイド切替弁は弁スプール、スプリング、弁カバー及び弁カバー導水孔を備え、弁カバーと第１シリンダ胴との間に隙間が形成され、弁スプールは弁カバー内に位置し且つ弁カバーに沿って軸方向に摺動することができ、弁スプールに弁カバー低圧孔及び弁カバー高圧孔が設けられ、スプリングの両端はそれぞれ弁スプールの前段及び弁カバー内に当接され、弁カバー内に弁キャビティを有し、弁カバー導水孔は弁カバーの前端に位置し、固定スリーブに固定スリーブ一方向弁孔が設けられ、第１状態において、前記弁スプールは移動せず、弁カバー高圧孔は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔は弁キャビティ、弁カバー導水孔を介してシームレス鋼管と連通し、第２状態において、弁スプールは軸方向に移動し、弁カバー低圧孔は閉じられ、弁カバー高圧孔は導通し、弁キャビティ、弁カバー及び第１シリンダ胴の間の隙間を通過してピストン末端の空きキャビティと連通し、且つ弁カバー高圧孔は固定スリーブ一方向弁孔を介してシームレス鋼管の末端と連通する。
【0012】
２番目の技術案においては、水力機械的穴あけ装置の使用方法であって、１番目の技術案における水力機械的穴あけ装置を使用し、
ステップ１１において、所定寸法の合金ビットを切断体の前端に接続し、第１シリンダ胴の後端をドリルパイプに接続し、末段ドリルパイプを高圧ゴム管により除濁水ポンプ場に接続し、
ステップ１２において、除濁水ポンプ場を起動して注水し、水圧を切断体の開き閾値より小さく制御し、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブ、シームレス鋼管により合金ビットに注水し、更に掘削システムを利用して石炭内に施工して所定寸法でボーリングし、
ステップ１３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を所定の穴あけ位置に押し込み、掘削システムを利用して水力機械装置を駆動して回転させるとともに、除濁水ポンプ場の注水圧力を上げて切断体の開き閾値を超えさせ、合金ビットに注水してスラグを排出するとともに、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブにより第２シリンダ胴内に高圧水を注入してピストンに作用し、ピストンロッドを駆動して第２シリンダ胴に沿って軸方向に移動させ、移動ブロックを駆動して切断体ケーシングに沿って軸方向に移動させ、更に前切断アーム、後切断アームを駆動して開かせ、切断体を徐々に開かせて炭壁を回転して切断し、
ステップ１４において、所定位置の穴あけを完了した後、除濁水ポンプ場の注水圧力を下げて切断体の開き閾値より小さくし、ピストンがリターンスプリングの作用によって初期位置に戻って、切断体を駆動して戻させ、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を次の所定の穴あけ位置に押し込み、上記ステップを繰り返し、炭層の複数セグメントの穴あけ・浸透率向上を完了する。
ステップ１１において、所定寸法の合金ビットを切断体の前端に接続し、第１シリンダ胴の後端をドリルパイプに接続し、末段ドリルパイプを高圧ゴム管により除濁水ポンプ場に接続し、
ステップ１２において、除濁水ポンプ場を起動して注水し、水圧を切断体の開き閾値より小さく制御し、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブ、シームレス鋼管により合金ビットに注水し、更に掘削システムを利用して石炭内に施工して所定寸法でボーリングし、
ステップ１３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を所定の穴あけ位置に押し込み、掘削システムを利用して水力機械装置を駆動して回転させるとともに、除濁水ポンプ場の注水圧力を上げて切断体の開き閾値を超えさせ、合金ビットに注水してスラグを排出するとともに、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁、固定スリーブにより第２シリンダ胴内に高圧水を注入してピストンに作用し、ピストンロッドを駆動して第２シリンダ胴に沿って軸方向に移動させ、移動ブロックを駆動して切断体ケーシングに沿って軸方向に移動させ、更に前切断アーム、後切断アームを駆動して開かせ、切断体を徐々に開かせて炭壁を回転して切断し、
ステップ１４において、所定位置の穴あけを完了した後、除濁水ポンプ場の注水圧力を下げて切断体の開き閾値より小さくし、ピストンがリターンスプリングの作用によって初期位置に戻って、切断体を駆動して戻させ、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を次の所定の穴あけ位置に押し込み、上記ステップを繰り返し、炭層の複数セグメントの穴あけ・浸透率向上を完了する。
【0013】
３番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、１番目の技術案における水力機械的穴あけ装置を使用し、
ステップ２１において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において所定深さまで掘削させる、
ステップ２２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、孔底での切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ２３において、石炭の硬度に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ１移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ２４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へＬ２移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ２５において、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４を繰り返し、後退式セグメント化長距離穴あけを完了する。
ステップ２１において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において所定深さまで掘削させる、
ステップ２２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、孔底での切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ２３において、石炭の硬度に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ１移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ２４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へＬ２移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ２５において、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４を繰り返し、後退式セグメント化長距離穴あけを完了する。
【0014】
４番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、１番目の技術案における水力機械的穴あけ装置を使用し、
ステップ３１において、炭層の埋蔵特徴に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において孔底から孔口方向へＬ１移動させ、
ステップ３２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ３３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ１移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ３４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へ２Ｌ１＋Ｌ２長さ移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ３５において、ステップ３２、ステップ３３、ステップ３４を繰り返し、前進式セグメント化長距離穴あけを完了する。
ステップ３１において、炭層の埋蔵特徴に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱の予約長さＬ２を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、水力機械的穴あけ装置を駆動して炭層又は岩層において孔底から孔口方向へＬ１移動させ、
ステップ３２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ３３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ１移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式長距離穴あけ孔洞を形成し、
ステップ３４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口方向へ２Ｌ１＋Ｌ２長さ移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ３５において、ステップ３２、ステップ３３、ステップ３４を繰り返し、前進式セグメント化長距離穴あけを完了する。
【0015】
５番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、１番目の技術案における水力機械的穴あけ装置を使用し、
ステップ４１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ４２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ３移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式連続穴あけ孔洞を形成し、
ステップ４３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、前進式連続長距離穴あけを完了する。
ステップ４１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ４２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔口から孔底方向へＬ３移動させ、切断体が前進過程において炭壁を切削し、前進式連続穴あけ孔洞を形成し、
ステップ４３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、前進式連続長距離穴あけを完了する。
【0016】
６番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、１番目の技術案における水力機械的穴あけ装置を使用し、
ステップ５１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ５２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ３移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式連続穴あけ孔洞を形成し、
ステップ５３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、後退式連続穴あけを完了する。
ステップ５１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より大きくし、切断体の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ５２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置を駆動して孔底から孔口方向へＬ３移動させ、切断体が後退過程において炭壁を切削し、後退式連続穴あけ孔洞を形成し、
ステップ５３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置の切断体の開き閾値より小さくし、切断体をリターンスプリングの作用によって戻し、後退式連続穴あけを完了する。
【発明の効果】
【0017】
本発明を用いる有益な効果は以下のとおりである。
【0018】
従来技術に比べて、本発明は高圧水を動力源とし、ガイド弁制御及びピストン伝動の方式を用いて、ヒンジ連結構造の機械切断体をボアホールの所定位置で広げ、１回で孔を形成し、連続して穴あけし、ボアホールの内部で複数セグメントの大直径孔洞を形成することが実現され、従来の水力穿孔技術に比べて、穴あけ半径が大きく、寸法が安定化し、穴あけ速度が速いという利点を有し、従来の機械的穴あけに比べて、構造的強度が大きく、前進式及び後退式の２種類の連続又はセグメント化穴あけニーズを同時に満たすことができ、穴あけ効率が高く、切断アームを容易に取り外して取り替えることができるという利点を有する。ボアホールの浸透率向上・圧力解放範囲を広げ、人工作業負荷を低減し、ドリルの機械的損失を低減するのであり、鉱坑ガスの管理レベルを向上させ、炭鉱の安全生産を確保することに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
本技術案の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下に具体的な実施形態を参照しながら本技術案を更に詳しく説明する。これらの説明は例示的なものに過ぎず、本技術案の範囲を制限するものではないと理解されるべきである。
【0021】
実施例１
図１～図４に示すように、本実施例に係る水力機械的穴あけ装置１０１は、切断体１、移動ブロック２、ピストンロッド３、ピストン４、シームレス鋼管５、ガイド切替弁６、第１シリンダ胴７、第２シリンダ胴８及びリターンスプリング９を備え、切断体１は２つの前切断アーム１１、２つの後切断アーム１２、ガイドヒンジ軸１３、切断体ケーシング１４、切断体コネクタ１５を備え、移動ブロック２は切断体ケーシング１４内の末端に取り付けられ、移動ブロック２は切断体ケーシング１４に直線に移動することができ、移動ブロック２は後切断アーム１２の末端にヒンジで連結され、後切断アーム１２の前端と前切断アーム１１の後端はガイドヒンジ軸１３によりヒンジで連結され、前切断アーム１１の後端は切断体ケーシング１４の前部にヒンジで連結され、第２シリンダ胴８は固定スリーブ８１、支持エンドカバー８２及び第２シリンダ胴ケーシング８３を備え、第２シリンダ胴ケーシング８３の前端は切断体ケーシング１４の後端に突合せ接続され、支持エンドカバー８２は第２シリンダ胴ケーシング８３内の前段に固定して取り付けられ、固定スリーブ８１は第２シリンダ胴ケーシング８３内の後端に設置され、ピストンロッド３は第２シリンダ胴ケーシング８３内に置かれ、ピストンロッド３の末端はピストン４に固定して接続され、ピストンロッド３の前段は支持エンドカバー８２を通って移動ブロック２に固定して接続され、シームレス鋼管５はピストンロッド３及び切断体１の内部に挿着され、且つシームレス鋼管５の前端は切断体１の前端に延在し、シームレス鋼管５の後端は第２シリンダ胴８の後端に延在し、リターンスプリング９はピストンロッド３の外部に套設され、リターンスプリング９の前段は支持エンドカバー８２の後端面に当接され、リターンスプリング９の後端はピストン４の前端面に当接され、ガイド切替弁６は第１シリンダ胴７内に取り付けられ、第１シリンダ胴７の前端は第２シリンダ胴８の末端に突合せ接続され、ガイド切替弁６の２つの排水口はそれぞれシームレス鋼管５の末端及びピストン４の後端と空間的に連通し、第１状態（低圧状態）において、外部圧力水はガイド切替弁６によりシームレス鋼管５に水の流れを送り出し、外部圧力水の圧力が閾値に達した後、第２状態（高圧状態）となり、第２状態において、ガイド切替弁６から送り出された圧力水はピストン４、ピストンロッド３及び移動ブロック２を推進して前へ同期して移動させ、前切断アーム１１及び後切断アーム１２をそのヒンジ連結箇所に沿って折り畳んで切断体ケーシング１４から突出させ、図５に示される。
図１～図４に示すように、本実施例に係る水力機械的穴あけ装置１０１は、切断体１、移動ブロック２、ピストンロッド３、ピストン４、シームレス鋼管５、ガイド切替弁６、第１シリンダ胴７、第２シリンダ胴８及びリターンスプリング９を備え、切断体１は２つの前切断アーム１１、２つの後切断アーム１２、ガイドヒンジ軸１３、切断体ケーシング１４、切断体コネクタ１５を備え、移動ブロック２は切断体ケーシング１４内の末端に取り付けられ、移動ブロック２は切断体ケーシング１４に直線に移動することができ、移動ブロック２は後切断アーム１２の末端にヒンジで連結され、後切断アーム１２の前端と前切断アーム１１の後端はガイドヒンジ軸１３によりヒンジで連結され、前切断アーム１１の後端は切断体ケーシング１４の前部にヒンジで連結され、第２シリンダ胴８は固定スリーブ８１、支持エンドカバー８２及び第２シリンダ胴ケーシング８３を備え、第２シリンダ胴ケーシング８３の前端は切断体ケーシング１４の後端に突合せ接続され、支持エンドカバー８２は第２シリンダ胴ケーシング８３内の前段に固定して取り付けられ、固定スリーブ８１は第２シリンダ胴ケーシング８３内の後端に設置され、ピストンロッド３は第２シリンダ胴ケーシング８３内に置かれ、ピストンロッド３の末端はピストン４に固定して接続され、ピストンロッド３の前段は支持エンドカバー８２を通って移動ブロック２に固定して接続され、シームレス鋼管５はピストンロッド３及び切断体１の内部に挿着され、且つシームレス鋼管５の前端は切断体１の前端に延在し、シームレス鋼管５の後端は第２シリンダ胴８の後端に延在し、リターンスプリング９はピストンロッド３の外部に套設され、リターンスプリング９の前段は支持エンドカバー８２の後端面に当接され、リターンスプリング９の後端はピストン４の前端面に当接され、ガイド切替弁６は第１シリンダ胴７内に取り付けられ、第１シリンダ胴７の前端は第２シリンダ胴８の末端に突合せ接続され、ガイド切替弁６の２つの排水口はそれぞれシームレス鋼管５の末端及びピストン４の後端と空間的に連通し、第１状態（低圧状態）において、外部圧力水はガイド切替弁６によりシームレス鋼管５に水の流れを送り出し、外部圧力水の圧力が閾値に達した後、第２状態（高圧状態）となり、第２状態において、ガイド切替弁６から送り出された圧力水はピストン４、ピストンロッド３及び移動ブロック２を推進して前へ同期して移動させ、前切断アーム１１及び後切断アーム１２をそのヒンジ連結箇所に沿って折り畳んで切断体ケーシング１４から突出させ、図５に示される。
【0022】
具体的には、ガイド切替弁６の低圧出口とシームレス鋼管５は固定スリーブ８１により連通し、シームレス鋼管５は一端が固定スリーブ８１にねじ固定され、他端が固定エンドカバー１６により切断体１の中央に固定され、ガイド切替弁６の弁カバー高圧孔６８は固定スリーブ８１により第２シリンダ胴８と連通し、固定スリーブ８１は第２シリンダ胴ケーシング８３に密封固定され、前記ピストン４は第２シリンダ胴８内に位置し、且つ第２シリンダ胴８の内壁に沿って摺動することができ、前記ピストンロッド３は一端がピストン４に固定して接続され、且つ第２シリンダ胴８に貫通し、リターンスプリング９に貫通し、支持エンドカバー８２を密封貫通し、他端が移動ブロック２にベアリング接続され、前記移動ブロック２は後切断アーム１２の末端にヒンジで連結され、前記後切断アーム１２の前端と前切断アーム１１の後端はガイドヒンジ軸１３によりヒンジで連結され、前切断アーム１１の後端は切断体ケーシング１４にヒンジで連結され、前記第１シリンダ胴７は第２シリンダ胴８に固定して接続され、第２シリンダ胴８は切断体１に固定して接続され、第１シリンダ胴７の末端はテーパー継手７１によりドリルパイプに接続される。
【0023】
本実施例では、ピストンロッド３は中空ロッドであり、シームレス鋼管５の外径はピストンロッド３の内径よりやや小さく、シームレス鋼管５は移動ブロック２、切断体１の中央を貫通し、シームレス鋼管５は一端が固定スリーブ８１にねじ密封固定され、他端が切断体１の前端部に固定して接続される。
【0024】
移動ブロック２は切断体ケーシング１４の内壁に沿って軸方向に移動することができ、切断体コネクタ１５はビットにねじ接続され、リターンスプリング９は第２シリンダ胴８の内部に位置し、その両端がそれぞれピストン４及び支持エンドカバー８２に作用し、前切断アーム１１及び後切断アーム１２の外表面は合金ビットを補強することができ、切断体１の内部に位置するシームレス鋼管５の外壁の一部には、スラグを排出し、炭壁を弱体化し、切断体１を洗浄するためのジェットホールが開設される。
【0025】
図３に示すように、ガイド切替弁６は弁スプール６２、スプリング６４、弁カバー６６及び弁カバー導水孔６９を備え、弁カバー６６と第１シリンダ胴７との間に隙間が形成され、弁スプール６２は弁カバー６６内に位置し且つ弁カバー６６に沿って軸方向に摺動することができ、弁スプール６２に弁カバー低圧孔６７及び弁カバー高圧孔６８が設けられ、スプリング６４の両端はそれぞれ弁スプール６２の前段及び弁カバー６６内に当接され、弁カバー６６内に弁キャビティ６１を有し、弁カバー導水孔６９は弁カバー６６の前端に位置し、第１状態において、弁スプール６２は移動せず、弁カバー高圧孔６８は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔６７は弁キャビティ６１、弁カバー導水孔６９によりシームレス鋼管５と連通し、第２状態において、弁スプール６２は軸方向に移動し、弁カバー低圧孔６７と弁カバー高圧孔６８は同時に導通し、弁カバー高圧孔６８は弁キャビティ６１、弁カバー６６及び第１シリンダ胴７の間の隙間を通過してピストン４末端の空きキャビティと連通する。
【0026】
図４に示すように、ガイド切替弁６は弁スプール６２、サークリップ６３、スプリング６４、プラグ６５、弁カバー６６及び弁カバー導水孔６９を備え、弁カバー６６と第１シリンダ胴７との間に隙間が形成され、弁スプール６２は弁カバー６６内に位置し且つ弁カバー６６に沿って軸方向に摺動することができ、弁スプール６２に弁カバー低圧孔６７及び弁カバー高圧孔６８が設けられ、スプリング６４の両端はそれぞれ弁スプール６２の前段及び弁カバー６６内に当接され、弁カバー６６内に弁キャビティ６１を有し、弁カバー導水孔６９は弁カバー６６の前端に位置し、固定スリーブ８１に固定スリーブ一方向弁孔８４が設けられ、第１状態において、弁スプール６２は移動せず、弁カバー高圧孔６８は閉じ状態にあり、弁カバー低圧孔６７は弁キャビティ６１、弁カバー導水孔６９によりシームレス鋼管５と連通し、第２状態において、弁スプール６２は軸方向に移動し、弁カバー低圧孔６７は閉じられ、弁カバー高圧孔６８は導通し、弁キャビティ６１、弁カバー６６及び第１シリンダ胴７の間の隙間を通過してピストン４末端の空きキャビティと連通し、且つ弁カバー高圧孔６８は固定スリーブ一方向弁孔８４を介してシームレス鋼管５の末端と連通する。サークリップ６３は弁スプール６２の末端に取り付けられ、それにより弁スプール６２が後へ移動し過ぎないように制限し、プラグ６５は弁スプール内の空きキャビティの前端に取り付けられ、圧力水がスプリング６４に入ることを回避する。
【0027】
実施例２
２番目の技術案においては、水力機械的穴あけ装置の使用方法であって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ１１において、所定寸法の合金ビットを切断体１の前端に接続し、第１シリンダ胴７の後端をドリルパイプに接続し、末段ドリルパイプを高圧ゴム管により除濁水ポンプ場に接続し、
ステップ１２において、除濁水ポンプ場を起動して注水し、水圧を切断体１の開き閾値より小さく制御し、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁６、固定スリーブ８１、シームレス鋼管５により合金ビットに注水し、更に掘削システムを利用して石炭内に施工して所定寸法でボーリングし、
ステップ１３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を所定の穴あけ位置に押し込み、掘削システムを利用して水力機械装置を駆動して回転させるとともに、除濁水ポンプ場の注水圧力を上げて切断体１の開き閾値を超えさせ、合金ビットに注水してスラグを排出するとともに、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁６、固定スリーブ８１により第２シリンダ胴８内に高圧水を注入してピストン４に作用し、ピストンロッド３を駆動して第２シリンダ胴８に沿って軸方向に移動させ、移動ブロック２を駆動して切断体ケーシング１４に沿って軸方向に移動させ、更に前切断アーム１１、後切断アーム１２を駆動して開かせ、切断体１を徐々に開かせて炭壁を回転して切断し、
ステップ１４において、所定位置の穴あけを完了した後、除濁水ポンプ場の注水圧力を下げて切断体１の開き閾値より小さくし、ピストン４がリターンスプリング９の作用によって初期位置に戻って、切断体１を駆動して戻させ、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を次の所定の穴あけ位置に押し込み、上記ステップを繰り返し、炭層の複数セグメントの穴あけ・浸透率向上を完了する。
２番目の技術案においては、水力機械的穴あけ装置の使用方法であって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ１１において、所定寸法の合金ビットを切断体１の前端に接続し、第１シリンダ胴７の後端をドリルパイプに接続し、末段ドリルパイプを高圧ゴム管により除濁水ポンプ場に接続し、
ステップ１２において、除濁水ポンプ場を起動して注水し、水圧を切断体１の開き閾値より小さく制御し、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁６、固定スリーブ８１、シームレス鋼管５により合金ビットに注水し、更に掘削システムを利用して石炭内に施工して所定寸法でボーリングし、
ステップ１３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を所定の穴あけ位置に押し込み、掘削システムを利用して水力機械装置を駆動して回転させるとともに、除濁水ポンプ場の注水圧力を上げて切断体１の開き閾値を超えさせ、合金ビットに注水してスラグを排出するとともに、高圧ゴム管、水の末端、ドリルパイプ、ガイド切替弁６、固定スリーブ８１により第２シリンダ胴８内に高圧水を注入してピストン４に作用し、ピストンロッド３を駆動して第２シリンダ胴８に沿って軸方向に移動させ、移動ブロック２を駆動して切断体ケーシング１４に沿って軸方向に移動させ、更に前切断アーム１１、後切断アーム１２を駆動して開かせ、切断体１を徐々に開かせて炭壁を回転して切断し、
ステップ１４において、所定位置の穴あけを完了した後、除濁水ポンプ場の注水圧力を下げて切断体１の開き閾値より小さくし、ピストン４がリターンスプリング９の作用によって初期位置に戻って、切断体１を駆動して戻させ、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を次の所定の穴あけ位置に押し込み、上記ステップを繰り返し、炭層の複数セグメントの穴あけ・浸透率向上を完了する。
【0028】
実施例３
図５に示すように、３番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ２１において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して炭層又は岩層において所定深さまで掘削させ、
ステップ２２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、孔底での切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ２３において、石炭の硬度に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱１０２の予約長さＬ２を予め設定し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔底から孔口方向へＬ１移動させ、切断体１が後退過程において炭壁を切削し、後退式長距離穴あけ孔洞１０３を形成し、
ステップ２４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口方向へＬ２移動して次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ２５において、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４を繰り返し、後退式セグメント化長距離穴あけを完了する。
図５に示すように、３番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ２１において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して炭層又は岩層において所定深さまで掘削させ、
ステップ２２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、孔底での切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ２３において、石炭の硬度に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱１０２の予約長さＬ２を予め設定し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔底から孔口方向へＬ１移動させ、切断体１が後退過程において炭壁を切削し、後退式長距離穴あけ孔洞１０３を形成し、
ステップ２４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口方向へＬ２移動して次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ２５において、ステップ２２、ステップ２３、ステップ２４を繰り返し、後退式セグメント化長距離穴あけを完了する。
【0029】
実施例４
図６に示すように、４番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ３１において、炭層の埋蔵特徴に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱１０２の予約長さＬ２を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して炭層又は岩層において孔底から孔口方向へＬ１移動させ、
ステップ３２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ３３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口から孔底方向へＬ１移動させ、切断体１が前進過程において炭壁を切削し、前進式長距離穴あけ孔洞１０４を形成し、
ステップ３４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口方向へ２Ｌ１＋Ｌ２長さ移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ３５において、ステップ３２、ステップ３３、ステップ３４を繰り返し、前進式セグメント化長距離穴あけを完了する。
図６に示すように、４番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ３１において、炭層の埋蔵特徴に基づいてセグメントの穴あけ長さＬ１、炭柱１０２の予約長さＬ２を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して炭層又は岩層において孔底から孔口方向へＬ１移動させ、
ステップ３２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ３３において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口から孔底方向へＬ１移動させ、切断体１が前進過程において炭壁を切削し、前進式長距離穴あけ孔洞１０４を形成し、
ステップ３４において、ポンプ場の注水圧力を低圧状態に調節し、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口方向へ２Ｌ１＋Ｌ２長さ移動させて次の連続穴あけ位置に到達し、
ステップ３５において、ステップ３２、ステップ３３、ステップ３４を繰り返し、前進式セグメント化長距離穴あけを完了する。
【0030】
実施例５
図７に示すように、５番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ４１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ４２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口から孔底方向へＬ３移動させ、切断体１が前進過程において炭壁を切削し、前進式連続穴あけ孔洞１０５を形成し、
ステップ４３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、前進式連続長距離穴あけを完了する。
図７に示すように、５番目の技術案においては、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ４１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して合金ビット及び水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ４２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔口から孔底方向へＬ３移動させ、切断体１が前進過程において炭壁を切削し、前進式連続穴あけ孔洞１０５を形成し、
ステップ４３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、前進式連続長距離穴あけを完了する。
【0031】
実施例６
図８に示すように、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ５１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ５２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔底から孔口方向へＬ３移動させ、切断体１が後退過程において炭壁を切削し、後退式連続穴あけ孔洞１０６を形成し、
ステップ５３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、後退式連続穴あけを完了する。
図８に示すように、水力機械的穴あけプロセスであって、実施例１における水力機械的穴あけ装置１０１を使用し、
ステップ５１において、炭層の埋蔵特徴に基づいて連続穴あけ長さＬ３を予め設定し、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、掘削システムを利用して所定深さまで掘削した後、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して回転させ、ポンプ場の注水圧力を徐々に上げて、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より大きくし、切断体１の広げを実現し、且つ炭壁を切削して穴あけし、
ステップ５２において、掘削システムを利用して水力機械的穴あけ装置１０１を駆動して孔底から孔口方向へＬ３移動させ、切断体１が後退過程において炭壁を切削し、後退式連続穴あけ孔洞１０６を形成し、
ステップ５３において、ポンプ場の注水圧力を調節し、水圧を水力機械的穴あけ装置１０１の切断体１の開き閾値より小さくし、切断体１をリターンスプリング９の作用によって戻し、後退式連続穴あけを完了する。
【0032】
以上の内容は本発明の好適な実施例に過ぎず、当業者であれば、本技術内容の思想に基づいて具体的な実施形態及び適用範囲に対して種々の変更を行うことができ、これらの変更は本発明の構想から逸脱しない限り、いずれも本特許の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【0033】
１、切断体；
２、移動ブロック；
３、ピストンロッド；
４、ピストン；
５、シームレス鋼管；
６、ガイド切替弁；
７、第１シリンダ胴；
７１、テーパー継手；
８、第２シリンダ胴；
９、リターンスプリング；
１１、前切断アーム；
１２、後切断アーム；
１３、ガイドヒンジ軸；
１４、切断体ケーシング；
１５、切断体コネクタ；
１６、固定エンドカバー；
６１、弁キャビティ；
６２、弁スプール；
６３、サークリップ；
６４、スプリング；
６５、プラグ；
６６、弁カバー；
６７、弁カバー低圧孔；
６８、弁カバー高圧孔；
６９、弁カバー導水孔；
８１、固定スリーブ；
８２、支持エンドカバー；
８３、第２シリンダ胴ケーシング；
８４、固定スリーブ一方向弁孔；
１０１、水力機械的穴あけ装置；
１０２、炭柱；
１０３、後退式長距離穴あけ孔洞；
１０４、前進式長距離穴あけ孔洞；
１０５、前進式連続穴あけ孔洞；
１０６、後退式連続穴あけ孔洞。
２、移動ブロック；
３、ピストンロッド；
４、ピストン；
５、シームレス鋼管；
６、ガイド切替弁；
７、第１シリンダ胴；
７１、テーパー継手；
８、第２シリンダ胴；
９、リターンスプリング；
１１、前切断アーム；
１２、後切断アーム；
１３、ガイドヒンジ軸；
１４、切断体ケーシング；
１５、切断体コネクタ；
１６、固定エンドカバー；
６１、弁キャビティ；
６２、弁スプール；
６３、サークリップ；
６４、スプリング；
６５、プラグ；
６６、弁カバー；
６７、弁カバー低圧孔；
６８、弁カバー高圧孔；
６９、弁カバー導水孔；
８１、固定スリーブ；
８２、支持エンドカバー；
８３、第２シリンダ胴ケーシング；
８４、固定スリーブ一方向弁孔；
１０１、水力機械的穴あけ装置；
１０２、炭柱；
１０３、後退式長距離穴あけ孔洞；
１０４、前進式長距離穴あけ孔洞；
１０５、前進式連続穴あけ孔洞；
１０６、後退式連続穴あけ孔洞。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】