CN115874926A - 钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备及作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备及作业方法，高压水***和导轨分别安装在行走机构上，钻孔角度调节机构两端分别与行走机构和导轨铰接，推进机构两端分别与回转驱动机构和导轨连接。随着水射流工作压力的升高，滑杆向左移动与钻头内部锥形孔接触，关闭低压辅助钻进功能，继续提高压水***的工作压力，实现割缝两侧钻孔封孔和封孔中间岩体原位压裂，不同钻孔深度下可以进行岩体内多割缝的原位封孔压裂，使完整岩体压裂分割成薄板状弱化岩体强度。本发明将传统频繁进退钻具才能完成的钻孔、割缝、压裂工艺一体化集成，极大地提高了岩体压裂弱化效率，结构简单，使用方便，为机械化破碎坚硬岩体提供基础。

Description

钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备及作业方法

技术领域

本发明涉及岩体改性应用技术领域，具体为一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备及作业方法。

背景技术

在硬岩巷隧道掘进和采煤工作面过断层中，由于硬岩截割技术等因素限制，超硬岩巷隧道掘进、工作面过断层仍采用钻爆法施工，易引发瓦斯***、粉尘***、冲击地压等煤矿安全事故，且存在岩体破碎效率低、安全性差等问题。截齿式掘进机和采煤机切削破碎硬岩难度大，截割功率300kW掘进机切削强度150MPa的磨蚀性硬岩效率不足10m³/h，超硬岩破碎比能耗极低，粉尘产量大，截齿消耗量高达10把/m³，截齿式掘进机不适合超硬岩巷道掘进，截齿式采煤机不适合断层岩体机械化截割。岩石隧道掘进机TBM提供的极大推进力可以挤压破碎坚硬岩体，由于其体积大、结构复杂、移动灵活性差等，难以适用于煤矿井下巷道掘进，在硬岩隧道掘进中也存在滚刀磨损快、成本高等问题。因此，如何实现超硬岩体的机械化高效破碎已经成为岩石掘进或开采装备关键问题和难点。

水射流辅助机械钻孔不仅可以降低岩石结构强度利于坚硬岩体的快速钻进，并且水射流辅助可以降低机械截齿钻进过程中因摩擦而产生的高温，提高钻头使用寿命并降低钻孔过程中的粉尘危害。水射流原位封孔压裂技术将高压水注入岩石钻孔的割缝内，利用岩石抗压不抗拉特性实现超硬岩体压裂。目前该技术广泛应用于石油和天然气开采、煤矿坚硬顶板水力压裂控制等领域。水射流旋转割缝及封孔压裂使坚硬岩体成板状分布，大大弱化岩体的结构强度更易于后续机械破碎。原位封孔压裂技术在坚硬岩体钻孔过程中可一次性实现超远距离钻孔和不同间距的封孔压裂，将大幅度提高坚硬岩体的压裂弱化效率和效果，为坚硬岩体快速掘进和开采提供条件。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备及作业方法，结构简单、操作方便，可以降低坚硬岩体的结构强度，能够高效的实现单轴抗压强度极高的超硬岩破碎，加装钻杆可实现远距离钻孔，改变水射流工作压力不仅可进行高压割缝与压裂岩体，而且可以辅助机械钻进提高岩石钻进效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，包括行走机构、高压水***、回转驱动机构、推进机构、钻孔角度调节机构、钻孔割缝压裂装置、一级连接钻杆和导轨，所述高压水***安装在行走机构上，导轨铰接在行走机构上，钻孔角度调节机构两端分别与行走机构和导轨铰接，回转驱动机构滑动安装在导轨上，钻杆两端分别与回转驱动机构和钻孔割缝压裂装置连接，推进机构两端分别与回转驱动机构和导轨连接。

优选的，所述钻孔割缝压裂装置包括通过锥螺纹依次连接的钻头、二级连接钻杆、左侧密封钻杆、三级连接钻杆和右侧密封钻杆，旋转割缝装置环形套接在三级连接钻杆外表面，三级连接钻杆环形外表面和旋转割缝装置内表面均加工有沟槽，三级连接钻杆通过球轴承与旋转割缝装置滚动连接，三级连接钻杆内部加工割缝流道与旋转割缝装置内部倾斜流道对正安装。

进一步优选的，所述钻头内部加工锥形孔，滑杆面朝钻头的一端加工成半球形与锥形孔构成活动密封，滑杆的半球形端与锥形孔之间安装有低压大行程弹簧。

进一步优选的，所述钻头包括实心截齿和空心截齿，实心截齿和空心截齿按照2：1数量交替焊接在钻头前端面，所述空心截齿高度较低且内部流道呈锥形收缩状，按30°-90°固定焊接在钻头端面的钻进流道出口位置，经空心截齿喷出的水射流旋转冲击岩石形成环形割缝，实心截齿挤压破碎环形割缝中间的岩脊。

进一步优选的，所述左侧密封钻杆和右侧密封钻杆中心位置加工有螺纹孔，螺纹孔左侧加工三道退刀槽，右侧加工轴向阶梯孔，阀套的端面加工内六角凹槽及螺纹孔，用于安装阀套和管螺纹，封隔橡胶底部与管螺纹连接，环形退刀槽配合封隔橡胶左侧紧固件，轴向阶梯孔内部安装封隔橡胶复位弹簧以及封隔橡胶复位滑块，封隔橡胶复位滑块为U型结构，扣压于封隔橡胶复位弹簧行程末端，封隔橡胶复位滑块顶部的密封钻杆上加工方形槽，内置黄铜材质的封隔橡胶止板，其末端与封隔橡胶右侧紧固件扣压连接，封隔橡胶右侧紧固件嵌入封隔橡胶五公分，阶梯孔底部开孔尺寸小于阀套外直径，弹簧外直径尺寸与阀套内直径接近，阀芯内加工有T型流道。

进一步优选的，所述旋转割缝装置的内表面和端面均加工耐磨涂层，内部加工倾斜流道、高压喷嘴焊接在旋转割缝装置表面。

进一步优选的，所述滑杆同阀芯相同内部加工T型流道，配合低压大行程弹簧安装于二级连接钻杆内部，二级连接钻杆末端安装限位阀块。

本发明还提供一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备的作业方法，包括如下步骤：

S1：钻孔位置调节：行走机构工作使装备达到钻孔工作面，控制钻孔角度调节机构使钻孔割缝压裂装置钻头处于预定钻孔位置和角度；

S2：钻孔：先后启动高压水***、回转驱动机构和推进机构，控制高压水***输出低压水，低压水依次经滑杆内部的T型流道、锥形孔、钻孔流道及空心截齿冲击岩石，高水***辅助下回转驱动机构带动钻头旋转破碎岩石，推进机构沿一级连接钻杆轴向逐渐推进完成一定深度钻孔；

S3：割缝：钻头钻进到预定位置后，依次关闭推进机构和回转驱动机构，然后提高高压水***的输出工作压力，滑杆在高压水的推动下向左移动进一步压缩低压大行程弹簧，滑杆与钻头内部的锥形孔接触形成密封，阻止高压水经进入钻头辅助钻进，高压水***升压过程中，高压水依次进入割缝流道、倾斜流道，及高压喷嘴割缝岩石，并推动旋转割缝装置快速转动，同时高压水经阀芯、阀套以及管螺纹持续注入封隔橡胶；

S4：密封：随着压力的持续升高，封隔橡胶膨胀，右侧封隔橡胶紧固件，带动封隔橡胶止板向左移动，并压缩封隔橡胶复位弹簧，直至旋转割缝装置两侧封孔橡胶膨胀与孔壁接触形成密封空间，高压水推动阀芯向上移动压缩高压小行程弹簧，阀芯与阀套接触，关闭封隔橡胶的注水通道，右侧密封装置与左侧密封装置工作原理相同；

S5：压裂与复位：封隔橡胶膨胀完成压裂区域密封后，阀芯与阀套接触，切断封隔橡胶的注水通道，增大高压水***的工作压力，实现割缝后封隔区域岩石的原位压裂，直至检测到水射流工作压力陡升时关闭高压水***，低压大行程弹簧推动滑杆向右移动，复位至限位阀块，高压小行程弹簧推动阀芯向下移动，复位至阀芯与阶梯孔接触，打开阀套顶部的注水通道，封隔橡胶在其自身弹性收缩力及封隔橡胶复位弹簧合理作用下，恢复原状；

S6：重复步骤S2、S3、S4、S5完成不同深度钻孔割缝、封孔和压裂，使完整岩体压裂分割成薄板状弱化岩体强度，完成特定位置岩体钻孔割缝与封孔压裂后，转步骤S1更换钻孔位置或角度继续岩体弱化施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明充分运用坚硬岩体的抗压而不抗拉特性，将水射流辅助机械刀具破碎硬岩技术及水力压裂技术相结合，通过控制水射流工作压力，切换水射流辅助钻进和旋转割缝压裂坚硬岩体工序，通过水力压裂技术延伸岩体内部割缝，将坚硬岩体压裂成板状岩石，从而弱化岩体强度和抗冲击能力，大大降低岩体破碎难度，改善坚硬岩体掘进的工作条件，实现巷道或隧道坚硬岩体的机械化高效掘进，同时降低生产成本，提高钻头使用寿命，实现安全生产。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备的示意图；

图2为本发明实施例提供的钻孔割缝压裂装置示意图；

图3为本发明实施例提供的钻头三维剖视图

图4为本发明实施例提供的密封装置三维剖视图

图5为本发明实施例提供的旋转割缝装置示意图。

图中：1、行走机构；2、高压水***，3、回转驱动机构；4、推进机构；5、钻孔角度调节机构；6、钻孔割缝压裂装置；7、一级连接钻杆；8、导轨；9、薄板状岩石；6-1、钻头；6-1-1、钻进流道；6-1-2、实心截齿；6-1-3、空心截齿；6-1-4、锥形孔；6-2、二级连接钻杆；6-3、左侧密封钻杆；6-3-1、内六角凹槽；6-3-2、阀芯；6-3-3、阀套；6-3-4、高压小行程弹簧；6-3-5、阶梯型通孔；6-3-6、T型流道；6-3-7、管螺纹；6-3-8、封隔橡胶；6-3-9、封隔橡胶左侧紧固件；6-3-10、环形退刀槽；6-3-11、封隔橡胶右侧紧固件；6-3-12、密封钻杆轴向阶梯孔；6-3-13、封隔橡胶复位滑块；6-3-14、封隔橡胶复位弹簧；6-3-15、封隔橡胶止板；6-4、三级连接钻杆；6-4-1、钻孔流道；6-5、旋转割缝装置；6-5-1、凹槽；6-5-2、倾斜流道；6-5-3、高压喷嘴；6-6、右侧密封钻杆；6-7、低压大行程弹簧；6-8、限位阀块；6-9、滚动轴承；6-10、滑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，包括行走机构1、高压水***2、回转驱动机构3、推进机构4、钻孔角度调节机构5、钻孔割缝压裂装置6、一级连接钻杆7和导轨8，高压水***2安装在行走机构1上，导轨8铰接在行走机构1上，钻孔角度调节机构5两端分别与行走机构1和导轨8铰接，回转驱动机构3滑动安装在导轨8上，钻杆7两端分别与回转驱动机构3和钻孔割缝压裂装置6连接，推进机构4两端分别与回转驱动机构3和导轨8连接。

高压水***2负责装置的水射流输出，行走机构1带动装置进入到预定位置后，利用钻孔角度调节机构5调整钻孔角度，高压水***2和回转驱动机构3开启，一级连接钻杆7前部的钻头6-1预先工作，利用推进机构4推进进行钻孔工作，在水压进一步提升时，一级连接钻杆7内部左侧的滑杆6-10在高压水作用下密封钻头6-1位置的水流，钻孔割缝压裂装置6在水压作用下，高压水依次进入割缝流道6-4-1、倾斜流道6-5-2，及高压喷嘴6-5-3割缝岩石，并推动旋转割缝装置6-5快速转动，实现对目标区域的割缝工作，随着水压进一步提升，目标区域两侧的封隔橡胶6-3-8逐渐膨胀，与目标区域之间形成密封腔体，实现割缝后封隔区域岩石的原位压裂。

具体的，钻孔割缝压裂装置6包括通过锥螺纹依次连接的钻头6-1、二级连接钻杆6-2、左侧密封钻杆6-3、三级连接钻杆6-4和右侧密封钻杆6-6，旋转割缝装置6-5环形套接在三级连接钻杆6-4外表面，三级连接钻杆6-4环形外表面和旋转割缝装置6-5内表面均加工有沟槽6-5-1，三级连接钻杆6-4通过球轴承6-9与旋转割缝装置6-5滚动连接，三级连接钻杆6-4内部加工割缝流道6-4-1与旋转割缝装置6-5内部倾斜流道6-5-2对正安装，左侧密封钻杆6-3和右侧密封钻杆6-6作用是在目标区域形成密封腔体，旋转割缝装置6-5在高压水作用下，可以在三级连接钻杆6-4上旋转，配合旋转割缝装置6-5上面的高压喷嘴6-5-3割裂岩石。

作为进一步优选的，钻头6-1内部加工锥形孔6-1-4，滑杆6-10面朝钻头6-1的一端加工成半球形与锥形孔6-1-4构成活动密封，滑杆6-10的半球形端与锥形孔6-1-4之间安装有低压大行程弹簧6-7，配合水射流工作压力控制钻孔割缝压裂装置6的工作状态，水射流依次经滑杆6-10内部的T型流道、锥形孔6-1-4、钻孔流道6-1-1及空心截齿6-1-3冲击岩石，滑杆6-10的半球形端与锥形孔6-1-4之间配合，形成压力阀体，在低压水状态下，水流可以进入到钻头6-1中，在高压水状态下，滑杆6-10的半球形端与锥形孔6-1-4贴合形成密封，让装置进入到后续密封和割裂岩石工作。

作为进一步优选的，钻头6-1包括实心截齿6-1-2和空心截齿6-1-3，实心截齿6-1-2和空心截齿6-1-3按照2：1数量交替焊接在钻头6-1前端面，空心截齿6-1-3高度较低且内部流道呈锥形收缩状，按30°-90°固定焊接在钻头6-1端面的钻进流道6-1-1出口位置，经空心截齿6-1-3喷出的水射流旋转冲击岩石形成环形割缝，实心截齿6-1-2挤压破碎环形割缝中间的岩脊，避免与水射流发生干涉，实心截齿6-1-2和空心截齿6-1-3均采用耐磨强度高的材料加工。

作为进一步优选的，左侧密封钻杆6-3和右侧密封钻杆6-6中心位置加工有螺纹孔，螺纹孔左侧加工三道退刀槽6-3-10，右侧加工轴向阶梯孔6-3-12、阀套6-3-3、加工内六角凹槽6-3-1及螺纹孔，用于安装阀套6-3-3和管螺纹6-3-7，封隔橡胶6-3-8底部与管螺纹6-3-7连接，环形退刀槽6-3-10配合封隔橡胶左侧紧固件6-3-9，实现封隔橡胶6-3-8左端的固定，轴向阶梯孔6-3-12内部安装封隔橡胶复位弹簧6-3-14以及封隔橡胶复位滑块6-3-13，封隔橡胶复位滑块6-3-13为U型结构，扣压于封隔橡胶复位弹簧6-3-14行程末端，封隔橡胶复位滑块6-3-13行程范围内的顶部加工方形槽，内置黄铜材质的封隔橡胶止板6-3-15，其末端与封隔橡胶右侧紧固件6-3-11扣压连接，封隔橡胶右侧紧固件6-3-11嵌入封隔橡胶6-3-8五公分，防止封隔橡胶6-3-8膨胀过程中紧固件的脱落，阶梯孔6-3-5底部开孔尺寸小于阀套6-3-3外直径，防止低压状态高压小行程弹簧6-3-5推动阀芯6-3-2进入钻杆内部流道，弹簧外直径尺寸与阀套6-3-3内直径接近，阀芯6-3-2内加工有T型流道6-3-6，T型流道6-3-3在钻杆内部水射流压力升高过程中，持续向封隔橡胶6-3-8内充入高压水。

作为进一步优选的，旋转割缝装置6-5的内表面和端面均加工耐磨涂层，内部加工倾斜流道6-5-2、高压喷嘴6-5-3焊接在旋转割缝装置6-5表面，在高压水的推动下可保证其绕三级连接钻杆6-4快速旋转。

作为进一步优选的，滑杆6-10同阀芯6-3-2相同内部加工T型流道，配合低压大行程弹簧6-7安装于二级连接钻杆6-2内部，调节水射流压力控制低压钻进辅助功能的开启与关闭，二级连接钻杆6-2末端安装限位阀块6-8，限制滑杆6-10的轴向移动范围。

本发明具体工作原理为：回转驱动机构3和推进机构5共同作用下，低压水辅助钻头6-1完成钻孔，同时射流经割缝流道进入钻孔辅助钻头6-1清理岩石碎屑，低压状态下封隔橡胶6-3-8不足以发生形变，随着水射流工作压力的升高，滑杆6-10向左移动与钻头6-1内部锥形孔接触，关闭低压辅助钻进功能，旋转割缝装置6-5在高压水推动下，旋转割缝岩石，同时封隔橡胶6-3-8逐渐膨胀，封隔橡胶6-3-8右侧紧固件6-3-11和封隔橡胶止板6-3-15随封隔橡胶6-3-8向左移动，阀芯6-3-2向上移动与阀套6-3-3接触，切断钻杆6-1***流与封隔橡胶6-3-8内高压水的连通，封隔橡胶6-3-8内部维持恒定压力，且保持膨胀状态，继续提高压水***的工作压力，实现割缝两侧钻孔封孔和封孔中间岩体原位压裂，不同钻孔深度下可以进行岩体内多割缝的原位封孔压裂，使完整岩体压裂分割成薄板状弱化岩体强度。

S1：钻孔位置调节：行走机构1工作使装备达到钻孔工作面，控制钻孔角度调节机构5使钻孔割缝压裂装置6钻头6-1处于预定钻孔位置和角度；

S2：钻孔：先后启动高压水***2、回转驱动机构3和推进机构4，控制高压水***2输出低压水，低压水依次经滑杆6-10内部的T型流道、锥形孔6-1-4、钻孔流道6-1-1及空心截齿6-1-3冲击岩石，高压水***2辅助下回转驱动机构3带动钻头6-1旋转破碎岩石，推进机构4沿一级连接钻杆7轴向逐渐推进完成一定深度钻孔；

S3：割缝：钻头6-1钻进到预定位置后，依次关闭推进机构4和回转驱动机构3，然后提高高压水***2的输出工作压力，滑杆6-10在高压水的推动下向左移动进一步压缩低压大行程弹簧6-7，滑杆6-10与钻头6-1内部的锥形孔6-1-4接触形成密封，阻止高压水经进入钻头6-1辅助钻进，高压水***2升压过程中，高压水依次进入割缝流道6-4-1、倾斜流道6-5-2，及高压喷嘴6-5-3割缝岩石，并推动旋转割缝装置6-5快速转动，同时高压水经阀芯6-2、阀套6-3以及管螺纹6-3-7持续注入封隔橡胶6-3-8；

S4：密封：随着压力的持续升高，封隔橡胶6-3-8膨胀，右侧封隔橡胶紧固件6-3-11，带动封隔橡胶止板6-3-15向左移动，并压缩封隔橡胶复位弹簧6-3-14，直至旋转割缝装置6-5两侧封孔橡胶6-3-8膨胀与孔壁接触形成密封空间，高压水推动阀芯6-3-2向上移动压缩高压小行程弹簧6-3-4，阀芯6-3-2与阀套6-3-3接触，关闭封隔橡胶6-3-8的注水通道，右侧密封装置6-6与左侧密封装置6-3工作原理相同；

S5：压裂与复位：封隔橡胶6-3-8膨胀完成压裂区域密封后，阀芯6-3-2与阀套6-3-3接触，切断封隔橡胶6-3-8的注水通道，增大高压水***2的工作压力，实现割缝后封隔区域岩石的原位压裂，直至检测到水射流工作压力陡升时关闭高压水***2，低压大行程弹簧6-7推动滑杆6-10向右移动，复位至限位阀块6-8，高压小行程弹簧6-3-4推动阀芯6-3-2向下移动，复位至阀芯6-3-2与阶梯孔6-3-5接触，打开阀套6-3-3顶部的注水通道，封隔橡胶6-3-1在其自身弹性收缩力及封隔橡胶复位弹簧6-3-14合理作用下，恢复原状；

S6：重复步骤S2、S3、S4、S5完成不同深度钻孔割缝、封孔和压裂，使完整岩体压裂分割成薄板状弱化岩体强度，完成特定位置岩体钻孔割缝与封孔压裂后，转步骤S1更换钻孔位置或角度继续岩体弱化施工。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：包括行走机构(1)、高压水***(2)、回转驱动机构(3)、推进机构(4)、钻孔角度调节机构(5)、钻孔割缝压裂装置(6)、一级连接钻杆(7)和导轨(8)，所述高压水***(2)安装在行走机构(1)上，导轨(8)铰接在行走机构(1)上，钻孔角度调节机构(5)两端分别与行走机构(1)和导轨(8)铰接，回转驱动机构(3)滑动安装在导轨(8)上，钻杆(7)两端分别与回转驱动机构(3)和钻孔割缝压裂装置(6)连接，推进机构(4)两端分别与回转驱动机构(3)和导轨(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述钻孔割缝压裂装置(6)包括通过锥螺纹依次连接的钻头(6-1)、二级连接钻杆(6-2)、左侧密封钻杆(6-3)、三级连接钻杆(6-4)和右侧密封钻杆(6-6)，旋转割缝装置(6-5)环形套接在三级连接钻杆(6-4)外表面，三级连接钻杆(6-4)环形外表面和旋转割缝装置(6-5)内表面均加工有沟槽(6-5-1)，三级连接钻杆(6-4)通过球轴承(6-9)与旋转割缝装置(6-5)滚动连接，三级连接钻杆(6-4)内部加工割缝流道(6-4-1)与旋转割缝装置(6-5)内部倾斜流道(6-5-2)对正安装。

3.根据权利要求2所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述钻头(6-1)内部加工锥形孔(6-1-4)，滑杆(6-10)面朝钻头(6-1)的一端加工成半球形与锥形孔(6-1-4)构成活动密封，滑杆(6-10)的半球形端与锥形孔(6-1-4)之间安装有低压大行程弹簧(6-7)。

4.根据权利要求2所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述钻头(6-1)包括实心截齿(6-1-2)和空心截齿(6-1-3)，实心截齿(6-1-2)和空心截齿(6-1-3)按照2：1数量交替焊接在钻头(6-1)前端面，所述空心截齿(6-1-3)高度较低且内部流道呈锥形收缩状，按30°-90°固定焊接在钻头(6-1)端面的钻进流道(6-1-1)出口位置，经空心截齿(6-1-3)喷出的水射流旋转冲击岩石形成环形割缝，实心截齿(6-1-2)挤压破碎环形割缝中间的岩脊。

5.根据权利要求2所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述左侧密封钻杆(6-3)和右侧密封钻杆(6-6)中心位置加工有螺纹孔，螺纹孔左侧加工三道退刀槽(6-3-10)，右侧加工轴向阶梯孔(6-3-12)，阀套(6-3-3)的端面加工内六角凹槽(6-3-1)及螺纹孔，用于安装阀套(6-3-3)和管螺纹(6-3-7)，封隔橡胶(6-3-8)底部与管螺纹(6-3-7)连接，环形退刀槽(6-3-10)配合封隔橡胶左侧紧固件(6-3-9)，轴向阶梯孔(6-3-12)内部安装封隔橡胶复位弹簧(6-3-14)以及封隔橡胶复位滑块(6-3-13)，封隔橡胶复位滑块(6-3-13)为U型结构，扣压于封隔橡胶复位弹簧(6-3-14)行程末端，封隔橡胶复位滑块(6-3-13)顶部的密封钻杆(6-3)上加工方形槽，内置黄铜材质的封隔橡胶止板(6-3-15)，其末端与封隔橡胶右侧紧固件(6-3-11)扣压连接，封隔橡胶右侧紧固件(6-3-11)嵌入封隔橡胶(6-3-8)五公分，阶梯孔(6-3-5)底部开孔尺寸小于阀套(6-3-3)外直径，弹簧外直径尺寸与阀套(6-3-3)内直径接近，阀芯(6-3-2)内加工有T型流道(6-3-6)。

6.根据权利要求2所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述旋转割缝装置(6-5)的内表面和端面均加工耐磨涂层，内部加工倾斜流道(6-5-2)、高压喷嘴(6-5-3)焊接在旋转割缝装置(6-5)表面。

7.根据权利要求3所述的一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于：所述滑杆(6-10)同阀芯(6-3-2)相同内部加工T型流道，配合低压大行程弹簧(6-7)安装于二级连接钻杆(6-2)内部，二级连接钻杆(6-2)末端安装限位阀块(6-8)。

8.一种钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备的作业方法，包括权利要求1-7任一所述的钻孔割缝与原位封孔压裂弱化坚硬岩体装备，其特征在于，包括如下步骤：

S1：钻孔位置调节：行走机构(1)工作使装备达到钻孔工作面，控制钻孔角度调节机构(5)使钻孔割缝压裂装置(6)钻头(6-1)处于预定钻孔位置和角度；

S2：钻孔：先后启动高压水***(2)、回转驱动机构(3)和推进机构(4)，控制高压水***(2)输出低压水，低压水依次经滑杆(6-10)内部的T型流道、锥形孔(6-1-4)、钻孔流道(6-1-1)及空心截齿(6-1-3)冲击岩石，高水***(3)辅助下回转驱动机构(3)带动钻头(6-1)旋转破碎岩石，推进机构(4)沿一级连接钻杆(7)轴向逐渐推进完成一定深度钻孔；

S3：割缝：钻头(6-1)钻进到预定位置后，依次关闭推进机构(4)和回转驱动机构(3)，然后提高高压水***(2)的输出工作压力，滑杆(6-10)在高压水的推动下向左移动进一步压缩低压大行程弹簧(6-7)，滑杆(6-10)与钻头(6-1)内部的锥形孔(6-1-4)接触形成密封，阻止高压水经进入钻头(6-1)辅助钻进，高压水***(2)升压过程中，高压水依次进入割缝流道(6-4-1)、倾斜流道(6-5-2)，及高压喷嘴(6-5-3)割缝岩石，并推动旋转割缝装置(6-5)快速转动，同时高压水经阀芯(6-2)、阀套(6-3)以及管螺纹(6-3-7)持续注入封隔橡胶(6-3-8)；

S4：密封：随着压力的持续升高，封隔橡胶(6-3-8)膨胀，右侧封隔橡胶紧固件(6-3-11)，带动封隔橡胶止板(6-3-15)向左移动，并压缩封隔橡胶复位弹簧(6-3-14)，直至旋转割缝装置(6-5)两侧封孔橡胶(6-3-8)膨胀与孔壁接触形成密封空间，高压水推动阀芯(6-3-2)向上移动压缩高压小行程弹簧(6-3-4)，阀芯(6-3-2)与阀套(6-3-3)接触，关闭封隔橡胶(6-3-8)的注水通道，右侧密封装置(6-6)与左侧密封装置(6-3)工作原理相同；

S5：压裂与复位：封隔橡胶(6-3-8)膨胀完成压裂区域密封后，阀芯(6-3-2)与阀套(6-3-3)接触，切断封隔橡胶(6-3-8)的注水通道，增大高压水***(2)的工作压力，实现割缝后封隔区域岩石的原位压裂，直至检测到水射流工作压力陡升时关闭高压水***(2)，低压大行程弹簧(6-7)推动滑杆(6-10)向右移动，复位至限位阀块(6-8)，高压小行程弹簧(6-3-4)推动阀芯(6-3-2)向下移动，复位至阀芯(6-3-2)与阶梯孔(6-3-5)接触，打开阀套(6-3-3)顶部的注水通道，封隔橡胶(6-3-1)在其自身弹性收缩力及封隔橡胶复位弹簧(6-3-14)合理作用下，恢复原状；

S6：重复步骤S2、S3、S4、S5完成不同深度钻孔割缝、封孔和压裂，使完整岩体压裂分割成薄板状弱化岩体强度，完成特定位置岩体钻孔割缝与封孔压裂后，转步骤S1更换钻孔位置或角度继续岩体弱化施工。

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