用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的全程定位装置技术领域
本发明属于煤矿瓦斯灾害防治技术领域，具体涉及一种用于煤层不同方位角钻孔
开孔钻进的全程定位装置。
背景技术
瓦斯抽采技术在煤矿的实际应用一方面降低了煤层瓦斯含量，保障了煤层的安全
开采，另一方面抽出的高浓度瓦斯可作为一种清洁能源使用。瓦斯抽采技术应用的好坏在
很大程度上取决于钻孔的各项质量参数，如孔径，方位，孔间距，孔深等，其中钻孔方位的设
定尤为重要，由于煤层渗透率具备各向异性，因此为提高瓦斯抽采率，井下也常布置不同方
位角的钻孔。通过煤矿井下实践发现，由于巷道底板布置有刮板运输机，且巷道内靠近煤壁
侧常布置有风筒，因此很多钻机支架布置后，钻杆和煤壁之间存在较远距离。在钻头开孔，
钻杆钻进过程中，由于钻机的巨大动力作用，常常导致钻杆在钻进过程中存在较大的摆动
幅度，也因此导致实际成孔的各项质量参数偏离设计参数。特别是开孔过程中，钻杆带动钻
头震动偏差较大，如若开口方位存在误差，则钻孔成孔的各项参数均会发生较大误差。另外
《煤矿安全规程》规定钻机开进过程中，钻机前后不允许人员靠近，因此，钻杆送进过程中的
方位偏差无法及时校正。考虑到井下施工人员的安全，并有效的保证成孔参数，有必要设计
一种用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的全程定位装置，保证不同方位角条件下，钻孔的
开口钻进可以在定位装置的作用下高质量完成。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种用于煤层不同方位角钻孔开
孔钻进的全程定位装置，该装置中的垂直支撑柱，水平支撑架和支撑斜拉架形成的三角稳
定结构有效的保证了固定筒的稳定性，也即保证了开口钻进过程中钻头钻杆的稳定进尺，
另外垂直支撑柱下部的液压室，水平支撑架左端的推进转手以及支撑斜拉架下端的液压室
与可转动端头部件共同保证了不同方位角条件下该用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的
全程定位装置的实用性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于煤层不同方位角钻孔开孔
钻进的全程定位装置，包括垂直支撑柱，水平支撑台，水平支撑架，支撑斜拉架，钻机，钻杆，
钻头，定位筒，其中水平支撑台固定于垂直支撑柱的上部，水平支撑架一端固定于垂直支撑
柱的中部，另一端连接支撑斜拉架，支撑斜拉架一端固定于垂直支撑柱的底座上，另一端固
定定位筒；
所述的垂直支撑柱包括底座，液压室，进液口，排液口，外层支撑柱，可升降支撑
柱，上端固定卡套，下端固定卡套，支撑顶盘，其中底座右侧壁设有连接座，外层支撑柱焊接
至底座上，可升降支撑柱可以在液压室的调节下完成升降，支撑顶盘在工作过程中顶死巷
道顶板，底座和支撑顶盘共同固定死垂直支撑柱；
所述的水平支撑台右端设有钻杆支撑台，钻杆支撑台上通过插销固定圆柱形铜
环，钻机安装在水平支撑台上，钻机可在动力作用下沿水平支撑台前进或后退，水平支撑台
左端通过上端固定卡套固定于垂直支撑柱的上部；
所述的水平支撑架包括推进转手，外层支撑架，可进退支撑架，水平支撑柱的右端
开有插销孔，外层支撑架左端通过下端固定卡套固定于垂直支撑柱的中部，推进转手穿过
外层支撑架的左端，且推进转手的右端与可进退支撑架的左端焊接一起，可进退支撑架在
推进转手的作用下完成前进或者后退；
所述的支撑斜拉架包括可转动端头，下部液压室，液压室进液口，液压室排液口，
外层斜拉架，可伸缩斜拉架，中部插销套，上端插销套，上端插销孔，其中外层斜拉架的下端
与可转动端头焊接在一起，可转动端头上开有下部连接孔，可转动端头上的下部连接孔与
底座上的连接座对应，则可转动端头与底座可通过螺丝钉和螺帽固定，可伸缩斜拉架在下
部液压室的调节下完成伸长或者缩短；
所述的中部插销套的下端通过螺栓螺帽固定在可伸缩斜拉架的中部，中部插销套
的上端与水平支撑架右端的插销孔通过螺栓螺帽固定，另外上端插销套的上端与定位筒下
端的连接孔通过螺栓螺帽固定，上端插销套的下端与可伸缩斜拉架上的上端插销孔通过螺
栓螺帽固定；
所述的定位筒为一定壁厚的圆柱形铜环，定位筒右端口嵌有固定齿，钻进开始后，
固定齿可插入煤壁，起到更好的固定作用；
所述的钻机左端有电缆连接口，右端有转头，钻头通过螺丝钉和螺帽固定在钻杆
的右端，钻杆的左端通过螺丝钉和螺帽固定在钻机的转头上，钻杆与钻杆之间通过螺丝钉
和螺帽连接。
附图说明
图1是本发明的整体示意图
图2是本发明的垂直支撑柱示意图
图3是本发明的水平支撑台示意图
图4是本发明的水平支撑架示意图
图5是本发明的支撑斜拉架示意图
图6是本发明的插销孔插销套示意图
图7是本发明的定位筒示意图
具体实施方式
如图1-图7所示，本发明的用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的全程定位装置，包
括垂直支撑柱1，水平支撑台2，水平支撑架3，支撑斜拉架4，钻机5，钻杆6，钻头7，定位筒8，
其中水平支撑台2固定于垂直支撑柱1的上部，水平支撑架3一端固定于垂直支撑柱1的中
部，另一端连接支撑斜拉架4，支撑斜拉架4一端固定于垂直支撑柱1的底座101上，另一端固
定定位筒8；垂直支撑柱1包括底座101，液压室102，进液口103，排液口104，外层支撑柱105，
可升降支撑柱106，下端固定卡套107，上端固定卡套108，支撑顶盘109，其中底座101右侧壁
设有连接座110，外层支撑柱105焊接至底座101上，可升降支撑柱106可以在液压室102的调
节下完成升降，支撑顶盘109在工作过程中顶死巷道顶板，底座101和支撑顶盘109共同固定
死垂直支撑柱1；水平支撑台2右端设有钻杆支撑台201，钻杆支撑台201上通过插销固定圆
柱形铜环202，钻机5安装在水平支撑台2上，钻机5可在动力作用下沿水平支撑台2前进或后
退，水平支撑台2左端通过上端固定卡套108固定于垂直支撑柱1的上部；水平支撑架3包括
推进转手301，外层支撑架302，可进退支撑架303，水平支撑柱3的右端开有插销孔304，外层
支撑架302左端通过下端固定卡套107固定于垂直支撑柱1的中部，推进转手301穿过外层支
撑架302的左端，且推进转手301的右端与可进退支撑架303的左端焊接一起，可进退支撑架
303在推进转手301的作用下完成前进或者后退；支撑斜拉架4包括可转动端头401，下部液
压室402，液压室进液口403，液压室排液口404，外层斜拉架405，可伸缩斜拉架406，中部插
销套407，上端插销套408，上端插销孔409，其中外层斜拉架405的下端与可转动端头401焊
接在一起，可转动端头401上开有下部连接孔410，可转动端头401上的下部连接孔410与底
座101上的连接座110对应，则可转动端头401与底座101可通过螺丝钉和螺帽固定；可伸缩
斜拉架406在下部液压室402的调节下完成伸长或者缩短，中部插销套407的下端通过螺栓
螺帽固定在可伸缩斜拉架406的中部，中部插销套407的上端与水平支撑架3右端的插销孔
304通过螺栓螺帽固定；上端插销套408的上端与定位筒8下端的连接孔802通过螺栓螺帽固
定，上端插销套408的下端与可伸缩斜拉架406上的上端插销孔409通过螺栓螺帽固定；定位
筒8为一定壁厚的圆柱形铜环，定位筒8右端口嵌有固定齿801，定位筒8下端开有两个连接
孔802，钻进开始后，固定齿801可插入煤壁，起到更好的固定作用；钻机5左端有电缆连接口
501，右端有转头502；钻头7通过螺丝钉和螺帽固定在钻杆6的右端，钻杆6的左端通过螺丝
钉和螺帽固定在钻机5的转头502上，钻杆与钻杆之间通过螺丝钉和螺帽连接。
本发明的用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的全程定位装置的原理：
本发明的用于煤层不同方位角钻孔开孔钻进的全程定位装置通过下端的三角稳定结
构保证了不同方位角钻孔开孔钻进顺利进行。在煤层钻孔方位角确定后，首先连接钻头钻
杆，然后根据开孔的实际位置调节水平支撑架和支撑斜拉架的长度和角度，保证钻头穿过
支撑斜拉架上端的固定筒，然后，采用螺栓螺帽将水平支撑架右端的插销孔和支撑斜拉架
中部的插销套固定死，同时采用螺栓螺帽将支撑斜拉架上的上端插销孔与固定筒下端的插
销套固定死，完成固定后即可打开钻机进行钻进；垂直支撑柱，水平支撑架和支撑斜拉架形
成的三角稳定结构有效的保证了固定筒的稳定性，也即保证了开口钻进过程中钻头钻杆的
稳定进尺，另外垂直支撑柱下部的液压室，水平支撑架左端的推进转手以及支撑斜拉架下
端的液压室与可转动端头部件共同保证了不同方位角条件下该用于煤层不同方位角钻孔
开孔钻进的全程定位装置的实用性。