1.本发明涉及采矿深部开拓钻孔止水技术领域，种矿钻孔装置具体为一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的井深及方装置及方法。
背景技术：
2.随着现代技术的部开边冷发展，矿井开采也越来越往深部开拓，拓边在进行深部开采的法流过程中，需要先利用矿井钻机进行钻孔取样，种矿钻孔装置但是井深及方在钻孔过程中可能会遇到有较高含水量的地层，这些地层中残留的部开边冷钻孔会出现渗出地下水的情况。在进行深部开拓掘进施工到钻孔位置附近时，拓边渗出的法流地下水可能会通过钻孔直接渗出到掘进巷道中，影响正常的种矿钻孔装置施工进度，严重时可能会出现淹井的井深及方情况，这对于施工人员的部开边冷安全来说是一个非常大的安全隐患。
3.现有的拓边采矿深部开拓钻孔止水方法是采用注浆堵水的方法，在进行注浆前要先针对涌道进行提前钻孔，法流然后再进行注浆，这样不仅耗费大量的时间，止水效率也不够高，但是封堵止水成本却非常高，并且在进行注浆之前还需要对底板进行清理，这一系列的操作不仅费时费力，也大大减缓了施工进度，非常不利于深部矿井巷道的掘进工作。
4.现有申请号为cn202010160677.7的发明专利提供了一种采矿深部开拓钻孔止水装置与方法，装置包括导水注浆管与巷道，所述巷道顶部两侧均设有膨胀锚杆，所述膨胀锚杆内均挂有手拉葫芦，所述手拉葫芦一端挂钩与导水注浆管底部连接。止水方法包括如下步骤：
5.步骤一：加工导水注浆管，利用车床，在导水注浆管顶端车出一个圆锥体，所述圆锥体长度为2.5m，然后在导水注浆管顶部外周缠绕数圈麻绳，麻绳缠绕厚度为3mm；
6.步骤二：顶板排险，将巷道顶部的浮石排除，同时排除钻孔周围的浮石，然后将膨胀锚杆固定在巷道两侧；
7.步骤三：将手拉葫芦挂入膨胀锚杆处固定，导水注浆管顶部对准钻孔后，拉紧手拉葫芦，将导水注浆管钉入钻孔，钉入设计深度后，固定导水注浆管，然后撤掉手拉葫芦与液压千斤顶；
8.步骤四：关水注浆，检查设备是否正常、电线及配电柜连接情况，连接注浆管，试注浆，然后依次关闭排水球阀后，无间歇注浆，注浆结束后关闭注浆管球阀。
9.上述发明专利提供的采矿深部开拓钻孔止水装置与方法通过手拉葫芦将导水注浆管钉入钻孔内，减少了施工人员的参与人数，缩短了施工时间，提高了施工效率，降低了施工成本，在后续的生产过程中，能够有力保障矿基建工程进度、采场正常回采，为顺利完成全年生产经营计划提供了有力的技术保障。
10.但是上述发明专利提供的止水方法仍然是钻孔后进行排水注浆堵水，仍然存在耗费时间长、止水效率低和封堵止水成本高的问题。
技术实现要素：
11.本发明的目的在于提供一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的装置及方法，旨在改善
现有技术采用钻孔后排水注浆堵水的方法进行矿井深部开拓钻孔的止水，导致耗费时间长、止水效率低和封堵止水成本高的问题。
12.为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的装置，包括钻机和与钻机连接的钻头，所述钻机可驱动钻头转动钻孔，还包括导管和储存装置，所述储存装置中存放有冷冻介质；所述钻头包括实心部、空心腔和外壁部，所述空心腔为圆环形腔，位于实心部和外壁部之间，所述外壁部上设置有与空心腔连通的前端喷雾孔和尾端喷雾孔；所述钻头和储存装置通过导管相连，所述储存装置中存放的冷冻介质通过导管进入空心腔中。
13.进一步的，所述前端喷雾孔靠近空心腔的前端设置，所述前端喷雾孔沿着空心腔的圆周方向均匀的设置有多个。
14.进一步的，所述尾端喷雾孔设置于空心腔的末端，所述尾端喷雾孔也沿着空心腔的圆周方向均匀的设置有多个。
15.进一步的，所述钻头的直径为200mm，所述空心腔的厚度为15mm，所述外壁部的厚度为10mm。
16.进一步的，所述储存装置具有压力输送机构，所述压力输送机构将所述储存装置中存放的冷冻介质通过导管输送至钻头的空心腔中。
17.按照本发明的第二方面，提供一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的方法，包括以下步骤：
18.s100、在矿井深部巷道中进行深部开拓取样前，打开储存装置，使其中存放的冷冻介质通过导管进入钻头的空心腔中；
19.s200、待冷冻介质充满钻头的空心腔后，启动钻机，钻机带动钻头试钻孔，打开前端喷雾孔，观察并确认前端喷雾孔正常喷出冷冻介质；
20.s300、再打开尾端喷雾孔，观察并确认前端喷雾孔和尾端喷雾孔均能正常喷出冷冻介质，同时确认冷冻介质能够持续由储存装置通过导管进入钻头的空心腔中；
21.s400、试钻孔一段距离后，取出钻机，观察孔壁四周是否冷冻，若孔壁四周能够冷冻，则可继续进行钻孔取样作业，若孔壁四周没能冷冻，检查钻头转动时前端喷雾孔和尾端喷雾孔能否正常喷出冷冻介质以及冷冻介质能否持续由储存装置通过导管进入钻头的空心腔中；若能，则重新进行试钻孔，若不能则进行故障排查；
22.s500、钻孔取样工作结束后，先关闭储存装置，停止向钻头的空心腔中输送冷冻介质，然后关闭前端喷雾孔和尾端喷雾孔，最后关闭钻机，停止作业。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可达到一边钻孔和一边止水的效果，钻孔取样完成的同时，钻孔止水也同步完成。这样不仅节约了人力物力，也提高了施工效率，降低了施工成本，并且对于后续的生产工作没有阻碍，矿井巷道也能够正常使用，为矿井顺利完成全年生产计划也提供了有力的技术保障。
附图说明
24.图1是本发明实施例1所提供装置的结构示意图；
25.图2是本发明实施例1所提供装置在前端喷雾孔处的横截面示意图；
26.图3是本发明实施例1所提供装置的钻头前端的三维示意图；
27.图4是本发明实施例2所提供方法的流程图。
28.图中：1、实心部；2、空心腔；3、外壁部；4、尾端喷雾孔；5、钻机；6、导管；7、冷冻介质；8、储存装置；9、前端喷雾孔。
具体实施方式：
29.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明：
31.实施例1
32.本实施例提供一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的装置，如图1、图2和图3所示，包括钻机5、与钻机5连接的钻头、导管6以及储存装置8，钻机5可驱动钻头转动钻孔。传统的钻头基本上都是实心的很坚硬的金属材质制作而成，而本技术的钻头则包括实心部1、空心腔2和外壁部3，空心腔2为圆环形腔，位于实心部1和外壁部3之间，实心部1、空心腔2和外壁部3的尺寸可以有多种选择，如直径为200mm的钻头，实心部1的直径可为150mm，空心腔2的厚度可为15mm，外壁部3的厚度可为10mm。再比如直径为250mm的钻头，实心部1的直径可为180mm，空心腔2的厚度可为20mm，外壁部3的厚度可为15mm。外壁部3上设置有与空心腔2连通的前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4。钻头的最前端为钻尖，如图1中钻头的黑色锥形箭头所示结构，前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4均位于钻尖的后侧。前端喷雾孔9靠近空心腔2的前端设置，且前端喷雾孔9沿着空心腔2的圆周方向均匀的设置有多个。尾端喷雾孔4设置于空心腔2的末端，且尾端喷雾孔4也沿着空心腔2的圆周方向均匀的设置有多个。储存装置8中存放有冷冻介质7，钻头和储存装置8通过导管6相连，储存装置8具有压力输送机构，如输送泵、输送缸等，储存装置8中存放的冷冻介质7在压力输送机构的作用下通过导管6进入钻头的空心腔2中。
33.本实施例的工作原理：钻机5带动钻头转动进行钻孔取样，在钻头钻孔的同时，储存装置8中存放的冷冻介质7在压力输送机构的作用下通过导管6不断地进入钻头的空心腔2中。钻头空心腔2中的冷冻介质7在钻头高速旋转的过程中从前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4甩出喷洒到孔壁上，使得非固体物质凝固在孔壁上，不会出现渗水情况。所以，本发明可达到一边钻孔和一边止水的效果，钻孔取样完成的同时，钻孔止水也同步完成。这样不仅节约了人力物力，也提高了施工效率，降低了施工成本，并且对于后续的生产工作没有阻碍，矿井巷道也能够正常使用，为矿井顺利完成全年生产计划也提供了有力的技术保障。
34.实施例2
35.本实施例提供一种矿井深部开拓边钻孔边冷冻的方法，使用实施例1提供的矿井深部开拓边钻孔边冷冻的装置进行边钻孔边冷冻，如图4所示，包括以下步骤：
36.s100、在矿井深部巷道中进行深部开拓取样前，打开储存装置8，启动储存装置8的压力输送机构，使储存装置8中存放的冷冻介质7通过导管6进入钻头的空心腔2中。
37.s200、待冷冻介质7充满钻头的空心腔2后，启动钻机5，钻机5带动钻头试钻孔，打
开前端喷雾孔9，封闭尾端喷雾孔4，观察并确认前端喷雾孔9正常喷出冷冻介质7。
38.s300、再打开尾端喷雾孔4，观察并确认前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4均能正常喷出冷冻介质7，同时确认冷冻介质7能够持续由储存装置8通过导管6进入钻头的空心腔2中。
39.s400、试钻孔一段距离后，取出钻机5，观察孔壁四周是否冷冻，若孔壁四周能够冷冻，则可继续进行钻孔取样作业。
40.若孔壁四周没能冷冻，检查钻头转动时前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4能否正常喷出冷冻介质7以及冷冻介质7能否持续由储存装置8通过导管6进入钻头的空心腔2中。若能，则重新进行试钻孔，若不能则进行故障排查，待故障解决后重新进行试钻孔。
41.s500、钻孔取样工作结束后，先关闭储存装置8，停止向钻头的空心腔2中输送冷冻介质7，然后关闭前端喷雾孔9和尾端喷雾孔4，最后关闭钻机5，停止作业。
42.以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。