專利名稱：高壓水射流鉆擴一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高壓水射流鉆擴一體化裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型屬于煤礦設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及煤礦井下煤層鉆孔后開展高壓水力擴 孔的鉆擴一體化裝置，以提高擴孔效率、降低擴孔勞動強度、改善煤層瓦斯釋放條件及 提高鉆孔瓦斯抽放速度和效率。
背景技術(shù)：
[0002]在煤礦生產(chǎn)過程中，為保證煤礦安全生產(chǎn)，需要鉆進大量鉆孔抽放煤層瓦斯， 為了進一步改善煤層瓦斯釋放條件，提高鉆孔瓦斯抽放速度和效率，故須對煤層段鉆孔 實施高壓水力擴孔。現(xiàn)使用中的擴孔裝置存在如下突出問題[0003]1.鉆孔鉆進和擴孔是兩套設(shè)備，兩個工序分離，在鉆孔完成后，再更換擴孔鉆 頭擴孔，輔助時間長，勞動強度大。[0004]2.更換擴孔鉆頭時必須全部退出鉆桿，常因不穩(wěn)定巖層跨落封孔導(dǎo)致擴孔鉆頭 無法投送到擴孔位置實施擴孔作業(yè)。[0005]3.頻繁裝拆鉆桿，加快鉆桿磨損，降低鉆桿使用壽命。 實用新型內(nèi)容[0006]為解決現(xiàn)有擴孔裝置存在的上述問題，本實用新型提供一種鉆擴一體化裝置， 在鉆具上增設(shè)高壓水射流裝置，以鉆擴一體的方式，實現(xiàn)了煤礦井下鉆孔鉆進和煤層段 擴孔作業(yè)同時完成。[0007]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是[0008]高壓水射流鉆擴一體化裝置，包括鉆桿、鉆頭、高壓水射流裝置，其特征在 于高壓水射流裝置一端為接頭套與鉆桿聯(lián)接，另一端為高壓閥套與鉆頭聯(lián)接，自接頭 套到高壓閥套設(shè)有兩端貫通的水流通道，水流通道側(cè)壁設(shè)有射流噴嘴并通至外部，水流 通道中設(shè)有高壓單向閥。[0009]所述高壓單向閥設(shè)置在一個高壓單向閥腔內(nèi)，高壓單向閥的閥芯前端呈錐形， 與高壓單向閥腔至水流通道的入口契合，閥芯后端為閥體，閥體圓周上設(shè)置阻尼孔，閥 體后端由擋圈定位，前端與高壓單向閥腔腔體壁端面之間設(shè)置有彈簧。[0010]所述高壓單向閥腔位于高壓閥套內(nèi)。 所述射流噴嘴呈向前傾斜方式布置。[0012]所述射流噴嘴在接頭套圓周上設(shè)置有三個。[0013]本實用新型的工作原理及有益效果如下[0014]本裝置采用鉆擴一體的設(shè)計理念，當鉆孔鉆進至所需擴孔位置時，將通入水辮 器的低壓低流量水切換為高壓高流量水，鉆機則由鉆孔鉆進工作狀態(tài)自動切換為高壓水 射流擴孔工作狀態(tài)。[0015]當鉆孔鉆進至所需擴孔的位置時，通過手動轉(zhuǎn)換閥門將鉆進時的鉆機冷卻水 (低壓低流量)轉(zhuǎn)換為高壓高流量水。高壓高流量水通過水辮器、鉆桿到達高壓水射流3裝置，通過高壓水射流裝置中的高壓單向閥芯上阻尼孔的作用，在高壓單向閥芯兩端形 成壓差，推動高壓閥芯移動，直至高壓單向閥關(guān)閉，在高壓水射流裝置內(nèi)建立起穩(wěn)定高 壓，同時高壓水從射流噴嘴中射出，形成高壓水射流達到切割煤層的目的。[0016]擴孔完成后，將高壓高流量水轉(zhuǎn)換為低壓低流量的鉆機冷卻水，高壓單向閥芯 在孔底彈簧的作用下復(fù)位，高壓單向閥開啟，鉆機恢復(fù)到正常鉆進狀態(tài)。[0017]本裝置已通過多次實驗室試驗及現(xiàn)場試驗，動作靈敏，工作可靠，實現(xiàn)了在煤 礦生產(chǎn)過程中正常鉆孔鉆進和大直徑煤層擴孔同時完成。


[0018]圖1為本實用新型高壓水射流裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖，前后端的鉆頭和鉆桿略。[0019]圖中標記1接頭套，2射流噴嘴，3高壓閥套，4擋圈，5高壓單向閥芯，6彈簧具體實施方式
[0020]本實用新型提供的是一種用于在煤層開采中，可同時鉆孔和擴孔的高壓水射流 鉆擴一體化裝置。該裝置是在鉆桿和鉆頭之間增設(shè)一個高壓水射流裝置。[0021]高壓水射流裝置后端為接頭套1與鉆桿聯(lián)接，前端為高壓閥套3與鉆頭聯(lián)接，兩 者中心縱向貫穿水流通道。接頭套1側(cè)壁上設(shè)置若干射流噴嘴2，將水流通道與外部聯(lián) 通。前端的高壓閥套3內(nèi)設(shè)置高壓單向閥腔，腔體內(nèi)安裝高壓單向閥。[0022]高壓單向閥的閥芯5從功能上包括兩大部分，一是接受后端水沖力的閥體部 分，截面寬度與腔體內(nèi)徑相當，其周邊設(shè)有阻尼孔，以便將少部分水沖力引至閥體前 端，閥體后端由擋圈4定位；另一部分從閥體中部向前延伸的閥桿，其長度與安裝在外 側(cè)的彈簧6長度適配。閥桿前端呈錐形，與高壓單向閥腔至水流通道的入口契合。[0023]通過高壓水射流裝置中的高壓單向閥芯上阻尼孔的作用，在高壓單向閥芯兩端 形成壓差，推動高壓閥芯移動，直至高壓單向閥關(guān)閉，在高壓水射流裝置內(nèi)建立起穩(wěn)定 高壓，同時高壓水從射流噴嘴中射出，形成高壓水射流達到切割煤層的目的。[0024]擴孔完成后，將高壓高流量水轉(zhuǎn)換為低壓低流量的鉆機冷卻水，高壓單向閥芯 在孔底彈簧的作用下復(fù)位，高壓單向閥開啟，鉆機恢復(fù)到正常鉆進狀態(tài)。[0025]在前述實施例的基礎(chǔ)之上，還可以作不僅限于如下的一些結(jié)構(gòu)變化[0026]高壓單向閥腔可不全位于高壓閥套內(nèi)，至少可以有一部分位于銜接處的接頭套 內(nèi)。[0027]單向閥的結(jié)構(gòu)也不排除有其他具有適合本實用新型要求的結(jié)構(gòu)形式，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可根據(jù)該部件功能進行選擇性采用。[0028]至于接頭套與高壓閥套之間的連接方式可有很多選擇，但必須保證連接處的密 封，否則將影響水壓。[0029]接頭套如附圖所示，端部是一個內(nèi)套結(jié)構(gòu)，并與鉆桿聯(lián)接，當鉆桿的結(jié)構(gòu)形式 發(fā)生變化后，其與接頭套的連接方式將適應(yīng)性的調(diào)整，這對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是 顯而易見的。[0030]接頭套與鉆桿聯(lián)接部位和前端設(shè)置射流噴嘴部位之間，也可以有整體式結(jié)構(gòu)和分體式結(jié)構(gòu)，可想而知，分體式結(jié)構(gòu)便于維護但安裝繁瑣，整體式結(jié)構(gòu)安裝方便，但一 旦接頭處有損壞將導(dǎo)致整個接頭套報廢。[0031] 射流噴嘴呈向前傾斜方式布置(角度可適當調(diào)整)，也不排除垂直布置或斜向后 布置。射流噴嘴在接頭套圓周上設(shè)置有三個或其他合適個數(shù)。
權(quán)利要求1.高壓水射流鉆擴一體化裝置，包括鉆桿、鉆頭、高壓水射流裝置，其特征在于 高壓水射流裝置一端為接頭套(1)與鉆桿聯(lián)接，另一端為高壓閥套(3)與鉆頭聯(lián)接，自 接頭套到高壓閥套設(shè)有兩端貫通的水流通道，水流通道側(cè)壁設(shè)有射流噴嘴( 并通至外 部，水流通道中設(shè)有高壓單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓水射流鉆擴一體化裝置，其特征在于所述高壓單向 閥設(shè)置在一個高壓單向閥腔內(nèi)，高壓單向閥的閥芯( 前端呈錐形，與高壓單向閥腔至 水流通道的入口契合，閥芯后端為閥體，閥體圓周上設(shè)置阻尼孔，閥體后端由擋圈(4) 定位，前端與高壓單向閥腔腔體壁端面之間設(shè)置有彈簧(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓水射流鉆擴一體化裝置，其特征在于所述高壓單 向閥腔位于高壓閥套內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓水射流鉆擴一體化裝置，其特征在于所述射流噴 嘴呈向前傾斜方式布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高壓水射流鉆擴一體化裝置，其特征在于所述射流噴 嘴在接頭套圓周上設(shè)置有三個。
專利摘要本實用新型公開了一種用于煤礦井下煤層鉆孔后開展高壓水力擴孔的高壓水射流鉆擴一體化裝置，包括鉆桿、鉆頭、高壓水射流裝置，高壓水射流裝置一端為接頭套與鉆桿聯(lián)接，另一端為高壓閥套與鉆頭聯(lián)接，自接頭套到高壓閥套設(shè)有兩端貫通的水流通道，水流通道側(cè)壁設(shè)有射流噴嘴并通至外部，水流通道中設(shè)有高壓單向閥。采用本實用新型可提高擴孔效率、降低擴孔勞動強度、改善煤層瓦斯釋放條件及提高鉆孔瓦斯抽放速度和效率。
文檔編號E21B7/18GK201810206SQ20092020657
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者李慧民, 潘開方, 胡仁春, 陳曉君 申請人:重慶飛爾達機械有限責任公司