煤矿井下水力喷射树状钻孔组合钻具的制作方法_2

文档序号:9369519阅读:来源:国知局
头、高压软管、自进式钻头以及刻度盘进行合 理组合,能同时完成树状钻孔母孔钻进与导向器的带入,即通过钻头扩孔,钻进之后不需退 钻安装导向器,可直接进行煤层树状钻孔的钻进,节约了由于退钻、导向装置单独送入所产 生的时间,并减轻工作量。
[0024] 2、组合钻具所用钻杆大小与煤矿常用钻杆大小一致,从而方便钻杆使用与加工; 钻杆内部为光滑的通孔,高压软管能顺利通过。
[0025] 3、组合钻具的钻杆、导向装置、钻头的相互连接采用标准螺纹,方便加工与使用。 既可将钻杆、钻头单独作为扩孔钻头使用,也可加上导向装置,为树状钻孔钻进提供导向轨 道。
[0026] 4、组合钻具的导向器半径短、高压软管通过的阻力小。
[0027] 5、导向器前端连接的钻头为空化钻头,导向装置的导向轨道与前端连接的钻头的 流道连通,高压水通过流道后,能以较低水压力进行辅助的破岩,增加钻进效率。
[0028] 6、自进式钻头为一体化结构,设计相对简单,钻头尺寸小,钻头寿命长,破岩效果 好,钻孔尺寸大,不会形成凸台,钻头不易钻偏。并且,栗产生的高压流体经过高压软管进入 自进式钻头,将分为四股射流,使自进式钻头具有很好的分级破岩的功能。
[0029] 7、组合钻具的高压软管在工作状态时,能够依靠高压水产生的向前推力和高压水 对煤体的破碎能力钻进树状钻孔。
[0030] 8、通过刻度盘对导向器出口方向的调整,能够实现树状钻孔的均匀分布,更好的 提高煤层透气性。
[0031] 可见本发明涉及的组合钻具适合在低透气煤层瓦斯抽采过程中钻进树状钻孔时 使用,主要作用是在扩孔形成树状钻孔的母孔的同时,将导向装置带入至煤层预定位置,并 利用高压软管和自进式钻头在煤层中钻进树状钻孔,从而提高煤层透气性。
【附图说明】
[0032] 图1所不是本发明的钻具不意图;
[0033] 图2所示是本发明的钻杆结构示意图;
[0034] 图3所示是本发明的导向器结构示意图;
[0035] 图4导向器上供水流通过的细孔;
[0036] 图5所示是本发明的导向器所用空心螺环和圆形水泥块;
[0037] 图6所示是本发明的钻头结构示意图;
[0038] 图7所示是本发明的钻头结构端面图;
[0039] 图8所示是本发明自进式钻头的左视图;
[0040] 图9所示是本发明自进式钻头的A-A剖面图;
[0041] 图10所示是本发明自进式钻头的B-B剖面图;
[0042]图11所示是本发明自进式钻头的中心自激振荡喷嘴剖面的放大图;
[0043] 图12所不是本发明自进式钻头边喷嘴偏角和张角的不意图;
[0044]图13所示是本发明自进式钻头与传统的只带有轴向张角钻头的破岩效果的对比 图;
[0045] 图14所示是本发明的刻度盘主视图;
[0046] 图15所示是本发明的刻度盘侧面剖面图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0048]如图1所示,本发明提出的组合钻具包括钻杆(1)、导向器(2)、钻头(3)、高压软管 (4)、自进式钻头(5)和转向刻度盘(6)等。钻杆(1)、导向器(2)和钻头(3)依次连接,在 扩孔时配合使用。高压软管(4)、自进式钻头(5)和转向刻度盘(6)在钻进树状钻孔时使 用。转向刻度盘一端固定在钻杆上且随钻杆转动,另一端固定在钻机卡盘上,导向器(2)的 转动角度通过转向刻度盘控制。本发明的高压软管(4)前端安装有自进式钻头(5),高压软 管能够承受一定的高压,并且具有一定柔韧性。
[0049] 如图2所示,钻杆(1)的直径大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻杆的直径大小一致, 其外径为73mm,内径50mm。钻杆前后螺纹均按照国家标准设计,便于连接,钻杆内部为光滑 的通孔,高压软管能顺利通过。该钻杆有利于准确将导向器送到指定位置,并带动导向器转 向。
[0050] 如图3所示,导向器⑵上端为钻杆连接部(2. 1),下端为钻头连接部(2. 10),它 们的螺纹为标准螺纹,大小与所连接的钻杆和钻头螺纹相符,两个连接部内都有上下贯通 的通孔。
[0051] 导向器(2)内设有对高压软管导向的导向轨道,导向轨道的入口方向和出口方向 的轨道轴线相互垂直,即从轴向进、径向出,整个导向轨道从进口到出口依次包括轴向直管 段(2. 2)、第一圆弧段(2. 3)、斜管段(2. 4)和第二圆弧段(2. 5),它们的具体设计是:
[0052] 轴向直管段(2. 2)长度为30-50mm,钻杆连接部(2. 1)的通孔下端通过一斜向的收 缩段过渡到该轴向直管段(2. 2)。
[0053] 第一圆弧段(2.3)的圆弧弧度a = 10。-30°,直径75-150_。
[0054] 斜管段(2. 4)与两圆弧段相切,连接第一圆弧段(2. 3)和第二圆弧段(2. 5)。
[0055]第二圆弧段(2. 5)的圆弧弧度b = a+90°,直径75-130mm。结合图4可见,在第 二圆弧段(2. 5)底部分布有细孔(2. 7),与连接部分(2. 10)内的通孔连通,在使用组合钻具 进行扩孔时,高压水流能够通过导向器轨道后再通过细孔(2. 7)和连接部分(2. 10)的通孔 到达钻头,这样可以使高压水流在行使排渣功能时,能以较低水压力进行辅助的破岩,增 加钻进效率。结合图5可见,第二圆弧段(2.5)的末端是导向轨道出口位置,安装有空心螺 环(2.8),空心螺环为空心内六角结构,且圆环外刻有安装螺纹。在使用组合钻具进行扩孔 时,空心螺环(2. 8)上固定圆形水泥块(2. 9),用于封住导向轨道出口。因此,导向器的空心 螺环和圆形水泥块应在扩孔时使用,并在扩孔前安装。圆形水泥块在组合钻具钻进时能够 将导向器出口处密封,使导向器轨道的高压水流能够通过轨道上的细孔到达钻头。圆形水 泥块的强度虽然可以承受组合钻具钻进过程中使用的高压水的压力,但是自进式钻头能够 将圆形水泥块破碎并通过导向器。
[0056] 同时,在导向轨道的壁上设有四个滚轮(2. 6),滚轮半径大小为4-5mm,突出于轨 道壁约2mm,在第一圆弧段(2. 3)上布置一个滚轮、在第二圆弧段(2. 5)上布置三个滚轮,作 用是辅助高压软管的钻头正确导向,同时能够有效减小高压软管通过的阻力。
[0057] 如图6和图7所示,导向器前端连接的钻头(3)大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻 头大小一致,钻螺纹为标准螺纹,便于与导向器连接。该钻头整体导向装置的一部分,能够 在母孔成孔不够规则和有阻碍的情况下更容易将导向装置送入母孔,同时能够完成小幅度 的扩孔。钻头内部有与导向器的钻头连接部(2. 10)通孔连通的流道(3. 1),使水流能够通 过导向器后再通过钻头,以便进行排渣。钻头内流道由上向下逐渐缩小,并在中间位置有一 段增大的空间,形成空化结构(3. 2),能够使用于排渣的水流兼具辅助破岩的效果,提升破 岩效率。使用本钻头,导向装置的导向轨道与前端连接的钻头的流道连通,高压水通过流道 后,能以较低水压力进行辅助的破岩,增加钻进效率。
[0058] 如图8至图12所示,自进式钻头包括钻头体和钻头体上的中心自激振荡喷嘴 (5. 2)、边喷嘴(5. 3)、中部喷嘴(5. 4)和后部喷嘴(5. 5)。自进式钻头(5)前部为球形,前 端为一平台(5. 1),平台(5. 1)减小了钻头的整体尺寸,便于在平台上
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1