專(zhuān)利名稱(chēng)：水力噴射鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下使用的地層鉆孔工具，特別是一種水力噴射鉆頭。
背景技術(shù)：
煤礦井下煤層鉆孔主要是釋放地應(yīng)力和抽放瓦斯，以便進(jìn)行煤炭安全生產(chǎn)，目前煤層鉆孔主要采用螺旋鉆桿，并以風(fēng)鉆居多，通常鉆孔深度很難超過(guò)一百米，還經(jīng)常因?yàn)榭ㄣ@或憋鉆導(dǎo)致鉆桿過(guò)熱或因無(wú)法拔出而遺棄在煤層里，造成后期采煤安全隱患或事故。目前，已有人將旋轉(zhuǎn)鉆孔方法改進(jìn)為水力噴射進(jìn)行破巖，但是，水力噴射鉆孔工具，因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，噴水孔眼小且長(zhǎng)距離鉆孔時(shí)鉆頭推進(jìn)速度慢、排砂較困難，噴孔易發(fā)生堵塞，影響施工質(zhì)量及效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)一種水力噴射鉆頭。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體，鉆頭體上設(shè)有噴水孔，所述噴水孔包括主噴水孔和輔助噴水孔，其特征是所述主噴水孔設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體軸線方向上向外傾斜形成夾角α，以鉆頭體軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成順時(shí)針傾角β，輔助噴水孔包括中間孔和后端斜孔，中間孔設(shè)在鉆頭體中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體空腔連通，中間孔軸線與鉆頭體軸線垂直，后端斜孔均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。所述的夾角α為2° —10°。所述的順時(shí)針傾角β為5° —15°。所述的主噴水孔分為內(nèi)、外兩圈，內(nèi)圈主噴水孔和外圈主噴水孔的數(shù)量分別為3—5個(gè)，內(nèi)、外圈的主噴水孔交錯(cuò)排列。所述的中間孔為一圈或交錯(cuò)排列的兩圈，每圈至少均布排列3個(gè)。所述的后端斜孔的軸線與鉆頭體的軸線之間的夾角為30° — 70°。所述的后端斜孔的數(shù)量為至少3個(gè)。所述的噴水孔為光孔或階梯孔。所述的鉆頭體前端為帶有平面的半球體或圓錐體或旋轉(zhuǎn)拋物面體。鉆頭體外壁上設(shè)置后端斜孔處，設(shè)有一圈“V”形槽或過(guò)渡斜面。有益效果I、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭，利用水力噴射鉆孔技術(shù)進(jìn)行破巖，不需要鉆頭旋轉(zhuǎn)，破巖速度快，效率高，耐磨程度高，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命；2、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭前端的主噴水孔噴出高壓液流沖擊并破碎巖層，后端斜孔推進(jìn)噴頭前行，同時(shí)，向后噴的液流重新擴(kuò)孔并將破碎的巖層砂粒排出，具有推進(jìn)、擴(kuò)孔和排砂三大功能，解決了噴水孔眼小且長(zhǎng)距離鉆孔時(shí)鉆頭推進(jìn)速度慢、排砂較困難，噴孔易發(fā)生堵塞的問(wèn)題，提高了施工質(zhì)量和施工效率，降低了施工成本；3、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭前端的主噴水沿切線方向形成順時(shí)針傾角，這樣使得本實(shí)用新型水力噴射鉆頭在鉆頭軸向上產(chǎn)生順時(shí)針扭矩，使鉆頭與高壓軟管連接更加緊密，防止產(chǎn)生倒扣現(xiàn)象；4、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭的中間孔設(shè)置在噴頭體中部沿圓周徑向均布，中間孔軸線與鉆頭體軸線垂直，保證噴頭在鉆進(jìn)過(guò)程始終在鉆孔中間，防止鉆頭噴射時(shí)對(duì)孔眼軌跡造成影響，提高施工質(zhì)量；5、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭在設(shè)置后端斜孔處，鉆頭體設(shè)有一圈“V”形槽或過(guò)渡斜面，方便后端斜孔的加工制作，提高加工效率和加工精度；6、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭采用的動(dòng)力是高壓水，具有一定的防塵作用，保護(hù)了施工環(huán)境，并且不會(huì)產(chǎn)生憋卡鉆現(xiàn)象，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，提高了井下作業(yè)的安全性； 7、本實(shí)用新型水力噴射鉆頭為一體式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用方便，易于推廣實(shí)施。

圖I是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖2是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3是圖I中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖4是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭的主噴水孔的側(cè)面展開(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖I中的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖6是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖7是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖之三；圖8是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖之四；圖9是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭的俯視結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖10是本實(shí)用新型水力噴射鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖之五。圖中I-鉆頭體，2_主噴水孔,3_中間孔,4_后端斜孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型水力噴射鉆頭作進(jìn)一步詳細(xì)描述實(shí)施例一參見(jiàn)圖I、圖2、圖3和圖4，一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體1，鉆頭體I前端為帶有平面的半球體，鉆頭體I上設(shè)有噴水孔，噴水孔為光孔，所述噴水孔包括主噴水孔2和輔助噴水孔，主噴水孔2設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜形成夾角α，夾角α為2° —10°，以鉆頭體I軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成順時(shí)針傾角β，順時(shí)針傾角β為5° —15° ,數(shù)量為3個(gè)。鉆頭體I前端設(shè)置平面，不僅便于主噴水孔2的加工，還有利于逐級(jí)破巖。主噴水孔2在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜2° —10°，使主噴水孔2噴出的水流向鉆頭體I的外側(cè)發(fā)散，擴(kuò)大在巖層上的噴射面積，形成一個(gè)大孔。主噴水孔2沿切線方向傾斜主要作用是擴(kuò)大住噴水孔2的噴射面積，由于鉆頭在破巖時(shí)是一邊噴射一邊送進(jìn)，使得具有傾角的主噴水孔2不停變換著噴射點(diǎn)，大大擴(kuò)大了噴射面積，形成一個(gè)大的成孔。主噴水孔2沿切線方向形成的順時(shí)針傾角，使得本實(shí)用新型水力噴射鉆頭在鉆頭軸向上產(chǎn)生順時(shí)針扭矩，使鉆頭與高壓軟管連接更加緊密，防止產(chǎn)生倒扣現(xiàn)象。輔助噴水孔包括中間孔3和后端斜孔4，中間孔3設(shè)在鉆頭體I中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體I空腔連通，中間孔3軸線與鉆頭體I軸線垂直，后端斜孔4均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。中間孔2的數(shù)量至少為3個(gè)。后端斜孔4的軸線與鉆頭體I的軸線之間的夾角為30° — 70°，數(shù)量為至少3個(gè)，在鉆頭體I外壁上設(shè)置后端斜孔4處，設(shè)有一圈“V”形槽，后端斜孔4設(shè)置在“V”形槽的斜平面上，方便后端斜孔4的加工，保證加 工精度。使用時(shí)，將鉆頭后端與高壓軟管固定連接，高壓軟管通過(guò)高壓柔性鋼管等壓力傳輸工具與地面高壓產(chǎn)生裝置相連接，有地面高壓產(chǎn)生裝置向鉆頭泵入高壓液體時(shí)，高壓液體通過(guò)水力噴射鉆頭的噴水孔噴出，鉆頭體I前端的主噴水孔2噴出的高速液流沖擊并破碎巖層，中間孔2設(shè)置在噴頭體I中部沿圓周徑向均布，致使中間孔2與鉆頭體I垂直，保證噴頭在鉆進(jìn)過(guò)程始終在鉆孔中間，防止鉆頭噴射時(shí)對(duì)孔眼軌跡造成影響，后端斜孔4成斜向沿圓周均勻分布，推進(jìn)鉆頭的前行，同時(shí)向后的液流重新擴(kuò)孔并將破碎的巖層砂粒排出，實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)、擴(kuò)孔和排砂三大功能。實(shí)施例二 與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在于為了增加液流對(duì)巖層的沖擊力，更好的擊破巖層，主噴水孔的數(shù)量為4個(gè)(圖未畫(huà)出)。實(shí)施例三與實(shí)施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在于為了增加液流對(duì)巖層的沖擊力，更好的擊破巖層，主噴水孔的數(shù)量為5個(gè)(圖未畫(huà)出)。實(shí)施例三參見(jiàn)圖5,實(shí)施例三與實(shí)施例一結(jié)構(gòu)相似，圖中相同的標(biāo)號(hào)代表意義相同，不重述，不同之處在于為了給鉆頭空腔內(nèi)的液流加速，鉆頭體I上設(shè)置的噴水孔為階梯孔。實(shí)施例四參見(jiàn)圖6,實(shí)施例四與實(shí)施例一結(jié)構(gòu)相似，圖中相同的標(biāo)號(hào)代表意義相同，不重述，不同之處在于鉆頭體前端為帶有平面的圓錐體。實(shí)施例五參見(jiàn)圖7,實(shí)施例四與實(shí)施例一結(jié)構(gòu)相似，圖中相同的標(biāo)號(hào)代表意義相同，不重述，不同之處在于鉆頭體前端為帶有平面的旋轉(zhuǎn)拋物面體。實(shí)施例六參見(jiàn)圖8，一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體I,鉆頭體I上設(shè)有噴水孔，噴水孔為光孔。鉆頭體I前端為帶有平面的半球體。噴水孔包括3個(gè)主噴水孔2和輔助噴水孔，主噴水孔2設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜形成2° -10°夾角，以鉆頭體I軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成5° -15°順時(shí)針傾角。輔助噴水孔包括中間孔3和后端斜孔4，中間孔3設(shè)在鉆頭體I中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體I空腔連通，中間孔3軸線與鉆頭體I軸線垂直，至少有3個(gè)中間孔3均布在鉆頭體I中部的外壁上。后端斜孔4均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。后端斜孔4的軸線與鉆頭體I的軸線之間的夾角為30° — 70°，數(shù)量為至少3個(gè)，鉆頭體I外壁上設(shè)置后端斜孔4處，設(shè)有過(guò)渡斜面，后端斜孔4設(shè)置在過(guò)渡斜面上，方便后端斜孔4的加工，保證加工精度。實(shí)施例七參見(jiàn)圖9，一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體I,鉆頭體I上設(shè)有噴水孔，噴水孔為光孔。鉆頭體I前端為帶有平面的半球體。噴水孔包括3個(gè)主噴水孔2和輔助噴水孔，主噴水孔2分為內(nèi)、外兩圈設(shè)在鉆頭體的前端平面上，內(nèi)圈主噴水孔和外圈主噴水孔的數(shù)量分別為3個(gè)，內(nèi)、外圈的主噴水孔2交錯(cuò)排列，在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜形成2° —10°夾角，以鉆頭體I軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成5° 一 15°順時(shí)針傾角。鉆頭體I前端平面上設(shè)置內(nèi)、外兩圈交錯(cuò)排列的主噴水孔2，加大了主噴水孔2的噴水面積，加快了鉆孔速度，提高了施工效率。輔助噴水孔包括中間孔3和后端斜孔4，中間孔3設(shè)在鉆頭體I中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體I空腔連通，中間孔3軸線與鉆頭體I軸線垂直，至少有3個(gè)中間孔3均布在鉆頭體I中部的外壁上。后端斜孔4均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。后端斜孔4的軸線與鉆頭體I的軸線之間的夾角為30° — 70°，數(shù)量為至少3個(gè)，鉆頭體I外壁上設(shè)置后端斜孔4處，設(shè)有過(guò)渡斜面，，后端斜孔4設(shè)置在過(guò)渡斜面上，方便后端斜孔4的加工，保證加工精度。實(shí)施例八與實(shí)施例七基本相同，相同之處不重述，不同之處在于為了增加液流對(duì)巖層的沖擊力，更好的擊破巖層，內(nèi)圈主噴水孔和外圈主噴水孔的數(shù)量分別為4個(gè)(圖未畫(huà)出)。實(shí)施例九與實(shí)施例七基本相同，相同之處不重述，不同之處在于為了增加液流對(duì)巖層的沖擊力，更好的擊破巖層，圈主噴水孔和外圈主噴水孔的數(shù)量分別為5個(gè)(圖未畫(huà)出)。實(shí)施例十參見(jiàn)圖10，一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體1，鉆頭體I上設(shè)有噴水孔，噴水孔為光孔。鉆頭體I前端為帶有平面的半球體。噴水孔包括3個(gè)主噴水孔2和輔助噴水孔，主噴水孔2設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜在背向鉆頭體I軸線方向上向外傾斜形成2° —10°夾角，以鉆頭體I軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成5° —15°順時(shí)針傾角。輔助噴水孔包括中間孔3和后端斜孔4，中間孔3設(shè)在鉆頭體I中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體I空腔連通，中間孔3軸線與鉆頭體I軸線垂直，中間孔3為交錯(cuò)排列的兩圈，每圈至少有3個(gè)。后端斜孔4均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。后端斜孔4的軸線與鉆頭體I的軸線之間的夾角為30° — 70°，數(shù)量為至少3個(gè)，在鉆頭體I外壁上設(shè)置后端斜孔4處，設(shè)有過(guò)渡斜面，后端斜孔4設(shè)置在過(guò)渡斜面上，方便后端斜孔4的加工，保證加工精度。
權(quán)利要求1.一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體(1)，鉆頭體(I)上設(shè)有噴水孔，所述噴水孔包括主噴水孔(2)和輔助噴水孔，其特征是所述主噴水孔(2)設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體(I)軸線方向上向外傾斜形成夾角α，以鉆頭體(I)軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線 方向形成順時(shí)針傾角β，輔助噴水孔包括中間孔(3)和后端斜孔(4)，中間孔(3)設(shè)在鉆頭體(I)中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體(I)空腔連通，中間孔(3)軸線與鉆頭體(I)軸線垂直，后端斜孔(4)均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的夾角α為2。一10°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的順時(shí)針傾角β為5°-15。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的主噴水孔(2)分為內(nèi)、外兩圈，內(nèi)圈主噴水孔和外圈主噴水孔的數(shù)量分別為3— 5個(gè)，內(nèi)、外圈的主噴水孔交錯(cuò)排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的中間孔(3)為一圈或交錯(cuò)排列的兩圈，每圈至少均布排列3個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的后端斜孔(4)的軸線與鉆頭體(I)的軸線之間的夾角為30° — 70°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的后端斜孔(4)的數(shù)量為至少3個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的噴水孔為光孔或階梯孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述的鉆頭體(I)前端為帶有平面的半球體或圓錐體或旋轉(zhuǎn)拋物面體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水力噴射鉆頭，其特征是所述鉆頭體(I)外壁上設(shè)置后端斜孔(4)處，設(shè)有一圈“V”形槽或過(guò)渡斜面。
專(zhuān)利摘要一種水力噴射鉆頭，包括空腔鉆頭體，鉆頭體上設(shè)有噴水孔，所述噴水孔包括主噴水孔和輔助噴水孔，其特征是所述主噴水孔設(shè)在鉆頭體的前端平面上，在背向鉆頭體軸線方向上向外傾斜，以鉆頭體軸線為中心呈輻射狀均布排列，分別沿切線方向形成順時(shí)針傾角，輔助噴水孔包括中間孔和后端斜孔，中間孔設(shè)在鉆頭體中部外壁上沿圓周徑向均布，與鉆頭體空腔連通，中間孔軸線與鉆頭體軸線垂直，后端斜孔均布于鉆頭體后部同一圓周上，與空腔連通并向空腔中心傾斜。該水力噴射鉆頭具有推進(jìn)、擴(kuò)孔和排砂的特點(diǎn)，解決了噴水孔眼小且長(zhǎng)距離鉆孔時(shí)鉆頭推進(jìn)速度慢、排砂較困難，噴孔易發(fā)生堵塞的問(wèn)題，提高了施工質(zhì)量和效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。
文檔編號(hào)E21B7/18GK202788631SQ20122039501
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者張立坡, 馮立杰, 趙振渠, 趙健, 王東, 李衛(wèi), 單洪川 申請(qǐng)人:河南易安能源科技有限公司