一種變流量鉆沖一體噴嘴的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦井工開采技術(shù)領域，具體屬于煤礦瓦斯治理、瓦斯抽采鉆孔施工、鉆孔水力沖孔和水力割縫技術(shù)領域。
【背景技術(shù)】
[0002]瓦斯災害是高瓦斯礦井和瓦斯突出礦井最主要的災害之一，也是制約煤礦生產(chǎn)的主要瓶頸之一。隨著開采深度的增加，瓦斯含量和瓦斯壓力逐漸增大，解決瓦斯問題需要的工程量和成本也越來越大，尤其是對于單一低透氣性煤層，瓦斯抽采效率低下，大量穿層鉆孔需要采取合適的增透措施，以加快瓦斯治理進度，達到抽、掘、采平衡，保證礦井產(chǎn)量。穿層鉆孔水力沖孔措施對于單一低透氣性高瓦斯煤層具有良好的卸壓、增透、快速消突作用，在諸多增透措施中具有安全性高、簡便易行、效果顯著的優(yōu)點，具有廣闊的發(fā)展前景。當前使用的水力沖孔工藝，絕大部分為先用普通鉆具施工鉆孔，然后退鉆更換水力沖孔鉆具進行沖孔，存在施工效率低、工藝繁瑣以及普通鉆具不能沖孔、沖孔鉆具排渣能力弱的缺點。有的鉆沖割一體鉆頭，其沖孔時僅有徑向噴嘴，無前方噴嘴，具有水射流覆蓋范圍不全的缺點。
[0003]因此，研發(fā)新型鉆沖一體鉆頭，提高施工效率和瓦斯抽采效率，解決穿層鉆孔水力沖孔關鍵裝備問題，具有較大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有水力沖孔裝備的不足，本發(fā)明提供一種使用方便、可靠耐用、水射流成形好的鉆沖一體鉆頭，可有效提高水力沖孔施工效率、增加煤層增透性，達到煤層快速消突、提高瓦斯抽采效率的目的。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下所描述:
一種變流量鉆沖一體噴嘴，所述噴嘴安裝于鉆頭上，所述噴嘴包括噴嘴主體、螺旋彈簧、水射流活塞和圓柱形內(nèi)卡簧，
所述噴嘴主體的前方具有內(nèi)六方噴嘴出水口，噴嘴主體的外部具有外螺紋，噴嘴主體的中部具有噴嘴徑向進水孔，噴嘴主體的后部有內(nèi)卡簧卡槽，圓柱形內(nèi)卡簧卡在內(nèi)卡簧卡槽中，
所述噴嘴主體具有圓柱形內(nèi)腔，水射流活塞位于噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)并與圓柱形內(nèi)腔緊配合，所述水射流活塞內(nèi)部具有中空的噴嘴水射流流道，水射流活塞的后部由圓柱形內(nèi)卡簧卡住，
所述螺旋彈簧套在水射流活塞前端細部并安裝在噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔，螺旋彈簧的前部頂在噴嘴主體內(nèi)部的臺階上。
[0006]進一步，所述水射流活塞前端細長，后部短粗，橫截面為環(huán)形。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明使用方便、可靠耐用、水射流成形好，各部件拆卸、更換方便，實現(xiàn)了低水壓鉆孔施工和高水壓水力沖孔使用一套鉆具，提高了水力沖孔施工效率。噴嘴的布置也可根據(jù)需要在各方向上增加或減少，也可控制水力沖孔時噴嘴出水或不出水。
【附圖說明】
[0008]圖1為安裝噴嘴的鉆頭的結(jié)構(gòu)正視圖；
圖2為安裝噴嘴的鉆頭的結(jié)構(gòu)俯視圖；
圖3為本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0009]附圖標記注釋:1為加強合金破碎鉆頭本體、2為斜前方噴嘴、3為徑向噴嘴、4為正前噴嘴、5為螺旋彈簧、6為內(nèi)六方噴嘴出水口、7為噴嘴主體、8為外螺紋、9為噴嘴徑向進水孔、10為噴嘴水射流流道、11為圓柱形內(nèi)卡簧、12為水射流活塞。
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本發(fā)明進行描述。
[0011]本發(fā)明的噴嘴安裝于鉆頭上，如圖1、2所示，鉆頭由加強合金破碎鉆頭本體1、2個斜前方噴嘴2、徑向噴嘴3、正前噴嘴4組成，所述鉆頭具有斜前方、徑向、正前不同方向的噴嘴，噴嘴通過其外螺紋安裝在鉆頭上的噴嘴安裝孔，安裝噴嘴使用內(nèi)六方扳手作用于噴嘴內(nèi)六方出水口 6。
[0012]所述噴嘴的具體結(jié)構(gòu)為:如圖3所示，所述噴嘴包括噴嘴主體7、螺旋彈簧5、水射流活塞12和圓柱形內(nèi)卡簧11，
所述噴嘴主體的前方具有內(nèi)六方噴嘴出水口 6，噴嘴主體的外部具有外螺紋8，噴嘴主體的中部具有噴嘴徑向進水孔9，噴嘴主體的后部有內(nèi)卡簧卡槽，圓柱形內(nèi)卡簧11卡在內(nèi)卡簧卡槽中，
所述噴嘴主體7具有圓柱形內(nèi)腔，水射流活塞12位于噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)并與圓柱形內(nèi)腔緊配合，所述水射流活塞12內(nèi)部具有中空的噴嘴水射流流道10，水射流活塞12的后部由圓柱形內(nèi)卡簧11卡住，
所述螺旋彈簧5套在水射流活塞12前端細部并安裝在噴嘴主體7的圓柱形內(nèi)腔，螺旋彈簧5的前部頂在噴嘴主體內(nèi)部的臺階上。
[0013]所述水射流活塞12前端細長，后部短粗，橫截面為環(huán)形。
[0014]在一個實施例中，本發(fā)明的噴嘴安裝于鉆頭上，該鉆頭由加強合金破碎鉆頭1、2個斜前方噴嘴2、徑向噴嘴3、正前噴嘴4組成，每個噴嘴通過其外螺紋安裝在鉆頭上的噴嘴安裝孔，安裝噴嘴使用內(nèi)六方扳手作用于噴嘴內(nèi)六方出水口 6。
[0015]每個噴嘴由噴嘴主體7、螺旋彈簧5、水射流活塞12、圓柱形內(nèi)卡簧11組成。噴嘴主體包括內(nèi)六方噴嘴出水口 6、噴嘴安裝外螺紋8、噴嘴徑向進水孔9 ;水射流活塞12內(nèi)為中空的噴嘴水射流流道10。螺旋彈簧5套在水射流活塞12前端細部并安裝在噴嘴主體7的圓柱形內(nèi)腔，前部頂在噴嘴主體內(nèi)部的臺階上，后部由圓柱形卡簧11卡住。水射流活塞可以在噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔前后滑動，二者之間為緊配合，當滑動到前部時可堵塞噴嘴徑向進水孔9，同時活塞前部的水射流出水口前出到噴嘴出水口 6的位置。
[0016]使用本發(fā)明進行水力沖孔施工時，需要普通坑道鉆機或履帶式鉆機、密封鉆桿、沖孔用高壓水栗、高壓管路、低壓水源、防噴裝置及其他配套工具、材料。
[0017]鉆孔施工使用本發(fā)明鉆頭、低壓水源進行鉆孔的巖孔段及煤孔段施工。在低水壓時，噴嘴內(nèi)水射流活塞12在螺旋彈簧5的壓力下處于最右邊、頂在圓柱形內(nèi)卡簧11上，低壓水從管路、鉆桿、到達鉆頭內(nèi)腔，從鉆頭內(nèi)腔通過噴嘴徑向進水孔9和噴嘴水射流流道10共同進入噴嘴內(nèi)腔，經(jīng)過內(nèi)六方噴嘴出水口 6排出噴嘴，低水壓下保證足夠的流量，用于冷卻鉆頭截齒及排渣。
[0018]鉆孔施工完畢開始水力沖孔時，水源改為高壓水栗，經(jīng)高壓管路、鉆桿到達鉆頭內(nèi)腔，由于壓力較高，水壓推動水射流活塞12壓縮螺旋彈簧5向前滑動，由于水射流活塞后部的粗端與噴嘴內(nèi)腔為緊配合，該部分可堵住噴嘴徑向進水孔9，同時水射流活塞12的前端前移至內(nèi)六方噴嘴出水口 6位置，僅有噴嘴水射流流道10出水，形成高壓水射流，進行水力沖孔，水射流破煤并將其排出。
[0019]水射流活塞12是否堵住噴嘴徑向進水孔形成水射流的臨界壓力可通過調(diào)整彈簧絲的粗細進行調(diào)整，根據(jù)施工現(xiàn)場低壓水的水壓、高壓水的水壓，選擇二者之間的壓力作為臨界壓力即可。
[0020]通過以上步驟，本發(fā)明可實現(xiàn)穿層鉆孔施工和水力沖孔，使用一體化鉆頭，既能滿足低水壓鉆孔施工時冷卻鉆頭和排渣的需要，也能在高水壓水力沖孔時形成高壓水射流進行沖孔，簡化了水力沖孔工藝、提高了施工效率。
[0021]需要注意的是，上述具體實施例僅僅是示例性的，在本發(fā)明的上述教導下，本領域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進或者變形均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。本領域技術(shù)人員應該明白，上面的具體描述只是為了解釋本發(fā)明的目的，并非用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項】
1.一種變流量鉆沖一體噴嘴，所述噴嘴安裝于鉆頭上，其特征在于，所述噴嘴包括噴嘴主體(7)、螺旋彈簧(5)、水射流活塞(12)和圓柱形內(nèi)卡簧(11)， 所述噴嘴主體的前方具有內(nèi)六方噴嘴出水口(6)，噴嘴主體的外部具有外螺紋(8)，噴嘴主體的中部具有噴嘴徑向進水孔(9)，噴嘴主體的后部有內(nèi)卡簧卡槽，圓柱形內(nèi)卡簧(11)卡在內(nèi)卡簧卡槽中， 所述噴嘴主體(7)具有圓柱形內(nèi)腔，水射流活塞(12)位于噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)并與圓柱形內(nèi)腔緊配合，所述水射流活塞(12)內(nèi)部具有中空的噴嘴水射流流道(10)，水射流活塞(12)的后部由圓柱形內(nèi)卡簧(11)卡住， 所述螺旋彈簧(5)套在水射流活塞(12)前端細部并安裝在噴嘴主體(7)的圓柱形內(nèi)腔，螺旋彈簧(5 )的前部頂在噴嘴主體內(nèi)部的臺階上。2.如權(quán)利要求1所述的變流量鉆沖一體噴嘴，其特征在于，所述水射流活塞(12)前端細長，后部短粗，橫截面為環(huán)形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變流量鉆沖一體噴嘴，所述噴嘴安裝于鉆頭上,包括噴嘴主體（7），噴嘴主體的前方具有內(nèi)六方噴嘴出水口（6），噴嘴主體的外部具有外螺紋（8），中部具有噴嘴徑向進水孔（9），后部有內(nèi)卡簧卡槽，圓柱形內(nèi)卡簧（11）卡在內(nèi)卡簧卡槽中，水射流活塞位于噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)并與圓柱形內(nèi)腔緊配合，水射流活塞內(nèi)部具有中空的噴嘴水射流流道（10），螺旋彈簧套在水射流活塞前端細部并安裝在噴嘴主體的圓柱形內(nèi)腔。本發(fā)明可實現(xiàn)穿層鉆孔施工和水力沖孔，使用一體化鉆頭，既能滿足低水壓鉆孔施工時冷卻鉆頭和排渣的需要，也能在高水壓水力沖孔時形成高壓水射流進行沖孔，簡化了水力沖孔工藝、提高了施工效率。
【IPC分類】E21B10/61, E21B7/18
【公開號】CN105317380
【申請?zhí)枴緾N201510381391
【發(fā)明人】張清田, 王志堅, 俞宏慶, 王永信, 魏培瑾, 王良金, 貴宏偉, 鄭秦嶺, 姚學慶, 郭艷飛, 邢文平
【申請人】河南焦煤能源有限公司科學技術(shù)研究所
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年7月3日