達(dá)導(dǎo)向器出口處時(shí)，自進(jìn)式鉆頭將圓形水泥塊破碎，進(jìn)行樹狀鉆孔的鉆進(jìn)。
[0077]⑤通過刻度盤(6)的讀數(shù)控制導(dǎo)向器出口方向，在同一平面多次且均勻的鉆孔。完成后在同一母孔其他平面進(jìn)行相同鉆孔，最終形成樹狀鉆孔。
[0078]以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的【具體實(shí)施方式】，并非用以定本實(shí)用新型的范圍，在本實(shí)用新型公開的技術(shù)及方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能根據(jù)本專利公開的技術(shù)內(nèi)容，不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)就可以對其中的一些技術(shù)特征作出一些修改和變化，這些修改和變化均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔組合鉆具，包括鉆桿⑴、導(dǎo)向器⑵、鉆頭(3)、高壓軟管(4)、自進(jìn)式鉆頭(5)和轉(zhuǎn)向刻度盤(6);其特征在于:鉆桿(1)、導(dǎo)向器(2)和鉆頭(3)依次連接，在擴(kuò)孔時(shí)配合使用；高壓軟管(4)、自進(jìn)式鉆頭(5)和轉(zhuǎn)向刻度盤(6)在鉆進(jìn)樹狀鉆孔時(shí)使用，在鉆桿與鉆機(jī)前端連接的卡盤上安裝有轉(zhuǎn)向刻度盤(6)，導(dǎo)向器(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度通過轉(zhuǎn)向刻度盤(6)控制，自進(jìn)式鉆頭(5)連接在高壓軟管(4)前端，鉆進(jìn)樹狀鉆孔時(shí)經(jīng)由鉆桿(1)并通過導(dǎo)向器(2)導(dǎo)向，依靠噴嘴射流產(chǎn)生自進(jìn)力鉆出樹狀孔； 所述鉆桿(1)直徑大小與煤礦井下瓦斯抽采常用鉆桿的直徑大小一致，其外徑為73mm，內(nèi)徑50mm;鉆桿前后螺紋均按照國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便于連接;鉆桿內(nèi)部為光滑的通孔，高壓軟管能順利通過； 所述導(dǎo)向器(2)的直徑大小為100-150mm; 所述導(dǎo)向器(2)上端為具有內(nèi)螺紋的鉆桿連接部(2.1)，下端為具有外螺紋的鉆頭連接部(2.10)，兩個(gè)連接部中都有上下貫通的通孔； 所述導(dǎo)向器(2)內(nèi)有雙曲率轉(zhuǎn)彎導(dǎo)向軌道，其寬度為高壓軟管前端噴嘴寬度的2倍，范圍在20-50mm之間，轉(zhuǎn)彎半徑為75_150_，屬超短半徑徑向水平井導(dǎo)向器； 所述導(dǎo)向軌道的入口方向和出口方向的軌道軸線相互垂直，即從軸向進(jìn)、徑向出，整個(gè)導(dǎo)向軌道從入口到出口依次包括軸向直管段(2.2)、第一圓弧段(2.3)、斜管段(2.4)和第二圓弧段(2.5); 所述軸向直管段(2.2)其長度為30-50mm，鉆桿連接部(2.1)的通孔通過一斜向的收縮段過渡到該軸向直管段(2.2); 所述第一圓弧段(2.3 )的圓弧弧度a=10° -30°，直徑75_150mm ； 所述斜管段(2.4)與兩圓弧段相切，連接第一圓弧段(2.3)和第二圓弧段(2.5); 所述第二圓弧段(2.5)的圓弧弧度&=&+90°，直徑75-130111111;在第二圓弧段(2.5)的底部分布有細(xì)孔(2.7)，使導(dǎo)向器軌道的高壓水流能夠通過細(xì)孔經(jīng)連接部分(2.10)的通孔到達(dá)鉆頭(3);第二圓弧段(2.5)的末端是導(dǎo)向軌道出口位置，安裝有空心螺環(huán)(2.8)，在使用組合鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔時(shí)，圓形水泥塊(2.9)固定在空心螺環(huán)(2.8)上，封住導(dǎo)向軌道出口； 所述導(dǎo)向軌道的壁上設(shè)有四個(gè)滾輪(2.6)，滾輪半徑大小為4-5mm，突出于軌道壁2mm;且在第一圓弧段(2.3)上布置一個(gè)滾輪、在第二圓弧段(2.5)上布置三個(gè)滾輪； 所述鉆頭(3)大小與煤礦井下瓦斯抽采常用鉆頭大小一致，鉆螺紋為標(biāo)準(zhǔn)螺紋，便于與導(dǎo)向器連接;鉆頭內(nèi)部有與導(dǎo)向器連接部分(2.10)連通的流道(3.1)，使水流能夠通過導(dǎo)向器后再通過鉆頭進(jìn)行排渣，鉆頭內(nèi)流道由上向下逐漸縮小，并在中間位置有一段增大的空間，形成空化結(jié)構(gòu)(3.2)，使用于排渣的水流兼具輔助破巖的效果，提升破巖效率;鉆孔產(chǎn)生的煤渣從鉆頭環(huán)空排出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔組合鉆具，其特征在于，所述自進(jìn)式鉆頭包括鉆頭體和鉆頭體上的中心自激振蕩噴嘴(5.2)、邊噴嘴(5.3)、中部噴嘴(5.4)和后部噴嘴(5.5)，鉆頭體具有前部平臺(5.1)和內(nèi)部空腔(5.7);所述鉆頭體前部為球形，球形前端面為一平臺(5.1)，在平臺中心即自進(jìn)式鉆頭軸線上設(shè)置中心自激振蕩噴嘴(5.2)，在平臺上圍繞中心自激振蕩噴嘴(5.2)四周均勻布置具有張角α和偏角β的邊噴嘴(5.3);鉆頭體中部均勻分布有在橫截面中具有偏向角Θ的中部噴嘴(5.4)，橫截面是指過中部噴嘴的軸線且與鉆頭軸線垂直的平面;鉆頭體后端為開口端，設(shè)有內(nèi)螺紋(5.6)用于連接高壓軟管，其側(cè)壁上均勻布置有與鉆頭體軸線呈錐角Φ的后部噴嘴(5.5)，鉆頭體的內(nèi)部空腔(5.7)為前段圓錐形和后段圓柱形的組合空腔，圓錐形段的錐度為Φ ;所述平臺(5.1)的半徑R2為2.5mm—4.0mm，邊噴嘴(5.3 )的數(shù)目為3—6個(gè)，噴嘴直徑為0.5mm—1.2mm，圍繞平臺中心的分布半徑R1為1.0mm-2.0mm，張角α在15°—30°之間，偏角β在60° — 90°之間；邊噴嘴設(shè)定是:在內(nèi)部空腔(5.7)圓錐形段的前端面上距鉆頭軸線一定距離確定一點(diǎn)為邊噴嘴起點(diǎn)，將過邊噴嘴起點(diǎn)且與鉆頭軸線平行的直線定義為直線一，直線一和鉆頭軸線所確定的平面定義為平面一；以直線一為基線，先在平面一內(nèi)向遠(yuǎn)離鉆頭軸線的方向偏轉(zhuǎn)一定角度，此角度設(shè)定為張角α;此時(shí)將噴嘴軸線定義為直線二;再將直線二以邊噴嘴起點(diǎn)為原點(diǎn)，以直線一為旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)一定錐角，所得的噴嘴軸線定義為直線三，即為邊噴嘴的實(shí)際軸線，此時(shí)將直線二和直線三在自進(jìn)式鉆頭橫截面上投影的夾角設(shè)定為偏角β;所有邊噴嘴都按此方法均勻布置，且偏轉(zhuǎn)的角度和方向均一致； 所述中部噴嘴(5.4)的數(shù)目為3—6個(gè)，噴嘴直徑為0.5mm—1.2mm，偏向角Θ在30° — 45°之間，偏向角Θ是指中部噴嘴的軸線與徑向半徑的夾角； 所述后部噴嘴(5.5)的數(shù)目為6—8個(gè)，噴嘴直徑為0.5mm—1.5mm，軸向錐角Φ在10° —30°之間，軸向錐角Φ是指后部噴嘴的軸線與鉆頭軸線的夾角； 所述鉆頭的整體長度范圍為14mm—18mm，外徑范圍為10mm—14mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔組合鉆具，其特征在于:所述自激振蕩噴嘴(5.2)依次由上游噴嘴(5.8)、自激振蕩腔(5.9)和下游噴嘴(5.10)組成；自激振蕩腔長度L為上游噴嘴直徑dl的2.3-3.3倍，下游噴嘴直徑d2為上游噴嘴直徑dl的1.2?1.3倍；自激振蕩腔(5.9)的主體為圓柱形腔，其直徑為上游噴嘴直徑dl的18倍;腔體的縱剖面為上下對稱的平行四邊形，腔體上下游噴嘴碰撞壁為錐形面，且上游噴嘴碰撞壁凸向上游，下游噴嘴碰撞壁凹向下游。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種煤礦井下水力噴射樹狀鉆孔組合鉆具，該裝置包括鉆桿、導(dǎo)向器、鉆頭、高壓軟管、自進(jìn)式鉆頭和刻度盤六部分。鉆桿與導(dǎo)向器前端通過螺紋連接，鉆頭與導(dǎo)向器尾端通過螺紋連接；鉆桿、導(dǎo)向器、鉆頭的配合使用，能夠同時(shí)完成擴(kuò)孔和導(dǎo)向器送入兩個(gè)步驟；擴(kuò)孔完成后，使用高壓軟管和自進(jìn)式鉆頭在煤層中鉆進(jìn)樹狀鉆孔；樹狀鉆孔的分布的均勻性由刻度盤控制。本實(shí)用新型主要作用是鉆進(jìn)煤層樹狀鉆孔的母孔以及鉆進(jìn)樹狀鉆孔，實(shí)現(xiàn)煤層的均勻增透。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適合在低透氣煤層瓦斯抽采過程中鉆進(jìn)樹狀鉆孔時(shí)使用。
【IPC分類】E21B7/04, E21B7/18
【公開號】CN205100877
【申請?zhí)枴緾N201520704663
【發(fā)明人】呂有廠, 葛兆龍, 寇建新, 盧義玉, 夏彬偉, 鄧凱, 郭相斌, 程玉剛, 胡金紅, 高建成
【申請人】平頂山天安煤業(yè)股份有限公司, 重慶大學(xué)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年9月11日