專利名稱：自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆頭，尤其是一種適用于煤礦井下煤層瓦斯治理的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭。
背景技術(shù)：
在煤礦瓦斯治理鉆孔時(shí)，由于高地應(yīng)力和煤層松軟等地質(zhì)條件下，導(dǎo)致鉆孔后極易塌孔，故采用擴(kuò)孔鉆頭對(duì)已有鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔，以達(dá)到煤層瓦斯抽采效果?，F(xiàn)使用的擴(kuò)孔鉆頭均為常規(guī)鉆頭，煤層的透氣性差，無法提供瓦斯抽采設(shè)備足夠的運(yùn)行環(huán)境。因此，急切需要可以在擴(kuò)孔的同時(shí)具有可提高煤層透氣性的割縫式擴(kuò)孔鉆頭。
發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可提高煤層透氣性的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭。技術(shù)方案本實(shí)用新型的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，包括頭部為內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)向體孔腔的導(dǎo)向體，導(dǎo)向體的頭部設(shè)有與導(dǎo)向體孔腔前端相通的階梯通孔，階梯通孔內(nèi)設(shè)有一軸向割縫噴嘴，導(dǎo)向體的前部圓周面上設(shè)有多個(gè)與導(dǎo)向體孔腔前端相通的徑向階梯通孔，每個(gè)徑向階梯通孔內(nèi)均設(shè)有徑向割縫噴嘴，導(dǎo)向體的尾部套裝有鉆頭體，鉆頭體上設(shè)有多個(gè)鉆頭翼，鉆頭翼的刃口一側(cè)均附著有金鋼石刀片，每個(gè)鉆頭翼延軸向前端的導(dǎo)向體上均設(shè)有一個(gè)與導(dǎo)向體孔腔相通的徑向孔，每個(gè)徑向孔內(nèi)設(shè)有單向閥。所述的導(dǎo)向體外表面上設(shè)有多條硬質(zhì)合金的導(dǎo)向體軸向護(hù)條；所述的割縫噴嘴為 2 4個(gè)；所述的鉆頭翼的外緣上設(shè)有條形硬質(zhì)合金的鉆頭翼加強(qiáng)筋；所述的鉆頭翼為2 4個(gè)；所述的單向閥包括尾部開有孔的柱塞套、設(shè)在柱塞套內(nèi)的彈簧和柱塞頭。有益效果本實(shí)用新型的擴(kuò)孔鉆頭，以高壓水為工作介質(zhì)，同時(shí)以高壓水作為切換動(dòng)力，不僅具有自導(dǎo)向性，還具有反復(fù)切換的功能，通過連接有鉆頭體上的導(dǎo)向體，設(shè)置一個(gè)軸向割縫噴嘴、多個(gè)徑向割縫噴嘴，使鉆頭體上的每個(gè)鉆頭翼延軸向前端都設(shè)有出水孔，每個(gè)出水孔與導(dǎo)向體孔腔相連處依次都設(shè)有單向閥，采用鉆頭翼加強(qiáng)筋及導(dǎo)向體軸向護(hù)條可保護(hù)整個(gè)鉆頭在鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的磨削副作用，使鉆頭整體具有更好的壽命及成孔效果。在鉆進(jìn)過程中噴出的高壓水對(duì)沖刷煤體起到導(dǎo)向作用，當(dāng)鉆頭體鉆進(jìn)時(shí)且水壓低的情況下，水流通過導(dǎo)向體孔腔壓縮單向閥的柱塞頭至彈簧變形，使得導(dǎo)向體孔腔中的水從柱塞頭的出水孔中噴出，起到了對(duì)鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生熱量的冷卻效果；當(dāng)需要對(duì)擴(kuò)孔后的鉆孔進(jìn)行割縫操作時(shí)，提高進(jìn)水壓力，柱塞頭壓縮彈簧至柱塞套密封，使出水孔不流通，此時(shí)水在導(dǎo)向體內(nèi)快速增壓從軸向割縫噴嘴和徑向割縫噴嘴中射出，達(dá)到對(duì)煤層進(jìn)行高壓水射流割縫工作，可實(shí)現(xiàn)在已有的鉆孔中，采用高壓水射流對(duì)鉆孔煤層進(jìn)行卸壓增透，提高煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率起到較好的效果。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用效果好，具有廣泛的實(shí)用性。
圖1是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)剖視圖。圖2是本實(shí)用新型的左視結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)外形圖。圖中1-軸向割縫噴嘴，2-導(dǎo)向體，3-徑向割縫噴嘴，4-柱塞套，5彈簧，6-柱塞頭，7-導(dǎo)向體孔腔，8-鉆頭翼，9-鉆頭翼加強(qiáng)筋，10-導(dǎo)向體軸向護(hù)條，11-出水孔，12-金鋼石刀片，13-鉆頭體。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的說明如附圖所示，本實(shí)用新型的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭主要由軸向割縫噴嘴 1、導(dǎo)向體2、徑向割縫噴嘴3、單向閥、鉆頭翼8、金鋼石刀片12和鉆頭體13構(gòu)成。軸向割縫噴嘴1連接在導(dǎo)向體2上，導(dǎo)向體2在徑向上裝有多個(gè)徑向割縫噴嘴3，軸向割縫噴嘴1 與徑向割縫噴嘴3通過導(dǎo)向體孔腔7聯(lián)通，導(dǎo)向體2末端設(shè)有鉆頭體13，鉆頭體13上設(shè)有多個(gè)鉆頭翼8，每個(gè)鉆頭翼8延軸向前端都設(shè)有出水孔11，每個(gè)出水孔11與導(dǎo)向體孔腔7 相連處依次都設(shè)有由柱塞頭6、彈簧5及柱塞套4構(gòu)成的單向閥，柱塞頭6能在導(dǎo)向體中移動(dòng)，鉆頭翼8外圓周面上設(shè)有多個(gè)鉆頭翼加強(qiáng)筋9，導(dǎo)向體2外圓周面及前端面上設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向體軸向護(hù)條10，每個(gè)鉆頭翼8上設(shè)有多個(gè)金鋼石刀片12。軸向割縫噴嘴1與導(dǎo)向體2 用螺紋連接，徑向割縫噴嘴3與導(dǎo)向體2用螺紋連接，鉆頭翼8與導(dǎo)向體2采用焊接或螺紋連接固定，鉆頭翼加強(qiáng)筋9與鉆頭翼8采用焊接固定，導(dǎo)向體軸向護(hù)條10與導(dǎo)向體2采用焊接固定，金鋼石刀片12與鉆頭翼8采用焊接固定，柱塞頭6通過柱塞套4壓縮彈簧5固定；柱塞套4上開有出水孔11 ；金鋼石刀片12為常用PDC復(fù)合片；柱塞套4與導(dǎo)向體2用螺紋連接；所述柱塞頭6為球體。工作原理及工作過程在擴(kuò)孔鉆進(jìn)過程中，以常壓水或稍有壓力的水進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)工作，當(dāng)擴(kuò)孔鉆孔工作停止需要退鉆割縫時(shí)，增加水壓至定值及以上，柱塞頭6壓縮彈簧 5至柱塞套4內(nèi)密封，使導(dǎo)向體2內(nèi)水從軸向割縫噴嘴1和徑向割縫噴嘴3中射出，達(dá)到對(duì)煤巖體實(shí)現(xiàn)高壓割縫效果，完成割縫作業(yè)。
權(quán)利要求1.一種自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于它包括頭部為內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)向體孔腔(7)的導(dǎo)向體(2)，導(dǎo)向體(2)的頭部設(shè)有與導(dǎo)向體孔腔(7)前端相通的階梯通孔，階梯通孔內(nèi)設(shè)有一軸向割縫噴嘴(1)，導(dǎo)向體(2)的前部圓周面上設(shè)有多個(gè)與導(dǎo)向體孔腔(7) 前端相通的徑向階梯通孔，每個(gè)徑向階梯通孔內(nèi)均設(shè)有徑向割縫噴嘴(3)，導(dǎo)向體(2)的尾部套裝有鉆頭體(13)，鉆頭體(13)上設(shè)有多個(gè)鉆頭翼(8)，鉆頭翼(8)的刃口一側(cè)均附著有金鋼石刀片(12)，每個(gè)鉆頭翼(8)延軸向前端的導(dǎo)向體(2)上均設(shè)有一個(gè)與導(dǎo)向體孔腔(7) 相通的徑向孔，每個(gè)徑向孔內(nèi)設(shè)有單向閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于所述的導(dǎo)向體(2)外表面上設(shè)有多條硬質(zhì)合金的導(dǎo)向體軸向護(hù)條(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于所述的割縫噴嘴(3)為2 4個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于所述的鉆頭翼(8)的外緣上設(shè)有條形硬質(zhì)合金的鉆頭翼加強(qiáng)筋(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于所述的鉆頭翼(8)為2 4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，其特征在于所述的單向閥包括尾部開有孔的柱塞套(4)、設(shè)在柱塞套(4)內(nèi)的彈簧(5)和柱塞頭(6)。
專利摘要一種自導(dǎo)向水壓切換割縫式擴(kuò)孔鉆頭，包括頭部為內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)向體孔腔的導(dǎo)向體，導(dǎo)向體的頭部設(shè)有與導(dǎo)向體孔腔前端相通的階梯通孔，階梯通孔內(nèi)設(shè)有一軸向割縫噴嘴，導(dǎo)向體的前部圓周面上設(shè)有多個(gè)與導(dǎo)向體孔腔前端相通的徑向階梯通孔，每個(gè)徑向階梯通孔內(nèi)均設(shè)有徑向割縫噴嘴，導(dǎo)向體的中部圓周面上開有多個(gè)與導(dǎo)向體孔腔中部相通的徑向孔，徑向孔內(nèi)設(shè)有單向閥，導(dǎo)向體的尾部套裝有鉆頭體，鉆頭體上設(shè)有多個(gè)鉆頭翼，每個(gè)鉆頭翼的刃口一側(cè)均附著有金鋼石金鋼石刀片。以高壓水為工作介質(zhì)，通過切換高壓水動(dòng)力改變割縫噴嘴的流量，不僅具有自導(dǎo)向性，還具有反復(fù)切換的功能，采用高壓水射流對(duì)鉆孔煤層進(jìn)行卸壓增透，提高了煤層透氣性，并提高了瓦斯抽采效率。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用效果好。
文檔編號(hào)E21B10/26GK202300202SQ20112034881
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者張連軍, 林柏泉, 王春利 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué), 徐州博安科技發(fā)展有限責(zé)任公司