[發明專利]煤層鉆進割縫沖孔一體化孔內鉆具及其使用方法

有效

• 申請號: 200910064704.4
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101532391A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 孫玉寧;王永龍;宋維賓;熊祖強
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B7/04;E21B7/18;E21B34/02;E21B10/60;E21C35/22
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 王聚才

技術領域

本發明屬于煤礦松軟突出煤層的打鉆和打鉆之后增透消突技術領域，具體 涉及一種用于煤層鉆進、高壓水力割縫或沖孔施工所用的煤層鉆進割縫沖孔一 體化孔內鉆具及其使用方法。

背景技術

長期以來，突出煤層打鉆與消突問題是國內外公認的突出煤層瓦斯治理的 難題。我國絕大多數突出煤層為透氣性相對較差的松軟突出煤層，對煤層進行 打鉆及增透消突是國內研究熱點之一。目前常用的割縫增透方法是通過鉆進足 夠深度的鉆孔，將鉆桿完全退出，然后將高壓泵通過高壓軟管與焊有高壓噴嘴 的無縫鋼管連接，手動插入鉆孔，同時要通過手動或其它夾持設備旋轉割縫或 沖孔，當出現塌孔時，割縫沖孔裝置將無法插入鉆孔進行割縫或沖孔，此種施 工方法效率低，而且存在著安全隱患。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供了一種操作簡便、安全性能 好、作業效率高、可同時進行鉆進、割縫、沖孔的煤層鉆進割縫沖孔一體化孔 內鉆具及其使用方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：煤層鉆進割縫沖孔一體 化孔內鉆具，包括供水或供風裝置，鉆機上設有高壓密封鉆桿，高壓密封鉆桿 的外表面設有螺旋輸送槽或在其外表面設有高度1～6mm的螺旋凸筋，供水或 供風裝置與孔口處的高壓密封鉆桿連接，所述高壓密封鉆桿與鉆頭之間安裝有 割縫沖孔閥，高壓密封鉆桿、割縫沖孔閥和鉆頭同軸設置；所述割縫沖孔閥包 括兩端均設有絲扣且中空的閥殼，閥殼內設有割縫沖孔裝置；所述割縫沖孔裝 置包括止回閥芯、固定閥芯、活動閥芯和切割噴嘴，止回閥芯外周與閥殼內壁 固定連接，止回閥芯軸向上設有通孔，活動閥芯位于止回閥芯后方，其包括與 閥殼內壁固定連接且中空的第一固定閥芯和第一滑動閥芯，第一滑動閥芯由前 后兩段組成，后段外徑大于前段外徑，前段內腔前部與止回閥芯后部相適配， 前段外周設有兩端分別與第一固定閥芯和第一滑動閥芯后段頂壓配合的第一彈 簧，第一滑動閥芯前段與第一固定閥芯內壁滑動配合連接，后段與閥殼內壁滑 動配合連接，閥殼內壁上于第一滑動閥芯后段后部設有與其頂壓配合的第一環 形擋圈，切割噴嘴設置在第一滑動閥芯后段位置的閥殼殼體內。

所述第一滑動閥芯后段端面為錐面加曲面形狀的聚能曲面，閥殼殼體上于 第一滑動閥芯前段上的第一彈簧位置處設有通氣孔，通氣孔內設有過濾芯，第 一固定閥芯與閥殼內壁之間、第一滑動閥芯后端與閥殼內壁之間均設有密封圈。

所述切割噴嘴在閥殼圓周均勻設有2～6個，其為錐面加圓柱狀孔狀結構。

所述切割噴嘴在閥殼圓周均勻設有2～6個，其為圓柱狀孔狀結構，其軸線 與閥殼軸線夾角在15°～75°之間。

所述閥殼內于割縫沖孔裝置前方設有防塵裝置，所述防塵裝置包括與閥殼 內壁固定連接且中空的第二固定閥芯和第二滑動閥芯，第二滑動閥芯穿設在第 二固定閥芯內部，第二滑動閥芯由螺接的前滑動閥芯和后滑動閥芯組成，前滑 動閥芯前端和后滑動閥芯后端外徑均大于第二固定閥芯內徑，后滑動閥芯軸向 設有通水孔，第二固定閥芯內壁前端設有與固定閥芯一體的第二環形擋塊，第 二環形擋塊與后滑動閥芯后端之間的第二滑動閥芯上穿設有第二彈簧，第二固 定閥芯前端內腔為與前滑動閥芯配合的圓周階狀結構。

所述割縫沖孔閥的外徑與高壓密封鉆桿外徑相當，割縫沖孔閥兩端分別通 過一個變接頭與高壓密封鉆桿和鉆頭螺接，所述止回閥芯、第一固定閥芯、第 二固定閥芯均與閥殼通過螺釘固定連接。

所述供水或供風裝置包括高壓泵站、軟管、供水器或供風器，軟管一端與 高壓泵站連接、另一端與供水器或供風器連接，供水器或供風器與高壓密封鉆 桿進口連接。

煤層鉆進割縫沖孔一體化孔內鉆具使用方法，包括以下步驟：

①.先利用供水器或供風器通過中空高壓密封鉆桿和割縫沖孔閥向鉆頭提 供水流或風流，以水流或風流做為排渣動力將鉆孔內的煤渣排到孔外；

②.鉆孔施工完畢后退鉆時，采用帶有泄壓閥的供水器，啟動高壓泵站將供 水的壓力和流量提高，泵站高壓水流驅動割縫沖孔閥動作，封閉軸向流體通道， 打開徑流體通道，高壓射流通過切割噴嘴實現割縫或沖孔，錐面加圓柱狀孔狀 結構的切割噴嘴與圓柱狀孔狀結構的切割噴嘴的差別在于噴嘴的流道界面形狀 和射流直徑大小不一樣；