[發(fā)明專利]一種煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭及鉆孔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310568516.1
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103556947A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧義玉;葛兆龍;張欣瑋;周哲;孫大發(fā);陳久福
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B10/60
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其鉆頭體（8）具有前后貫通的中心腔體（3），鉆頭體前部并在中心腔體外分布有2-3瓣破碎齒（4），每瓣破碎齒（4）前端上焊接有一枚切割片（1），鉆頭體后端為鉆桿連接端（9），鉆桿連接端（9）有帶內(nèi)螺紋的接口；

其特征在于：在中心腔體（3）內(nèi)的前部裝有磨料射流噴嘴（2），磨料射流噴嘴（2）前端管徑小，為加速腔（12），后端管徑呈喇叭形放大，為吸入腔（13）；

在中心腔體（3）內(nèi)的后部裝有進(jìn)口噴嘴（7），進(jìn)口噴嘴前端管徑小于后端管徑，進(jìn)口噴嘴前端出口正對磨料射流噴嘴（2）的后端中心，且其前端出口直徑小于磨料射流噴嘴（2）后端的喇叭口的口徑；

中心腔體（3）的后端為射流入口（14），其口徑大于或等于進(jìn)口噴嘴（7）后端的口徑；

在磨料射流噴嘴（2）與進(jìn)口噴嘴（7）之間設(shè)置有支撐環(huán)（6）；

在中心腔體（3）的壁上徑向設(shè)有至少兩個自吸入口（5），自吸入口（5）分布在破碎齒（4）之間的位置，自吸入口（5）上安裝有過濾網(wǎng)（10），所述自吸入口（5）正對于中心腔體（3）內(nèi)的支撐環(huán)（6）的位置，支撐環(huán)（6）上對應(yīng)布置有自吸孔（11）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其特征在于：所述自吸入口（5）的軸向?qū)挾嚷源笥谥苇h(huán)（6）的自吸孔（11）的軸向?qū)挾龋晕祝?1）的軸向?qū)挾燃s為支撐環(huán)（6）軸向厚度的60%~80%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其特征在于：所述支撐環(huán)（6）上沿周向均勻地布置有12~16個自吸孔（11）。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其特征在于：所述自吸孔（11）的周向長度約為自吸入口（5）的50%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其特征在于：所述磨料射流噴嘴（2）與進(jìn)口噴嘴（7）配備有不同直徑的多個，根據(jù)實(shí)際需要可以更換。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤礦井下自吸式磨料射流鉆頭，其特征在于：所述磨料射流噴嘴（2）、進(jìn)口噴嘴（7）和切割片（1）采用硬質(zhì)合金或PDC材料制作，所述鉆頭體（8）和三個主體破碎齒（4）采用普通鋼材料制作，所述支撐環(huán)（6）采用普通硅橡膠材料制作。

7.使用權(quán)利要求1-6之任一項(xiàng)所述的自吸式磨料射流鉆頭在煤礦井下進(jìn)行鉆孔的方法，其特征在于步驟如下：

1）開啟高壓泵，高壓水射流經(jīng)磨料射流噴嘴（2）噴出，對鉆頭中央位置的煤巖體進(jìn)行破碎，破碎過程中產(chǎn)生的煤巖粒，成為磨料的來源；

2）利用進(jìn)口噴嘴（7）形成的高壓水射流的卷吸作用，在磨料射流噴嘴（2）后端吸入腔（13）的中心兩側(cè)區(qū)域形成低壓區(qū)，在該低壓區(qū)的作用下，粒徑較小的煤巖粒通過濾網(wǎng)（10）的篩選經(jīng)自吸入口（5）和自吸孔（11）被吸入裝置內(nèi)部，煤巖粒與主射流水充分混合，形成磨料射流，磨料射流通過磨料射流噴嘴（2）前端加速腔（12）噴出，對煤巖體進(jìn)行先導(dǎo)破碎，形成先導(dǎo)孔；

3）再用液壓鉆進(jìn)系統(tǒng)驅(qū)動鉆頭鉆進(jìn)，由鉆頭體上的破碎齒（4）和切割片（1）對先導(dǎo)孔周圍巖石進(jìn)行機(jī)械破碎，形成終孔。