一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法技术

本发明专利技术公开了一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法，包括第一钻杆体、花键式连接机构、第二钻杆体和可闭锁空化射流钻头体，第二钻杆体的后端部通过花键式连接机构插接在第一钻杆体前端部内，可闭锁空化射流钻头体设置在第二钻杆体前端部的腔体内，可闭锁空化射流钻头体，包括从前到后依次安装在第二钻杆体前端部腔体的射流钻头、可闭锁控制单元、射流空化单元，射流空化单元通过可闭锁控制单元与射流钻头相连通，射流空化单元通过射流入口和出口的面积差，使第二钻杆体前端部腔体内部的水实现空化，射流钻头在可闭锁控制单元的控制下可对射流钻头前端及水平方向上的煤层进行射流。本发明专利技术结构新颖，构思巧妙，具有良好的应用前景。

A Spline Insertion Blockable Cavitating Jet Drill Pipe Bit Structure and Jet Method

The invention discloses a spline inserting type blockable cavitating jet drill pipe bit structure and a jet method, which comprises a first drill pipe body, a spline connecting mechanism, a second drill pipe body and a blockable cavitating jet drill bit body. The rear end of the second drill pipe body is inserted into the front end of the first drill pipe body through a spline connecting mechanism, and the blockable cavitating jet drill bit body is arranged at the front end of the second drill pipe body. In the cavity of the second drill pipe body, the cavitation jet bit body can be blocked, including the jet bit, the locking control unit and the jet cavitation unit installed in the front end cavity of the second drill pipe body from front to back. The jet cavitation unit is connected with the jet bit through the locking control unit, and the jet cavitation unit makes the front end cavity of the second drill pipe body internal through the area difference between the jet inlet and outlet. Water is cavitated, and the jet bit can jet the coal seam in the front and horizontal direction of the jet bit under the control of the lockable control unit. The invention has novel structure and ingenious conception, and has good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法
本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采
，具体涉及一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法。
技术介绍
由于国内95%的煤矿开采是井下作业，煤层赋存条件复杂，大部分矿井进入了深部开采时期。煤层埋深的增加使煤层中的地应力增大、瓦斯含量与瓦斯压力也在不断增大以及煤层及围岩的透气性减小，从而增加了煤层的煤与瓦斯突出的隐患。据统计，全国95%以上的高瓦斯和突出矿井开采的煤层属于低透气性煤层，导致瓦斯抽采影响范围小、衰减速度快、抽采难度大，而且，大多数矿井区域内不具备保护层开采条件，常规瓦斯抽采技术无法有效解决增大煤储层渗透性的难题，直接造成矿井瓦斯抽采率低下，“钻、抽、采、掘”比例失衡，存在安全隐患。因此，需要采取一定的卸压增透措施，增加煤层透气性，提高瓦斯抽放效果，能够有效地减少采掘工作面突出事故的发生。针对上述问题，国内外煤炭科研人员进行了广泛的试验与研究，当前，主要采取煤层内卸压增透方法，该煤层内卸压增透方法有超前排放钻孔、深浅孔控制爆破、煤层注水、水力压裂、水力挤出、水力割缝、水力冲孔等.但是，现有的钻杆，在钻孔施工工程量大、磨损程度高，施工工序复杂、有效影响范围小、抽采时间长效率低下等问题，无法满足卸压增透措施实施。而且，现有的钻杆为了增加长度，两段钻杆在连接固定过程中，固定和密封效果不佳，不能实现耐高压水的目的，容易出现泄漏现象。因此，需要设计一款用于钻杆，以便扩大钻孔的有效影响范围，达到提高煤层瓦斯抽采效果，施工工程量小，使用寿命长，连接固定可靠，密封效果好的目的，是当前需要解决的问题。专利技术内容本专利技术的目的是为了克服现有技术中煤层内卸压增透方法中，存在钻孔施工工程量大、施工工序复杂和工程投入高、有效影响范围小、抽采时间长、密封连接部可靠等存在的问题。本专利技术的花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法，能够分别对钻头前端及水平方向上对煤层进行射流空化，施工工程量小，有效降低钻头的磨损、施工程序简单，对煤矿瓦斯抽采的有效影响范围大，抽采效率高，提高煤矿瓦斯抽采工作效率，而且，两段钻杆体之间通过花键式连接机构固定连接，固定密封可靠，可耐高压水，结构新颖，构思巧妙，具有良好的应用前景。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，包括第一钻杆体、花键式连接机构、第二钻杆体和可闭锁空化射流钻头体，所述第二钻杆体的后端部通过花键式连接机构插接在第一钻杆体前端部内，所述可闭锁空化射流钻头体设置在第二钻杆体前端部的腔体内，所述可闭锁空化射流钻头体，包括从前到后依次安装在第二钻杆体前端部腔体的射流钻头、可闭锁控制单元、射流空化单元，所述射流空化单元通过可闭锁控制单元与射流钻头相连通，所述射流空化单元通过射流入口和出口的面积差，使第二钻杆体前端部腔体内部的水实现空化，所述射流钻头在可闭锁控制单元的控制下可对射流钻头前端及水平方向上的煤层进行射流。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述花键式连接机构包括螺纹螺母和密封圈，所述第二钻杆体后端部的外壁与第一钻杆体前端部的内壁之间为花键连接，所述螺纹螺母拧接在花键连接处的外壁，所述第二钻杆体的外壁设置有螺纹螺母锁止槽，所述螺纹螺母上与螺纹螺母锁止槽位置相对应处设置有楔形锁止块。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述楔形锁止块的外壁套设有锁止弹簧，并在锁止弹簧的控制下插入对应的螺纹螺母锁止槽内。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述可闭锁控制单元，包括前端喷嘴密封压盖、侧向喷嘴密封滑块和复位弹簧，所述前端喷嘴密封压盖与射流钻头相连接，用于实现关闭或开启射流钻头前端的前空化射流口；所述侧向喷嘴密封滑块通过复位弹簧与射流空化单元相联通，所述侧向喷嘴密封滑块用于实现关闭或开启水平射流空化口，所述复位弹簧在射流空化单元控制下，用于前端喷嘴密封压盖、侧向喷嘴密封滑块的位置复位。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述射流空化单元为液流空化器，用于实现对煤层的射流。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述前端喷嘴密封压盖、侧向喷嘴密封滑块之间设置有间距。前述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，所述水平射流空化口一侧的第二钻杆体外壁上设置有磁钉。一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构的射流方法，包括以下步骤，步骤（A），可闭锁空化射流钻头体的射流钻头在对煤层钻孔过程中，通过射流钻头前端的前空化射流口对射流钻头的前端进行空化射流；步骤（B），当射流钻头钻到煤层后，通过射流空化单元加大射流压力对射流钻头前端的煤层进行空化射流；步骤（C），完成对射流钻头前端空化射流后，继续通过射流空化单元加大水流压力，使前端喷嘴密封压盖移动且关闭射流钻头与射流空化单元的联通，从而关闭射流钻头前端的前空化射流口；步骤（D），继续通过射流空化单元加大水流压力，使关闭水平射流口的侧向喷嘴密封滑块向后位移，压缩复位弹簧，实现开启位于两侧的水平射流口，对煤层水平方向上进行空化射流；步骤（E），完成对射流钻头的水平空化射流后，通过射流空化单元减小水流压力，通过弹簧的回复力，使侧向喷嘴密封滑块复位关闭水平射流口，前端喷嘴密封压盖复位，开启射流钻头前端的前空化射流口。本专利技术的有益效果是：本专利技术的花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构及射流方法，能够分别对钻头前端及水平方向上对煤层进行射流空化，施工工程量小，有效降低钻头的磨损、施工程序简单，对煤矿瓦斯抽采的有效影响范围大，抽采效率高，提高煤矿瓦斯抽采工作效率，而且，两段钻杆体之间通过花键式连接机构固定连接，固定密封可靠，可耐高压水，结构新颖，构思巧妙，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构的示意图；图2是本专利技术的可闭锁空化射流钻头体的示意图；图3是本专利技术的花键式连接机构的结构示意图；图4是本专利技术的花键式连接机构的侧视图；图5是本专利技术的第一钻杆体前端部的示意图；图6是本专利技术的螺纹螺母的示意图；图7是本专利技术的楔形锁止块的示意图；图8是本专利技术的第二钻杆体的侧视图。附图中标记的含义如下：1：第一钻杆体；2：花键式连接机构；201：螺纹螺母；202：密封圈；203：楔形锁止块；204：锁止弹簧；205：螺纹螺母锁止槽；3：第二钻杆体；4：可闭锁空化射流钻头体；401：射流钻头；402：可闭锁控制单元；403：射流空化单元；404：前端喷嘴密封压盖；405：侧向喷嘴密封滑块；406：复位弹簧；407：前空化射流口；408：水平射流空化口；409：磁钉。具体实施方式下面将结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，包括第一钻杆体1、花键式连接机构2、第二钻杆体3和可闭锁空化射流钻头体4，如图1所示，所述第二钻杆体3的后端部通过花键式连接机构2插接在第一钻杆体1前端部内，所述可闭锁空化射流钻头体4设置在第二钻杆体3前端部的腔体内，如图2所示，所述可闭锁空化射流钻头体4，包括从前到后依次安装在第二钻杆体3前端部腔体的射流钻头401、可闭锁控制单元402、射流空化单元403，所述射流空化单元403通过可闭锁控制单元与射流钻头401相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，其特征在于：包括第一钻杆体（1）、花键式连接机构（2）、第二钻杆体（3）和可闭锁空化射流钻头体（4），所述第二钻杆体（3）的后端部通过花键式连接机构（2）插接在第一钻杆体（1）前端部内，所述可闭锁空化射流钻头体（4）设置在第二钻杆体（3）前端部的腔体内，所述可闭锁空化射流钻头体（4），包括从前到后依次安装在第二钻杆体（3）前端部腔体的射流钻头（401）、可闭锁控制单元（402）、射流空化单元（403），所述射流空化单元（403）通过可闭锁控制单元与射流钻头（401）相连通，所述射流空化单元（403）通过射流入口和出口的面积差，使第二钻杆体（3）前端部腔体内部的水实现空化，所述射流钻头（401）在可闭锁控制单元（402）的控制下可对射流钻头（401）前端及水平方向上的煤层进行射流。

【技术特征摘要】
1.一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，其特征在于：包括第一钻杆体（1）、花键式连接机构（2）、第二钻杆体（3）和可闭锁空化射流钻头体（4），所述第二钻杆体（3）的后端部通过花键式连接机构（2）插接在第一钻杆体（1）前端部内，所述可闭锁空化射流钻头体（4）设置在第二钻杆体（3）前端部的腔体内，所述可闭锁空化射流钻头体（4），包括从前到后依次安装在第二钻杆体（3）前端部腔体的射流钻头（401）、可闭锁控制单元（402）、射流空化单元（403），所述射流空化单元（403）通过可闭锁控制单元与射流钻头（401）相连通，所述射流空化单元（403）通过射流入口和出口的面积差，使第二钻杆体（3）前端部腔体内部的水实现空化，所述射流钻头（401）在可闭锁控制单元（402）的控制下可对射流钻头（401）前端及水平方向上的煤层进行射流。2.根据权利要求1所述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，其特征在于：所述花键式连接机构（2）包括螺纹螺母（201）和密封圈（202），所述第二钻杆体（3）后端部的外壁与第一钻杆体（1）前端部的内壁之间为花键连接，所述螺纹螺母（201）拧接在花键连接处的外壁，所述第二钻杆体（3）端部的外壁设置有螺纹螺母锁止槽（205），所述螺纹螺母（201）上与螺纹螺母锁止槽（205）位置相对应处设置有楔形锁止块（203）。3.根据权利要求2所述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，其特征在于：所述楔形锁止块（203）的外壁套设有锁止弹簧（204），并在锁止弹簧（204）的控制下插入对应的螺纹螺母锁止槽（205）内。4.根据权利要求1所述的一种花键插入式可闭锁空化射流钻杆钻头结构，其特征在于：所述可闭锁控制单元（402），包括前端喷嘴密封压盖（404）、侧向喷嘴密封滑块（405）和复位弹簧（406），所述前端喷嘴密封压盖（404）与射流钻头（401）相连接，用于实现关闭或开启射流钻头（401）前端的前空化射流口（407）；所述侧向喷嘴密封滑块（405）通过复位弹簧（406）与射流空化单元（403）相...

【专利技术属性】
技术研发人员：高坤，袁景，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21