[发明专利]一种矿用割裂一体化钻头及其工作方法

说明书

本发明公开了一种矿用割裂一体化钻头及其工作方法，包括主轴、和同轴设置在主轴出口的钻头，主轴和钻头内部贯通形成过水通道；还包括一顶杆、一滑套、一过水换向段、一压盖和一滑块，滑块用于在从主轴导入低压水时，导通主轴和钻头之间的过水通道，进行钻孔工作；还用于在从主轴导入高压水时，反向流动、并从各个喷嘴处向外射出，进行割裂工作。解决了现有技术中钻头无法在打钻状态和割裂状态之间快速切换、故障率高的问题。

技术领域

本发明属于煤矿用机械设备技术领域，具体涉及一种矿用割裂一体化钻头及其工作方法。

背景技术

高压水射流增透防突技术研究始于上世纪80年代，目前国外高压水射流增透防突技术已经非常成熟，广泛应用于路面清洗、工业除锈、弹药除锈、油井腐蚀防护、金属及非金属板材切割、喷射注浆、路面破碎、破碎大豆分离蛋白、煤矿瓦斯抽采等，尤其澳大利亚在地面和井下钻孔中应用高压水辅助钻进和切缝增透技术已经非常成熟，在全世界占领先地位。

国内高压水射流增透防突技术研究始于上世纪90年代，分别有研究磨料高压水射流增透防突设备及技术，由于添加磨料工艺复杂，适用于较浅防突瓦斯抽放钻孔；及利用钻机旋转带动钻割一体化钻头切割增透防突设备，无法实现钻头在打钻状态和割裂状态之间顺利切换，存在切换故障率高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用割裂一体化钻头及其工作方法，以解决现有技术中钻头无法在打钻状态和割裂状态之间快速切换、故障率高的问题。

本发明采用以下技术方案矿用割裂一体化钻头，包括主轴、和同轴设置在主轴出口的钻头，主轴和钻头内部贯通形成过水通道；还包括：

一顶杆，可拆卸连接至钻头上、且远离其出口的一侧；

一滑套，为两端敞口的空心筒体，同轴套设在顶杆和主轴的外侧，其一端可拆卸连接至钻头上，其内壁上设有供主轴在其内往复移动的轨道结构；

一过水换向段，为位于主轴上、靠近顶杆一侧的一段空腔；

一压盖，为两端敞口的空心柱体结构，同轴套设在顶杆外侧，其靠近过水换向段的一端、可拆卸安装在过水换向段的内部；其用于作为主轴与滑套做相向运动时的限位，其远离和靠近滑块的两个端面分别为第一限位面和第二限位面；

一滑块，活动设置于过水换向段内，用于在过水换向段内往复移动，以在与顶杆接触或不接触的状态之间切换；其上靠近顶杆的一侧设有密封面；

至少一个喷嘴，垂直开设在主轴外壁、且靠近主轴进水口的位置处；

滑块，用于在从主轴导入低压水时，移动至与顶杆接触，且第二限位面与密封面处形成过水间隙，以导通主轴和钻头之间的过水通道，进行钻孔工作；

滑块，还用于在从主轴导入高压水时，移动至与顶杆接触、并继续向前移动，直到第二限位面与密封面接触、封闭过水间隙，以使高压水反向流动、并从各个喷嘴处向外射出，进行割裂工作。

进一步的，过水换向段内、远离压盖的一端设置有一台阶；台阶，用于作为对滑块远离顶杆方向移动的密封和防倒吸的限位。

进一步的，压盖的第二限位面、与滑块的密封面均为锥形面，用于在相互接触时实现完全密封。

进一步的，滑套靠近主轴的一端可拆卸连接有一定位环，定位环用于作为主轴与滑套做相离运动时的限位。

进一步的，主轴上开设有喷嘴安装孔，喷嘴安装孔内安装有喷嘴，喷嘴安装孔为盲孔，其底部开设有多个通水孔，喷嘴与主轴连接处分别安装有喷嘴密封圈和防脱卡簧。

进一步的，钻头的入口段为非回转体，其通过卡销与滑套可拆卸连接。

进一步的，滑块包括一体连接的密封段和过水段，密封段位于滑块靠近顶杆的一侧，密封段为圆台结构，密封段的侧面为密封面，过水段为花键结构。