[发明专利]煤矿井下水力喷射树状钻孔组合钻具

摘要

本发明涉及一种煤矿井下水力喷射树状钻孔组合钻具，该装置包括钻杆、导向器、钻头、高压软管、自进式钻头和刻度盘六部分。钻杆与导向器前端通过螺纹连接，钻头与导向器尾端通过螺纹连接；钻杆、导向器、钻头的配合使用，能够同时完成扩孔和导向器送入两个步骤；扩孔完成后，使用高压软管和自进式钻头在煤层中钻进树状钻孔；树状钻孔的分布的均匀性由刻度盘控制。本发明主要作用是钻进煤层树状钻孔的母孔以及钻进树状钻孔，实现煤层的均匀增透。本发明结构简单，操作方便，适合在低透气煤层瓦斯抽采过程中钻进树状钻孔时使用。

主权项

煤矿井下水力喷射树状钻孔组合钻具，包括钻杆（1）、导向器（2）、钻头（3）、高压软管（4）、自进式钻头（5）和转向刻度盘（6）；其特征在于：钻杆（1）、导向器（2）和钻头（3）依次连接，在扩孔时配合使用；高压软管（4）、自进式钻头（5）和转向刻度盘（6）在钻进树状钻孔时使用，在钻杆与钻机前端连接的卡盘上安装有转向刻度盘（6），导向器（2）的转动角度通过转向刻度盘（6）控制，自进式钻头（5）连接在高压软管（4）前端，钻进树状钻孔时经由钻杆（1）并通过导向器（2）导向，依靠喷嘴射流产生自进力钻出树状孔；所述钻杆（1）直径大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻杆的直径大小一致，其外径为73mm，内径50mm；钻杆前后螺纹均按照国家标准设计，便于连接；钻杆内部为光滑的通孔，高压软管能顺利通过；所述导向器（2）的直径大小为100‑150mm；所述导向器（2）上端为具有内螺纹的钻杆连接部（2.1），下端为具有外螺纹的钻头连接部（2.10），两个连接部中都有上下贯通的通孔；所述导向器（2）内有双曲率转弯导向轨道，其宽度为高压软管前端喷嘴宽度的2倍，范围在20‑50mm之间，转弯半径为75‑150mm，属超短半径径向水平井导向器；所述导向轨道的入口方向和出口方向的轨道轴线相互垂直，即从轴向进、径向出，整个导向轨道从入口到出口依次包括轴向直管段（2.2）、第一圆弧段（2.3）、斜管段（2.4）和第二圆弧段（2.5）；所述轴向直管段（2.2）其长度为30‑50mm，钻杆连接部（2.1）的通孔通过一斜向的收缩段过渡到该轴向直管段（2.2）；所述第一圆弧段（2.3）的圆弧弧度a=10°‑30°，直径75‑150mm；所述斜管段（2.4）与两圆弧段相切，连接第一圆弧段（2.3）和第二圆弧段（2.5）；所述第二圆弧段（2.5）的圆弧弧度b=a+90°，直径75‑130mm；在第二圆弧段（2.5）的底部分布有细孔（2.7），使导向器轨道的高压水流能够通过细孔经连接部分（2.10）的通孔到达钻头（3）；第二圆弧段（2.5）的末端是导向轨道出口位置，安装有空心螺环（2.8），在使用组合钻具进行扩孔时，圆形水泥块（2.9）固定在空心螺环（2.8）上，封住导向轨道出口；所述导向轨道的壁上设有四个滚轮（2.6），滚轮半径大小为4‑5mm，突出于轨道壁2mm；且在第一圆弧段（2.3）上布置一个滚轮、在第二圆弧段（2.5）上布置三个滚轮；所述钻头（3）大小与煤矿井下瓦斯抽采常用钻头大小一致，钻螺纹为标准螺纹，便于与导向器连接；钻头内部有与导向器连接部分（2.10）连通的流道（3.1），使水流能够通过导向器后再通过钻头进行排渣，钻头内流道由上向下逐渐缩小，并在中间位置有一段增大的空间，形成空化结构（3.2），使用于排渣的水流兼具辅助破岩的效果，提升破岩效率；钻孔产生的煤渣从钻头环空排出。