水射流内排渣式钻头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种水射流内排渣式钻头，包括钻头主体和同轴固定设置在钻头主体后端的钻杆连接座，钻头主体的中轴线位置设有贯穿钻头主体和钻杆连接座的排屑通道，排屑通道的前端是排屑孔，沿钻头主体的轴向方向还设有多个贯穿钻头主体和钻杆连接座的射流通道、且多个射流通道相对于钻头主体的中轴线围绕排屑通道中心对称设置，射流通道的前端是射流孔，射流通道靠近钻头主体前端面的位置设有与排屑通道贯通设置的分流通道、且分流通道向内后方倾斜设置。本水射流内排渣式钻头能够在实现降低钻孔轨迹偏离量的前提下实现利用中空钻杆将煤岩屑从杆中排出，特别适用于瓦斯抽放孔钻孔施工。

【技术实现步骤摘要】
水射流内排渣式钻头
本技术涉及一种钻头，具体是一种适用于煤矿井下钻孔的水射流内排渣式钻头，属于煤矿安全

技术介绍
目前我国矿井瓦斯治理通常采用瓦斯抽采技术，而瓦斯抽采仍然以井工瓦斯抽采为主要措施，即：向煤层和瓦斯集聚区域打钻，将钻孔接在专用的管路上，用抽采设备将煤层和采空区中的瓦斯抽至地面加以利用，或排放至总回风流中。瓦斯抽放孔钻孔施工时，常常会出现钻孔轨迹偏离，钻孔偏离不仅会影响瓦斯的抽放效果，而且严重的会造成钻孔白带，会给后续的钻孔作业带来巨大的突出危险，进而导致安全事故的发生。钻孔轨迹偏离的发生通常受钻具自重、地质条件、钻进参数、钻进工艺、钻进设备和人员因素等的共同影响，其中地质条件和钻进工艺是最主要的因素，当钻头遇到软硬交错的质地情况时，由于钻头对软硬煤岩石的破碎能力不同，因此会使钻头向质地较软的区域偏移，从而使钻孔轨迹发生偏离。另外，目前常用的钻具，排渣动力通常为流体排渣方式和机械排渣方式。流体排渣通常从钻杆腔体进入钻孔孔底，排渣空间为钻头后方的钻孔孔壁与钻杆之间的环状空间，通过设置在钻杆上的螺旋排料结构排出，因此孔壁变形及破坏情况对排渣空间大小的变化影响较大，易发生堵塞、卡钻、抱钻现象，甚至引发钻杆断裂，对钻孔的深度和钻进效率影响较大。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种水射流内排渣式钻头，能够在实现降低钻孔轨迹偏离量的前提下实现利用中空钻杆将煤岩屑从杆中排出，特别适用于瓦斯抽放孔钻孔施工。为实现上述目的，本水射流内排渣式钻头包括钻头主体和同轴固定设置在钻头主体后端的钻杆连接座，钻头主体的前端面上设有多个凸出于前端面设置的切削翼、且多个切削翼相对于钻头主体的中轴线中心对称设置，每个切削翼包括多个凸出高度由外向内依次递减的切削齿定位台阶，配合数量的切削齿依次固定设置在切削齿定位台阶上；钻头主体的中轴线位置设有贯穿钻头主体和钻杆连接座的排屑通道，排屑通道的前端是排屑孔，沿钻头主体的轴向方向还设有多个贯穿钻头主体和钻杆连接座的射流通道、且多个射流通道相对于钻头主体的中轴线围绕排屑通道中心对称设置，射流通道的前端是射流孔，射流通道靠近钻头主体前端面的位置设有与排屑通道贯通设置的分流通道、且分流通道向内后方倾斜设置。作为本技术的进一步改进方案，位于钻头主体内的射流通道包括前小径段和后大径段，前小径段和后大径段之间通过锥形增压口连通连接。作为本技术的进一步改进方案，位于钻头主体内的射流通道整体是向内侧或外侧方向倾斜设置的斜孔结构，或者位于钻头主体内的射流通道的前小径段是向内侧或外侧方向倾斜设置的斜孔结构。作为本技术的进一步改进方案，钻头主体的前端面上围绕排屑孔的区域还固定设有切割刃。作为本技术的一种实施方式，切削齿是聚晶金刚石复合片切削齿，切割刃是金刚石切割刃。作为本技术的进一步改进方案，位于钻头主体内的排屑通道是前小后大的锥形孔结构。作为本技术的进一步改进方案，钻头主体和钻杆连接座是一体结构。与现有技术相比，本水射流内排渣式钻头旋转进行钻孔作业时，一方面，高压水通过射流通道经钻头主体前端面上的射流孔喷出、对煤岩体进行破碎，另一方面，钻头主体旋转的同时切削齿同时对煤岩体进行破碎，大大降低了遇到软硬交错的质地情况时钻头向质地较软的区域偏移的现象，而高压水经射流孔喷出的同时，一部分高压水经分流通道倾斜向后方喷入排屑通道、使排屑通道位于分流通道出口位置的前部区域形成局部负压环境，因此大部分破碎后的煤岩碎屑在钻进反作用力及负压作用下经排屑孔涌入排屑通道、并在高压水的冲击力作用下持续向后方移动进入中空钻杆的排屑通道，小部分破碎后的煤岩碎屑在钻进反作用力作用下进入成型钻孔与中空钻杆之间的空间，可以通过设置在中空钻杆外壁上的、整体呈螺旋走向设置的导屑叶片、或导屑凸起、或导屑凹槽排出，可大大降低发生堵塞、卡钻、抱钻的现象，特别适用于瓦斯抽放孔钻孔施工。附图说明图1是本技术钻头主体前端面的结构示意图；图2是图1的A-A剖视图。图中：1、切削齿，2、切削翼，3、排屑孔，4、射流孔，5、钻头主体，6、锥形增压口，7、排屑通道，8、射流通道，9、钻杆连接座，10、切割刃，11、分流通道。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明(以下以本水射流内排渣式钻头的钻进方向为前方进行描述，即图1的上方为钻进方向，以指向钻头主体5的中轴线的方向为内侧方向、以远离钻头主体5的中轴线的方向为外侧方向进行描述)。如图1、图2所示，本水射流内排渣式钻头包括钻头主体5和同轴固定设置在钻头主体5后端的钻杆连接座9，钻头主体5和钻杆连接座9可以是一体结构，钻头主体5的前端面上设有多个凸出于前端面设置的切削翼2、且多个切削翼2相对于钻头主体5的中轴线中心对称设置，每个切削翼2包括多个凸出高度沿钻头主体5径向方向由外向内依次递减的切削齿定位台阶，配合数量的切削齿1依次固定设置在切削齿定位台阶上；钻头主体5的中轴线位置设有贯穿钻头主体5和钻杆连接座9的排屑通道7，排屑通道7的前端是排屑孔3，沿钻头主体5的轴向方向还设有多个贯穿钻头主体5和钻杆连接座9的射流通道8、且多个射流通道8相对于钻头主体5的中轴线围绕排屑通道7中心对称设置，射流通道8的前端是射流孔4，射流通道8靠近钻头主体5前端面的位置设有与排屑通道7贯通设置的分流通道11、且分流通道11向内后方倾斜设置。将本水射流内排渣式钻头通过钻杆连接座9固定对接安装在对应具有排屑通道和射流通道的中空钻杆上后进行钻孔作业时，中空钻杆带动本水射流内排渣式钻头一同旋转，一方面，高压水通过射流通道8经钻头主体5前端面上的射流孔4喷出、对煤岩体进行破碎，另一方面，钻头主体5旋转的同时切削齿1同时对煤岩体进行破碎，大大降低了遇到软硬交错的质地情况时钻头向质地较软的区域偏移的现象，而高压水经射流孔4喷出的同时，一部分高压水经分流通道11倾斜向后方喷入排屑通道7、使排屑通道7位于分流通道11出口位置的前部区域形成局部负压环境，因此大部分破碎后的煤岩碎屑在钻进反作用力及负压作用下经排屑孔3涌入排屑通道7、并在高压水的冲击力作用下持续向后方移动进入中空钻杆的排屑通道，小部分破碎后的煤岩碎屑在钻进反作用力作用下进入成型钻孔与中空钻杆之间的空间，可以通过设置在中空钻杆外壁上的、整体呈螺旋走向设置的导屑叶片、或导屑凸起、或导屑凹槽排出，可大大降低发生堵塞、卡钻、抱钻的现象。为了实现增大水射流的入射压力，作为本技术的进一步改进方案，位于钻头主体5内的射流通道8包括前小径段和后大径段，前小径段和后大径段之间通过锥形增压口6连通连接。为了实现更好的水射流效果，作为本技术的进一步改进方案，位于钻头主体5内的射流通道8整体是向内侧或外侧方向倾斜设置的斜孔结构、或者位于钻头主体5内的射流通道8的前小径段是向内侧或外侧方向倾斜设置的斜孔结构。钻头主体5内的射流通道8向内侧方向倾斜设置时，射流孔4喷出的高压水可以实现聚集于一点，可以增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水射流内排渣式钻头，包括钻头主体(5)和同轴固定设置在钻头主体(5)后端的钻杆连接座(9)，钻头主体(5)的前端面上设有多个凸出于前端面设置的切削翼(2)、且多个切削翼(2)相对于钻头主体(5)的中轴线中心对称设置，每个切削翼(2)包括多个凸出高度由外向内依次递减的切削齿定位台阶，配合数量的切削齿(1)依次固定设置在切削齿定位台阶上；/n其特征在于，钻头主体(5)的中轴线位置设有贯穿钻头主体(5)和钻杆连接座(9)的排屑通道(7)，排屑通道(7)的前端是排屑孔(3)，沿钻头主体(5)的轴向方向还设有多个贯穿钻头主体(5)和钻杆连接座(9)的射流通道(8)、且多个射流通道(8)相对于钻头主体(5)的中轴线围绕排屑通道(7)中心对称设置，射流通道(8)的前端是射流孔(4)，射流通道(8)靠近钻头主体(5)前端面的位置设有与排屑通道(7)贯通设置的分流通道(11)、且分流通道(11)向内后方倾斜设置。/n

【技术特征摘要】
1.一种水射流内排渣式钻头，包括钻头主体(5)和同轴固定设置在钻头主体(5)后端的钻杆连接座(9)，钻头主体(5)的前端面上设有多个凸出于前端面设置的切削翼(2)、且多个切削翼(2)相对于钻头主体(5)的中轴线中心对称设置，每个切削翼(2)包括多个凸出高度由外向内依次递减的切削齿定位台阶，配合数量的切削齿(1)依次固定设置在切削齿定位台阶上；
其特征在于，钻头主体(5)的中轴线位置设有贯穿钻头主体(5)和钻杆连接座(9)的排屑通道(7)，排屑通道(7)的前端是排屑孔(3)，沿钻头主体(5)的轴向方向还设有多个贯穿钻头主体(5)和钻杆连接座(9)的射流通道(8)、且多个射流通道(8)相对于钻头主体(5)的中轴线围绕排屑通道(7)中心对称设置，射流通道(8)的前端是射流孔(4)，射流通道(8)靠近钻头主体(5)前端面的位置设有与排屑通道(7)贯通设置的分流通道(11)、且分流通道(11)向内后方倾斜设置。


2.根据权利要求1所述的水射流内排渣式钻头，其特征在于，位于钻头主体(5)内的射...

【专利技术属性】
技术研发人员：董太华，朱传杰，陶启兴，邓学勇，张智渊，刘谦，
申请(专利权)人：四川广旺能源发展集团有限责任公司，中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：四川;51