一体化钻割钻杆制造技术

本发明专利技术提出了一种一体化钻割钻杆。所述钻杆主体包括轴向贯穿的通孔以及两端配对的连接公头和连接母头，所述通孔在钻杆的一端为锥形结构；封孔组件放置于通孔内，包括锥形封孔塞和调压弹簧，锥形封孔塞较大的端面和调压弹簧一端面相连接，所述封孔塞与通孔的锥形结构匹配，用于封堵通孔；所述喷流孔组件设置于钻杆主体上，包括喷流通孔，喷流通孔与钻杆主体的通孔垂直并位于封孔塞的后方。

【技术实现步骤摘要】
一体化钻割钻杆
本专利技术属于煤炭开采
，涉及煤炭正式开采前预抽采瓦斯通道施工过程中的设备，特别涉及一种预抽采瓦斯通道的钻割钻杆装置，用于解决现有的钻杆施工过程中频繁上下导致效率低下的问题。
技术介绍
煤矿瓦斯、粉尘事故是井下的重大灾害之一，若发生瓦斯、粉尘事故，不仅会严重破坏生产环境，而且会造成人员伤亡，给人民、企业、国家造成巨大的损失，因此，消除瓦斯超限和粉尘是预防瓦斯、粉尘事故的前提条件，也是矿井安全生产的重要保障之一。然而，由于地质沉积作用，煤层中积压了大量的瓦斯等有毒有害气体，为了实现安全采掘，通常情况下，采掘前首先要布置专用瓦斯抽采坑道，采用坑道钻机施工抽采钻孔提前实施瓦斯抽采，待抽采达标后，方能开始采掘煤炭。瓦斯抽采坑道的施工通常包括钻孔和割裂煤层等多道工序。具体方法是使用坑道钻机先施钻一定深度的钻孔，然后将钻杆换成用于割裂煤层的专用钻杆后再伸进钻孔内需要割裂的煤层位置，接着采用高压水割裂煤层。为了达到良好的瓦斯预抽采效果，通常要求钻孔具有一定的深度，并且钻孔的不同深度位置需要割裂煤层，这就需要反复将钻杆从钻孔中退出并反复更换钻孔钻杆和割裂煤层的专用钻杆。该钻杆更换过程会占用大量的工程时间，影响工程进度。在现有技术中，由于有些工程工期紧张或者其他原因，也可以采用紧钻孔而不切割的施工方式，但是采用这种方式所布置的抽采坑道其瓦斯抽采率很低。目前还没有既能保证工期又能使抽采坑道效果明显的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决瓦斯抽采坑道工序复杂、施工工序工期与坑道抽采瓦斯效果不能同时兼顾的问题，提出了一种一体化钻割钻杆。本专利技术的技术方案是:一体化钻割钻杆，其特征在于，包括钻杆主体、封孔组件和喷流孔组件；所述钻杆主体包括轴向贯穿的通孔以及两端配对的连接公头和连接母头，所述通孔在钻杆的一端为锥形结构；封孔组件放置于通孔内，包括锥形封孔塞和调压弹簧，锥形封孔塞较大的端面和调压弹簧一端面相连接，所述封孔塞与通孔的锥形结构匹配，用于封堵通孔；所述喷流孔组件设置于钻杆主体上，包括喷流通孔，喷流通孔与钻杆主体的通孔垂直并位于封孔塞的后方。优选的，所述钻杆主体的通孔内设置有卡簧，卡簧用于限制封孔组件。喷流孔组件采用可更换的结构，具体为下沉螺栓，所述下沉螺栓与钻杆螺纹连接，喷流通孔设置于下沉螺栓上。进一步的，上述的喷流孔为进口大出口小的喇叭口形状，以进一步提高割裂射流的效果。本专利技术的有益效果是:目前为保证矿井开采安全需要在先布置瓦斯抽采坑道，通常采用的瓦斯抽采坑道有两种，一种是直接有钻机钻孔得到抽采孔，另一种是在钻孔的同时适当得通过割裂煤层等方式增加割裂缝隙，就效果而言，后者的瓦斯抽采量通常可以达到前者的5到8倍，但是后者由于工序复杂，因此需要以较长的工期为代价，主要是因为在钻孔过程中需要不断更换钻杆以进行钻孔和切割工序的转换。本专利技术提出的一体化钻割钻杆通过在钻杆上设置喷流孔组件及封孔塞组件，使同一套设备同时可以钻孔和割裂煤层，只需转换供给钻杆的工作液体的压力即可，即使用钻孔压力供给工作液体可以实施正常的钻孔工序，使用切割压力供给工作液体可以实施切割工序。其原理是不同压力的工作液体可以使封孔组件的调压弹簧产生对封孔塞的不同压力，当压力较大是，封孔塞对钻杆锥形结构的压力就更大，此时大部分的工作液体就从喷流通孔中喷射出来以割裂煤层。实现了钻割一体化，省去了钻孔和切割工序转换时更换专用钻杆的时间，节约工期的同时保证了布置的抽采坑道具有更好的效果。【附图说明】图1是本专利技术的整体结构示意图。图2是本专利技术封孔组件的结构示意图。图3是本专利技术喷流孔组件的结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。如图1所示，一体化钻割钻杆，其特征在于，包括钻杆1、封孔组件2和喷流孔组件3 ;其中钻杆主体包括轴向贯穿的通孔以及两端配对的连接公头11和连接母头12，所述通孔在钻杆的一端为锥形结构；封孔组件放置于通孔内，包括锥形封孔塞和调压弹簧，锥形封孔塞较大的端面和调压弹簧一端面相连接，所述封孔塞与通孔的锥形结构匹配，用于封堵通孔；所述喷流孔组件设置于钻杆主体上，包括喷流通孔，喷流通孔与钻杆主体的通孔垂直并位于封孔塞的后方。具体的，通孔用于输送钻割用工作液体，不同钻杆的连接公头11和连接母头12可相互连接在一起，形成更长的钻杆。其中，钻杆结构为管道状，两端有连接公头和母头，连接公头和母头可优选为螺纹连接；通孔在钻杆的一端的锥形结构类似于漏斗结构，用于与封孔组件配合进行工作模式的切换；工作液体在工程应用中通常采用水，也可以采用其他工作液体，其目的主要是为钻杆钻孔过程降温及在高压下割裂煤层，这里工作液体优选为水。优选的，所述钻杆主体的通孔内设置有卡簧，卡簧用于限制封孔组件。喷流孔组件采用可更换的结构，具体为下沉螺栓，所述下沉螺栓与钻杆螺纹连接，喷流通孔设置于下沉螺栓上。如图2所示，所述封孔组件2包括锥形的封孔塞21和调压弹簧22，所述锥形封孔塞21的较大的端面和调压弹簧22 —端面相连接后自由放置于通孔内，所述封孔塞21的较大的端面的直径大于所述通孔锥形结构的最小直径，所述调压弹簧22根据所述工作液体的压力作用于封孔塞21上以使钻杆1在钻孔和切割两项功能之间转换；如图3所示，本实施例的喷流孔组件3包括设置于钻杆1主体上沿钻杆1径向联通所述通孔和外部空间的喷流通孔311，所述喷流通孔311的位置满足其到钻杆锥形结构所在端面的距离大于锥形封孔塞21的高。其工作原理如下:锥形封孔塞和调压弹簧的外径一致，并且小于钻杆的通孔内径，封孔组件放入钻杆通孔内可以自由滑动，当液体压力较小时，其对调压弹簧及封孔塞的压力亦较小，封孔塞对通孔通道的堵塞力度较小，故大部分液体从封孔塞及通孔的间隙流向钻头以保证钻孔正常进行，当液体压力增大到一定程度比如说至8MPa-10MPa时，调压弹簧及封孔塞受到液体巨大的压力而几乎封堵了钻杆的通孔(此时并没有完全堵住钻杆通孔，还有一部分液体从封孔塞及钻杆之间的间隙流过以冷却钻头)，大量高压液体从钻杆的喷流孔组件喷射而出，喷射出的高压射流即可用于割裂煤层。所以，采用该钻杆后，通过调节供给工作液体的压力即可实现钻孔和切割功能的转换，而不用更换专用钻头，大大节约工期。如图1及图3所示，喷流孔组件3优选为可更换的下沉螺栓结构，具体包括钻杆1上沿钻杆1径向设置的下沉螺栓螺纹孔32和相应的下沉螺栓31，所述下沉螺栓31包括喷流通孔311，所述喷流通孔311轴线与下沉螺栓轴31线重合。上述下沉螺栓结构的喷流孔组件为本实施例的优选方案，因为喷流通孔通常需要承受很高的压力，故是容易损坏的部件之一，采用这种下沉螺栓的喷流通孔结构可以使容易损坏的喷流通孔与钻杆分离开来，当喷流通孔坏掉时可以通过更换喷流孔组件的下沉螺栓弥补，可降低使用成本，节约资源。进一步的，上述的喷流通孔311设计为进口大出口小的喇叭口形状，以进一步提高割裂射流的效果。由于切割煤层主要依赖于工作液体的高压能量，但高压能量从喷流通孔喷出时因喷流通孔形状不同而损失程度差异较大，通常喇叭口流线型设计能够很好得保证液体喷出时其高压能量损失较小，故在本实施例的优选方案中采用进口大出口小的喇叭口形状的喷流通孔设计。下面以一具体工程为例分析本实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一体化钻割钻杆，其特征在于，包括钻杆主体、封孔组件和喷流孔组件；所述钻杆主体包括轴向贯穿的通孔以及两端配对的连接公头和连接母头，所述通孔在钻杆的一端为锥形结构；封孔组件放置于通孔内，包括锥形封孔塞和调压弹簧，锥形封孔塞较大的端面和调压弹簧一端面相连接，所述封孔塞与通孔的锥形结构匹配，用于封堵通孔；所述喷流孔组件设置于钻杆主体上，包括喷流通孔，喷流通孔与钻杆主体的通孔垂直并位于封孔塞的后方。

【技术特征摘要】
1.一体化钻割钻杆，其特征在于，包括钻杆主体、封孔组件和喷流孔组件； 所述钻杆主体包括轴向贯穿的通孔以及两端配对的连接公头和连接母头，所述通孔在钻杆的一端为锥形结构；封孔组件放置于通孔内，包括锥形封孔塞和调压弹簧，锥形封孔塞较大的端面和调压弹簧一端面相连接，所述封孔塞与通孔的锥形结构匹配，用于封堵通孔；所述喷流孔组件设置于钻杆主体上，包括喷流通孔，喷流...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林，高正强，
申请(专利权)人：成都晟鑫机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：