CN212716473U - 一种水力冲孔短节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水力冲孔短节，安装在钻头与钻杆之间，包括短节前端、短节后端、运动活塞以及弹簧，短节前端与短节后端螺纹连接，短节前端与短节后端均为中空的圆柱结构，短节前端从前向到后向依次设置有第一限位部、第二限位部和导流槽，运动活塞的前端与弹簧的紧贴，弹簧卡设在第一限位部内，运动活塞位于在第二限位部内、且与第二限位部的内壁紧贴，导流槽位于第二限位部的内壁上，第二限位部的内壁上还有喷水嘴，喷水嘴贯通短节前端的壁面，本实用新型在水力冲孔卸压增透过程中可提髙煤体透气性、有效降低周围煤体地应力，大幅提高日平均抽采纯瓦斯量，达到快速消突的目的。

Description

一种水力冲孔短节

技术领域

本实用新型涉及煤矿井工开采技术领域，属于钻孔水力冲孔和水力割缝技术，特别是一种水力冲孔短节。

背景技术

煤与瓦斯突出作为我国最为严重的矿井灾害之一，是地应力场、裂隙场及渗流场多物理场相互耦合的致灾结果。煤矿在进入深部开采之后，随着地应力的增加，煤层透气性、渗透率降低，再加上地质构造复杂、煤质松软等因素的影响，煤与瓦斯突出危险性增大，对于松软、低透气性、突出煤层，依靠减小钻孔间距、增加钻孔工程量、延长抽采时间等传统措施，其预抽瓦斯及煤层卸压效果不够理想，抽采效果难以及时达标，无法消除突出危险性。

水力冲孔等水力化技术作为一种煤层卸压增透的强化措施，可通过高速高压水射流冲击切割煤体，使煤体各类裂隙与孔隙迅速扩展、贯通甚至破裂，达到卸载地应力、增加煤层透气性的目的；但是水力冲孔卸压增透过程中水射流仅能对钻孔前端煤体进行卸压冲孔，不能对钻孔周边煤体进行卸压冲孔，卸压增透效果范围较小、冲孔时间较长，抽采达标所需时间更长，严重制约了矿井的三量平衡。

因此，研发一种水力冲孔短节，可在水力冲孔卸压增透过程中提髙煤体透气性、有效降低周围煤体地应力、增大煤体渗透率，大幅提高日平均抽采纯瓦斯量，对于快速消突具有较大意义。

发明内容

为了克服上述不足，本实用新型的目的是要提供一种水力冲孔短节。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种水力冲孔短节，安装在钻头与钻杆之间，以钻头钻进方向为前向，所述水力冲孔短节包括短节前端、短节后端、运动活塞以及弹簧，所述短节前端与短节后端螺纹连接，所述短节前端与短节后端均为中空的圆柱结构，所述运动活塞和弹簧位于短节前端与短节后端连接后形成的中空腔体内，所述短节前端从前向到后向依次设置有第一限位部、第二限位部和导流槽，所述运动活塞的前端与弹簧的紧贴，所述弹簧卡设在第一限位部内，所述运动活塞位于在第二限位部内、且与第二限位部的内壁紧贴，所述运动活塞通过弹簧的弹性形变进行前后运动，所述第一限位部的内径小于第二限位部的内径，所述导流槽位于第二限位部的内壁上，所述第二限位部的内壁上还有喷水嘴，所述喷水嘴贯通短节前端的壁面；

进一步的，所述运动活塞包括活塞本体和活塞头，所述活塞本体与第二限位部相贴紧，所述活塞本体与弹簧相贴紧，所述活塞头的直径小于第一限位部的内径；运动活塞移动到第二限位部的前端时，活塞头伸入第一限位部内；

进一步的，当运动活塞位于第二限位部的前端时，所述喷水嘴位于运动活塞的后方，当运动活塞受到高压水的压力时压缩弹簧，使得喷水嘴成为高压水流通道；

进一步的，所述导流槽的长度小于第二限位部的长度；当运动活塞受到高压水的压力向前运动，堵塞导流槽，使得高压水从喷水嘴喷出；

进一步的，所述导流槽至少三个，所述导流槽的过水断面总和不小于钻杆的内径；

进一步的，所述喷水嘴至少三个，以便高压水喷向不同的方向。

与现有技术相比，本实用新型的水力冲孔短节具备以下有益效果：

本实用新型安装在钻头和钻杆之间，安装和拆卸便捷，在井下施工过程既不改变施工工序，也不影响施工进度，打钻过程中静压水时，通过导流槽保证钻头的正常供水，在水力冲孔过程中，通过高压水的压力推动运动活塞向前运动，进而使喷水嘴扩大水力冲孔的卸压增透范围，有效降低周围煤体地应力，提髙煤体透气性，大幅提高日平均抽采纯瓦斯量，达到快速消突的目的。

本实用新型结构可靠，成本低廉，可与各种钻杆、钻头等钻具设备配套和衔接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型在静压水打钻过程中的结构示意图；

图2为本实用新型在高压水水力冲孔过程中的结构示意图；

图3是本实用新型的短节前端的结构示意图；

图4是本实用新型图3中A-A的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1-4所示的一种水力冲孔短节，安装在钻头与钻杆之间，以钻头钻进方向为前向，所述水力冲孔短节包括短节前端1、短节后端2、运动活塞3以及弹簧4，所述短节前端1与短节后端2螺纹连接，所述短节前端1与短节后端2均为中空的圆柱结构，所述运动活塞3和弹簧4位于短节前端1与短节后端2连接后形成的中空腔体内，所述短节前端1从前向到后向依次设置有第一限位部11、第二限位部12和导流槽5，所述运动活塞3的前端与弹簧4的紧贴，所述弹簧4卡设在第一限位部11内，所述运动活塞3位于在第二限位部12内、且与第二限位部12的内壁紧贴，所述运动活塞3通过弹簧4的弹性形变进行前后运动，所述第一限位部11的内径小于第二限位部12的内径，所述导流槽5位于第二限位部12的内壁上，所述第二限位部12的内壁上还有喷水嘴6，所述喷水嘴6贯通短节前端1的壁面。

如图1-2所示，在本实施例中，所述运动活塞3包括活塞本体31和活塞头32，所述活塞本体31与第二限位部12相贴紧，所述活塞本体31与弹簧4相贴紧，所述活塞头32的直径小于第一限位部11的内径，运动活塞3移动到第二限位部12的前端时，活塞头32伸入第一限位部11内。

在本实施例中，当运动活塞3位于第二限位部12的前端时，所述喷水嘴6位于运动活塞3的后方，当运动活塞3受到高压水的压力时压缩弹簧4，运动活塞3移动到第二限位部12的前端，使得喷水嘴6成为高压水流通道。

如图3-4所示，所述导流槽5的长度小于第二限位部12的长度；当运动活塞3受到高压水的压力向前运动，堵塞导流槽5，使得高压水从喷水嘴6喷出。

如图3-4所示，所述导流槽5至少三个，所述导流槽5的过水断面总和不小于钻杆的内径，保证在静压水打钻过程能够钻头正常供水；所述喷水嘴6至少三个，以便高压水喷向不同的方向。

参考图1-4，本实用新型的水力冲孔短节按照如下步骤进行安装和使用：

S1：组装短节前端：将弹簧4置于短节前端1的第一限位部11内，再将运动活塞3置于短节前端1的第二限位部12内，紧贴弹簧4；

S2：组装冲孔短节：将短节后端2通过螺纹固定在短节前端1上，将短节前端1、短节后端2和运动活塞3构成一整体；

S3：施工应用：将本实用新型安装于钻头与钻杆之间，当通过静压水时，水流通过运动活塞3与短节前端1内壁之间的导流槽5向钻头供水，同时堵塞喷水嘴6；当通过高压水时，高压水压缩运动活塞3利用弹簧4的弹性形变使运动活塞3向前运动堵塞导流槽5，截断向钻头的供水，高压水流仅能通过喷水嘴6形成高压水射流进行水力冲孔，达到扩大水力冲孔的卸压增透范围，有效降低周围煤体地应力，提髙煤体透气性，大幅提高日平均抽采纯瓦斯量，达到快速消突的目的。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水力冲孔短节，安装在钻头与钻杆之间，其特征在于，以钻头钻进方向为前向，所述水力冲孔短节包括短节前端、短节后端、运动活塞以及弹簧，所述短节前端与短节后端螺纹连接，所述短节前端与短节后端均为中空的圆柱结构，所述运动活塞和弹簧位于短节前端与短节后端连接后形成的中空腔体内，所述短节前端从前向到后向依次设置有第一限位部、第二限位部和导流槽，所述运动活塞的前端与弹簧的紧贴，所述弹簧卡设在第一限位部内，所述运动活塞位于在第二限位部内、且与第二限位部的内壁紧贴，所述第一限位部的内径小于第二限位部的内径，所述导流槽位于第二限位部的内壁上，所述第二限位部的内壁上还有喷水嘴，所述喷水嘴贯通短节前端的壁面。

2.根据权利要求1所述的水力冲孔短节，其特征在于，所述运动活塞包括活塞本体和活塞头，所述活塞本体与第二限位部相贴紧，所述活塞本体与弹簧相贴紧，所述活塞头的直径小于第一限位部的内径。

3.根据权利要求1所述的水力冲孔短节，其特征在于，当运动活塞位于第二限位部的前端时，所述喷水嘴位于运动活塞的后方。

4.根据权利要求1所述的水力冲孔短节，其特征在于，所述导流槽的长度小于第二限位部的长度。

5.根据权利要求3所述的水力冲孔短节，其特征在于，所述导流槽至少三个，所述导流槽的过水断面总和不小于钻杆的内径。

6.根据权利要求1所述的水力冲孔短节，其特征在于，所述喷水嘴至少三个。

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