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专利号: 2022111116294
申请人: 张家宝
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.水力化煤岩层冲孔装置,包括钻杆和喷头组件,所述喷头组件包括喷头和喷杆,所述喷头与所述喷杆相连接,所述喷杆穿设在所述钻杆内,所述喷杆与所述钻杆相连接,其特征在于,所述喷头与所述喷杆相连通,所述喷杆与所述钻杆相连通;所述喷头上设置有排渣孔,所述排渣孔与所述喷杆相连通;所述排渣孔外侧设置有若干个与钻孔相连通的倾斜喷孔,所述倾斜喷孔与所述排渣孔之间设置有防堵结构,所述倾斜喷孔与所述防堵结构相连通,所述防堵结构与钻孔相连通;所述喷头上设置有解锁结构,所述喷杆上设置有排渣结构,所述解锁结构与所述排渣结构相配合,以用于所述解锁结构在高压水的冲力作用下带动所述喷杆从所述钻杆内向外伸出时,所述排渣结构与钻孔连通。

2.如权利要求1所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述防堵结构包括沿所述喷头轴向开设的疏通孔,所述疏通孔一侧通过水平孔与所述倾斜喷孔相连通,所述疏通孔与所述钻孔相连通,以用于所述钻孔内高压水依次通过所述疏通孔、所述水平孔以及所述倾斜喷孔向岩层喷射;所述疏通孔内设置有顶出弹簧,所述顶出弹簧的一端与所述疏通孔内壁固定连接,所述顶出弹簧另一端与顶杆相连接,以用于所述顶出弹簧带动所述顶杆复位将疏通孔入口处的渣团顶开。

3.如权利要求2所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述倾斜喷孔、所述水平孔和所述疏通孔整体组成高压水射流通道。

4.如权利要求1所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述解锁机构包括反转固定桨,所述喷头上且位于所述喷杆两侧均匀设置有若干个所述反转固定桨,所述反转固定桨在高压水的冲力作用下带动所述喷头和所述喷杆反转。

5.如权利要求1所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述喷杆与所述钻杆螺纹连接;所述排渣结构包括若干个沿所述喷杆轴向均匀布置的排渣口,所述排渣口为沿所述喷杆径向贯穿的矩形长条状排渣口,且所述排渣口靠近所述钻杆的侧面呈90°弧面。

6.如权利要求1所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述倾斜喷孔外侧开设有与钻孔相连通的设备腔,所述设备腔内设置有与钻孔相连通的密封组件,所述密封组件靠近钻孔的一侧从所述设备腔内向外穿出。

7.如权利要求6所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述设备腔一侧开设有与外部连通的连孔,所述设备腔靠近所述喷杆的一侧开设有安装孔;所述密封组件包括橡胶块,所述橡胶块一侧设置有凸起端,沿所述橡胶块轴向开设有与外部相连通的进水孔,且所述进水孔延伸至所述凸起端内;所述橡胶块穿过所述安装孔固定在所述设备腔内,且所述凸起端从所述连孔内向外伸出,所述进水孔与所述安装孔处于同一直线上,所述进水孔与所述钻孔相连通。

8.如权利要求7所述的水力化煤岩层冲孔装置,其特征在于,所述进水孔的截面形状为L字形。

9.如权利要求1所述的水利化岩层桩基成孔装置,其特征在于,沿所述钻杆径向设置有贯穿所述钻杆的高压水进水通道,沿垂直于所述高压水进水通道轴向设置有贯穿所述高压水进水通道的喷射通道,所述喷射通道与所述高压水进水通道相连通且所述喷射通道和所述高压水进水通道整体呈十字形,所述喷射通道两端分别与钻杆内部相连通。

10.如权利要求1‑9任意一项所述的水力化煤岩层冲孔装置的工作方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、高压水喷射:首先通过在钻杆和钻孔之间注入高压水,高压水依次通过防堵结构和倾斜喷孔对煤岩层进行斜向喷射,高压水喷射在煤岩层上产生的岩渣返水通过排渣孔进入到喷杆内,通过喷杆进入到钻杆内,排出孔洞;

S2、喷头外缘密封:高压水喷射的同时,钻杆和钻孔内的高压水注入喷头外侧的密封组件,密封组件在高压水的作用下膨胀,填充喷头与钻孔之间的间隙;

S3、防堵结构清渣:当岩渣堵塞防堵结构中疏通孔外缘时,防堵结构中的顶出弹簧带动顶杆向外伸出复位,此时顶杆将疏通孔外缘的岩渣顶开,此时疏通孔露出,在高压水的冲击下降顶出弹簧再次压缩至疏通孔内,高压水经过疏通孔再次流入倾斜喷孔内,继续高压水喷射作业;

S4、排渣结构排渣:当防堵结构无法对疏通孔外缘清渣时,钻机暂停,钻杆停止顺时针旋转,此时解锁结构在高压水的冲击作用下带动喷头和喷杆整体旋转,喷杆相对钻杆转动向外伸出,露出排渣结构中排渣口,此时钻孔内岩渣在高压水的带动下流入到排渣口内,岩渣返水通过排渣口进入喷杆内,随后流入到钻杆内,排出孔洞;

S5、钻机启动:当排渣结构中排渣口完成露出时,钻杆内排水量达到峰值,通过监测钻杆内排水量达到峰值时,钻机启动,钻机带动钻杆低速顺时针旋转,抵消解锁结构反转带来的反转力,当高压水通过疏通孔流入倾斜喷孔内开始对煤岩层喷射时,钻机带动钻杆高速顺时针旋转,使喷杆主体与钻杆完全连接,恢复初始状态,继续高压水喷射作业;

S6、岩渣二次破碎:岩渣返水通过钻杆时,钻杆内高压水进水通道两侧分别通入高压水,高压水通过高压水进水通道流入喷射通道,通过喷射通道两侧喷口向外喷出,完成对岩渣二次破碎。