[实用新型]高压水射流煤层钻扩孔系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全生产矿用设备技术领域，特别涉及一种高压水射流煤层钻扩孔系统。

背景技术

随着我国煤炭行业的发展以及国民经济对煤炭需求的增大，煤炭产量不断提高。这样，一方面现有的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井面临提高产量的压力，另一方面生产矿井的延深使得原来的矿井越来越多地逐渐变为高瓦斯、突出矿井。对于突出煤层和高瓦斯煤层而言，瓦斯抽放是防治突出和治理瓦斯的治本措施，而钻孔抽放瓦斯是可行而且较为经济的一种抽放方法，已得到了越来越广泛的应用。

我国是煤与瓦斯突出灾害最严重的国家，据不完全统计，平均每年突出次数在600次以上，防突是煤矿安全生产的主要任务。这些煤矿的地应力大、煤层松软，而且突出煤层瓦斯压力大。常规机械钻机具施工顺层钻孔非常困难，常常会出现卡钻、夹钻、喷孔，甚至突出等现象，造成施工深度不大，甚至发生安全事故。另外，由于钻孔的直径越大，瓦斯抽放效果越好，采用传统的机械钻机施工大直径钻孔就更加困难。但是，如果仅采用非接触式的射流钻机具，在钻孔过程中容易出现大块煤渣，堵塞钻孔造成排渣不畅，使得钻孔成孔深度非常有限，大大限制了它的应用。

针对我国有很大比例的高地应力、松软、高瓦斯煤层，而且这些煤层的顺层机械式钻孔施工非常困难以及穿层钻孔煤层段孔径较小的具体情况，克服机械钻机具和射流钻机具的缺点，研究开发射流机械联合破煤钻扩孔的施工技术，即高压水射流煤层钻扩孔系统和方法显得尤为急迫和必要。

鉴于以上情况，为了增大高瓦斯、突出煤层瓦斯抽放钻孔的成孔深度和孔径，开发能同时适用于顺煤层钻孔和穿层钻孔扩孔施工的高压水射流煤层钻扩孔技术和装备，无疑将具有非常广阔的应用前景。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种高压水射流煤层钻扩孔系统，通过运用高压水射流煤层钻扩孔技术，可以解决在我国高地应力、松软煤层中，常规机械钻机施工顺层钻孔难和穿层钻孔煤层段孔径小的问题，实现煤层顺层钻孔和扩孔同步实施，以及穿层钻孔扩孔的目的。

本实用新型的目的是提供一种高压水射流煤层钻扩孔系统，包括高压水射流发生系统、钻机、钻杆钻具系统，所述高压水射流发生系统包括依次相连的储水箱、高压水泵、高压胶管，所述钻机包括钻机操纵台和钻机本体，钻杆钻具系统包括高压旋转密封装置、高压密封钻杆和射流机械叶片组合塔式钻头，所述射流机械叶片组合塔式钻头的前端设置有至少一个高压水射流喷嘴，所述高压胶管通过高压旋转密封装置与高压密封钻杆的尾部相连且与高压密封钻杆的内腔相通，所述高压密封钻杆的另一端与射流机械叶片组合塔式钻头相连的尾部相连，所述高压密封钻杆的内腔与高压水射流喷嘴相连通.

进一步，所述射流机械叶片组合塔式钻头的前端面按中心对称均匀设置多个机械叶片，在高压密封钻杆的旋转带动作用下，所述射流机械叶片组合塔式钻头可实现轴向旋转；

进一步，所述高压水射流喷嘴包括直向喷嘴，所述直向喷嘴沿轴向布置在射流机械叶片组合塔式钻头的旋转中心位置；

进一步，所述高压水射流喷嘴包括至少两个斜向喷嘴，所述斜向喷嘴设置在机械叶片之间，所述斜向喷嘴的轴线与喷头装置的轴线之间存在夹角，沿出水方向，该夹角的角度范围为30°～75°；

进一步，在射流机械叶片组合塔式钻头的中部，以等间距的方式在同一横截面圆周上对称设置有至少两个侧向喷嘴；

进一步，所述射流机械叶片组合塔式钻头的后部设置有可拆卸的后置增大叶片；

进一步，所述射流机械叶片组合塔式钻头与高压射流钻杆之间的连接，以及高压射流钻杆之间的连接均采用内置挤压密封连接方式；

进一步，所述高压旋转密封装置包括中空的旋转轴、高压密封圈和外部壳体，连接处采用高压密封圈进行密封，所述旋转轴设置在外部壳体内部且可在外力作用下实现轴向旋转；所述旋转轴的一端与高压射流钻杆的杆身相连接，另一端与高压胶管固定连接，所述旋转轴的内部空腔与高压射流钻杆及高压水射流喷嘴相通。

本实用新型的有益效果是：