[发明专利]一种单向弯曲钻具及冲孔造穴掏煤方法

说明书

本发明一种单向弯曲钻具及冲孔造穴掏煤方法，该钻具包括多个依次连接的短节；每个所述短节包括座节，座节内设置有供液体流动的中心通道，中心通道内设置有活动件、推块和弹性件；活动件整体为环形件，活动件包括活动球头段和柱体段；座节内壁包括球形凹槽段和变截面段，球形凹槽段与所述活动球头段的球形面匹配，变截面段沿其周向设置有一段倾斜面，倾斜面与柱体段的外壁之间形成渐变的间隙；座节内壁上设置有供推块沿径向来回移动的孔口，座节内壁上设置有连通压力腔与中心通道的连通孔。本发明的钻具能够实现单向弯曲；采用本发明的钻具能够进行穿层孔的径向掏煤，增加穿层孔单孔的出煤量，增大单孔卸压范围，提高抽采效益，减少穿层孔工程量。

技术领域

本发明属于煤矿井下瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种单向弯曲钻具及冲孔造穴掏煤方法。

背景技术

井下钻孔实施瓦斯预抽是目前我国治理矿孔瓦斯的根本方法，基于底抽巷的穿层钻孔瓦斯抽采技术是高瓦斯、低透气性突出煤层瓦斯抽采的主要手段之一，而基于穿层钻孔的水力冲孔技术能够有效降低瓦斯抽采成本、提高抽放效率，保证工作面的安全生产，在松软、低渗煤层发育区取得了广泛的应用。目前主要采用常规钻具结合水力冲孔工具在穿层钻孔的煤层段进行冲孔造穴，冲孔段受刚性钻具控制，水力喷射有效范围小，只能将孔眼轴线附近的煤掏出，单孔卸压范围有限。

亟待一种不限于仅在孔眼轴线附近进行冲孔作业的方法，以增加穿层孔单孔的出煤量，增大卸压范围，提高穿层孔的抽采效益。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种单向弯曲钻具及冲孔造穴掏煤方法，解决现有的水力冲孔钻具水利喷射范围小、单孔卸压范围有限的问题。

对此，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种单向弯曲钻具，包括多个依次连接的短节；每个所述短节包括座节，所述座节内设置有供液体流动的中心通道，所述中心通道内设置有活动件、推块和弹性件；

所述活动件整体为环形件，活动件包括活动球头段和柱体段；所述座节内壁包括球形凹槽段和变截面段，所述球形凹槽段与所述活动球头段的球形面匹配；所述变截面段沿其周向设置有一段倾斜面，所述倾斜面与所述柱体段的外壁之间形成渐变的间隙，所述间隙从球形凹槽边缘至座节端部逐渐增加；所述活动球头段的球形面上设置有用于限制活动件沿中心通道轴向移动的销轴，所述球形凹槽段中设置有与所述销轴匹配的销轴孔；

所述座节内壁上设置有供推块沿径向来回移动的孔口，所述孔口底部与推块之间通过所述弹性件连接，所述孔口底部与推块之间设置有压力腔，所述座节内壁上设置有连通压力腔与中心通道的连通孔；所述推块位于所述倾斜面对侧。

优选的，所述座节内壁上装配有锁定环和固定环，所述锁定环和固定环依次沿轴向套设在活动件上；所述锁定环内壁的一部分设置为弧形面，内壁的另一部分沿圆周方向设置有一段第一倾斜面；所述座节内壁上设置有圆穹顶，所述锁定环装配在座节内时锁定环上的弧形面与所述圆穹顶共同形成所述的球形凹槽段；

所述固定环的外壁与座节内壁连接，固定环的内壁上沿圆周方向设置有一段第二倾斜面，所述第一倾斜面和第二倾斜面共同形成所述的倾斜面；所述固定环上设置有用于推块通过的通孔，所述通孔与座节内壁上的孔口位置对应。

优选的，所述锁定环的弧形面边缘处设置有一半销轴孔，球形凹槽边缘处设置有一半销轴孔，锁定环与活动件组装后两半销轴孔形成完整的销轴孔。

优选的，所述固定环通过定位销固定在座节上。

优选的，所述固定环的外壁与座节内壁通过螺纹连接。

优选的，所述活动球头段的球形面与球形凹槽段的接触面上设置有密封圈。

优选的，所述推块与所述孔口侧壁的接触面处设置有密封圈。

优选的，所述柱体段末端设置有公接头，所述座节上设置有与公接头匹配的母接头。