一种煤层分级压控定点扩孔装置的制作方法

1.本实用新型属于钻具领域，涉及一种煤层分级压控定点扩孔装置。


背景技术：

2.在煤矿开采中，瓦斯是威胁安全的有害气体，易导致瓦斯、煤尘爆炸及煤与瓦斯的突出事故。随着煤矿开采深度增加，地应力、瓦斯含量和压力增大，煤层透气性降低，瓦斯抽采难度进一步加大，在指定煤层进行扩孔加大了煤层的暴露面积，增大了地层导流能力，达到增产的目的，提高瓦斯抽采效率，防止瓦斯灾害的发生，而且抽出的瓦斯可作为洁净能源加以利用，减少环境污染。开发大直径扩孔工具和工艺，已成为低透气性煤层瓦斯抽采的的关键技术。
3.现有的煤层扩孔装置可分为两类：1、先钻孔后整体扩孔，然而大直径的扩孔需要大功率的钻机和高强度的钻具，而且在突出煤层中容易诱发瓦斯突出；2、先完成钻孔，然后在指定煤层通过下方扩孔装置，通过钻具推进的方式打开扩孔装置，这种装置需要钻孔、退杆、下放扩孔装置、挖槽造穴等一系列操作流程。现有的技术装备都无法一次性完成钻孔和扩孔的技术需求，严重影响扩孔效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种煤层分级压控定点扩孔装置。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种煤层分级压控定点扩孔装置，包括依次连接的后座1、芯柱2、节流通道3、定位销4、冷却孔5、翼片6、阻尼孔7、阻尼器外壳8、阻尼块9、复位弹簧10、压力平衡孔11、外管12和钻头13，将钻头13设为下方向；
7.所述芯柱2中间流道设置为两端大中间小的结构，以使流体流过时形成节流效应，实现节流通道上端压力大于下端压力；
8.所述阻尼器外壳8的内部设有阻尼块9，所述阻尼块9正反交替设置；
9.所述阻尼器外壳8的下端设置有压力平衡孔11；
10.当芯柱2的流量小于设定值q时，芯柱2静止，当芯柱2的流量大于设定值q时，芯柱2向下运动；
11.所述翼片6通过定位销4与外管12相连，翼片6绕定位销4转动；
12.所述芯柱2外侧设有齿条，所述翼片6设有半圆齿，芯柱2的齿条与翼片6的半圆齿啮合，芯柱2向下运动带动翼片6向外展开，增加扩孔直径。
13.可选的，所述翼片6上设有并排的若干金刚石复合片14。
14.可选的，所述芯柱2)内部有冷却水，芯柱2前端压力为p1，芯柱2后端压力为p2，p1＞p2；
15.阻尼孔7前的压力为p2，阻尼孔7后的压力为p3，p2＞p3，冷却液作用向下的有效作用面积和作用向上的有效作用面积相等，芯柱受到向下压差的作用力。
16.本实用新型的有益效果在于：本实用新型具有岩层正常钻进功能，到达煤层时通过调节供水流量实现翼片的展开，在煤层实现钻进和扩孔同时进行，并且冷却水同时到达钻头和翼片，根据需求实现了冷却水的压力分配，保护了钻头和翼片上的复合片，避免了退钻更换钻具，降低了辅助时间，能有效的提高钻孔施工效率。
17.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
18.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
19.图1为本实用新型的机构示意图；
20.图2为阻尼器结构图；
21.图3为芯柱各个端面受压示意图；
22.图4为翼片结构示意图；
23.图5为阻尼块剖视图。
24.附图标记：1、后座；2、芯柱；3、节流通道；4、定位销；5、冷却孔；6、翼片；7、阻尼孔；8、阻尼器外壳；9、阻尼块；10、复位弹簧；11、压力平衡孔；12、外管；13、钻头，14、金刚石复合片。
具体实施方式
25.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
26.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
27.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
28.为了便于理解本专利的结构图，按照图1放置方向，将钻头设为下方向。
29.如图2～图5所示，打钻时需要在钻杆内部提供冷却水，冷却水经过节流通道3后，在节流通道3两端形成节流效应，在节流通道3两端形成压差，如图3所示，芯柱2前端压力为p1，芯柱2后端压力为p2,p1大于p2，冷却水经过阻尼器上的阻尼孔7，所述阻尼孔7在阻尼块中反复改变方向，冷却水的流速的大小和方向发生变化，损失一定压力，阻尼孔7前的压力为p2，阻尼孔7后的压力为p3，p2大于p3，本实用新型中冷却液作用向下的有效作用面积和作用向上的有效作用面积相等，因此芯柱受到向下压差的作用力。
30.需要说明的是：所述节流效应是气体或液体在管道内流过截面突然缩小的断面受到阻碍，流体在收缩截面处产生漩涡、碰撞、摩擦，流体必须克服这些阻力，因此在收缩截面后的压力比收缩截面前的压力低得多。
31.本实用新型岩层钻进时，提供的冷却水流量小于设定值q时，冷却水经过节流通道3后，在节流通道3两端形成节流效应，在节流通道3两端形成压差，冷却水流过阻尼孔7后，损失一定压力，压差逐渐增大，在芯柱2的各个端面上形成压差，压差作用在芯柱2向下作用力不足以克服复位弹簧10提供的向上弹力，翼片6保持静止，冷却水降压到达钻头。翼片6上设有并排的若干金刚石复合片14。
32.本实用新型到达煤层后，提供的冷却水流量大于设定值q，冷却水经过节流通道3后，在节流通道3两端形成节流效应，在节流通道3两端形成压差，冷却水流过阻尼器上的阻尼孔7后，损失一定压力，压差逐渐增大，在芯柱2的各个端面上形成压差，压差作用在芯柱2向下作用力克服复位弹簧10提供的向上弹力，芯柱2向下运动，所述芯2柱外部设置有齿条，齿条与翼片6啮合，所述翼片6可绕定位销4转动，因此芯柱2向下运动带动翼片6绕定位销4转动，翼片6向外展开，冷缺水通过冷却孔5喷射出去冷却翼片6，冷却液经过一系列降压，低压到达钻头13，对钻头13进行冷却。
33.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。