一种钻机及其静态梳状钻孔器的制作方法

1.本实用新型涉及煤矿井下区域瓦斯治理技术领域，特别涉及一种静态梳状钻孔器。本实用新型还涉及一种具有该静态梳状钻孔器的钻机。


背景技术：

2.煤矿瓦斯抽采方式多种多样，矿井下主要采用密集钻孔预抽方法，密集钻孔预抽法需要从岩巷向煤层钻进大量穿层钻孔。
3.现有技术中，通常采用先施工母孔，再施工子孔的方式，母孔即为先导孔。具体地，将瓦斯抽采孔作为母孔，将均匀分布的自进式钻孔作为树状钻孔子孔，再对该树状孔网进行封孔压裂，该方法适用于单煤层和多煤层瓦斯抽采，可在每个母孔上形成一个或多个钻孔子孔网。然而，上述施工方法中，先导孔(母孔)施工后，若遇塌孔就造成后续工作无法实施，且分支孔钻孔后易被钻屑堵塞，导致其自进式钻头无法收回；此外，普通钻机对先导孔(母孔)的轨迹识别困难，施工中第二次下入钻杆时易因轨迹不能重合导致钻孔失败。
4.因此，如何避免传统通过二次下入钻杆施工分支孔而导致影响钻孔效率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种静态梳状钻孔器，能够通过一次下杆实现对于先导孔和分支孔的施工，从而可以提高施工效率、降低生产成本。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述静态梳状钻孔器的钻机。
6.为实现上述目的，本实用新型提供一种静态梳状钻孔器，包括用以破碎岩层和煤层的钻头以及与所述钻头连接的壳体组件，所述壳体组件包括用以与钻杆固接的高压射流段，所述高压射流段设有第一过水孔以及与所述第一过水孔连通的喷嘴。
7.可选地，所述高压射流段的内部设有用以与钻杆螺纹连接的锥螺纹孔以及位于所述喷嘴和所述锥螺纹孔之间的第一滤网。
8.可选地，所述喷嘴的个数为一个。
9.可选地，所述喷嘴的个数为至少两个，至少两个所述喷嘴沿所述高压射流段的圆周方向均匀分布。
10.可选地，所述壳体组件设有位于所述钻头和所述高压射流段之间、用以控制所述高压射流段中的低压水或压风进入所述钻头以实现冷却所述钻头和供所述钻头排渣的转换阀。
11.可选地，所述转换阀包括阀体，所述阀体内设有阀芯以及与所述阀芯配合连接的弹性件，所述弹性件向所述阀芯提供可沿远离所述钻头方向运动的弹性力。
12.可选地，所述弹性件具体为压缩弹簧，所述阀体设有第一阶梯面，所述阀芯设有第二阶梯面，所述压缩弹簧的两端分别抵于所述第一阶梯面和所述第二阶梯面。
13.可选地，所述阀体内还有第二滤网。
14.可选地，所述钻头包括本体以及设于所述本体并与所述转换阀连通的第三过水孔，所述本体上还设有pdc金刚石复合片和/或硬质合金结构。
15.本实用新型还提供一种钻机，包括钻杆，还包括与所述钻杆固接、如上述任一项所述的静态梳状钻孔器。
16.相对于上述背景技术，本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器，包括钻头和壳体组件，其中，钻头用于破碎岩层和煤层，从而实现先导孔的施工，壳体组件与钻头连接，壳体组件包括与钻杆固接的高压射流段，高压射流段设有第一过水孔和喷嘴，喷嘴与第一过水孔连通。这样一来，主孔(先导孔)施工时，通过钻机带动钻杆和钻头旋转，进而破碎岩层和煤层形成先导孔，分支孔施工时，通过向高压射流段输入高压水，高压水经第一过水孔和喷嘴，从而形成高压水射流，高压水射流能够实现分支孔的施工。相较于现有技术中通过二次下杆实现分支孔施工，本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器只需通过一次下杆即可实现对于先导孔和分支孔的施工，从而可以提高施工效率、降低生产成本；同时，上述设置方式可以避免由于先导孔塌孔以致后续施工无法进行的情况。
附图说明
17.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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器的结构示意图；
19.图2为本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器中的转换阀关闭状态示意图；
20.图3为图1中转换阀的结构简图。
21.其中：
[0022]1‑
高压射流段、11
‑
锥螺纹孔、12
‑
第一滤网、13
‑
第一过水孔、14
‑
喷嘴；
[0023]2‑
转换阀、21
‑
阀体、211
‑
第一阶梯面、22
‑
阀芯、221
‑
第二阶梯面、222
‑
第二过水孔、23
‑
弹性件、24
‑
第二滤网；
[0024]3‑
钻头、31
‑
本体、32
‑
第三过水孔、33
‑
pdc金刚石复合片、34
‑
硬质合金结构。
具体实施方式
[0025]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]
本实用新型的核心是提供一种静态梳状钻孔器，能够通过一次下杆实现对于先导孔和分支孔的施工，从而可以提高施工效率、降低生产成本。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述静态梳状钻孔器的钻机。
[0027]
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
[0028]
需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附
图所定义的。
[0029]
请参考图1、图2和图3，图1为本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器的结构示意图；图2为本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器中的转换阀关闭状态示意图；图3为图1中转换阀的结构简图。
[0030]
本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器，包括钻头3和壳体组件，其中，钻头3用于破碎岩层和煤层，从而实现先导孔的施工；壳体组件与钻头3连接，壳体组件包括与钻杆固接的高压射流段1，高压射流段1设有第一过水孔13和喷嘴14，喷嘴14与第一过水孔13连通。
[0031]
其中，喷嘴14可供进入高压射流段1中的高压水形成用于施工分支孔的高压水射流。具体地，喷嘴14具有沿其轴向贯通的射流孔，根据实际需要，射流孔的轴线与高压射流段1的轴线垂直，当然，射流孔的轴线与高压射流段1的轴线也可以呈任意预设锐角，比如呈45
°
夹角。
[0032]
在本实施例中，喷嘴14的数量可以设置为一个或者多个，本文对此并不作具体限制。当喷嘴14数量为一个时，通过喷嘴14的流量最大，射流速度越快，切割能力越强，切割深度越大(此处，切割深度和喷嘴14结构有关，这里约定其余条件相同)，即分支孔最大深度更大；当喷嘴14数量越多时静态梳状钻孔器的切割能力越弱。在对切割深度无较高要求时，也可设置至少两个喷嘴14，至少两个喷嘴14沿高压射流段1的圆周方向均匀分布，这样在不考虑孔深的情况下，设置多个喷嘴14能提高分支孔的成孔效率。
[0033]
这样一来，主孔(先导孔)施工时，通过钻机带动钻杆和钻头3旋转，进而破碎岩层和煤层形成先导孔；分支孔施工时，通过向高压射流段1输入高压水，高压水经第一过水孔13和喷嘴14，从而形成高压水射流，高压水射流能够实现分支孔的施工。
[0034]
相较于现有技术中通过二次下杆实现分支孔施工，本实用新型实施例所提供的静态梳状钻孔器只需通过一次下杆即可实现对于先导孔和分支孔的施工，从而可以提高施工效率、降低生产成本；同时，上述设置方式可以避免由于先导孔塌孔以致后续施工无法进行的情况。
[0035]
需要说明的是，高压射流段1可以设置为与钻杆螺纹连接，本文优选为通过锥螺纹连接：高压射流段1的内部设有锥螺纹孔11，相应的，钻杆的一端外壁设有与该锥螺纹孔11适配的锥螺纹。
[0036]
为了避免杂质进入高压射流段1，高压射流段1的内部还设有第一滤网12，第一滤网12设于喷嘴14和锥螺纹孔11之间的位置，这样一来，进入高压射流段1内的水流可以经过第一滤网12的过滤除掉相应的额杂质颗粒物，这样即可防止杂质进入堵塞喷嘴14，避免失效。
[0037]
上述高压射流段1的第一过水孔13，除了在分支孔钻孔时，使高压水通过并从喷嘴14射出高压水射流之外，还能够在主孔(先导孔)钻孔时，使低压水(通常2mpa或以下)或者压风通过，低压水或者压风用于冷却钻头3，并将钻屑排出。
[0038]
为了优化上述实施例，壳体组件设有转换阀2，转换阀2位于钻头3和高压射流段1之间，转换阀2的作用是控制高压射流段1中的低压水或压风进入钻头3以实现冷却钻头3和供钻头3排渣。
[0039]
此处需要说明的是，由于钻头3在主孔(先导孔)施工的过程中，碎屑会进入钻头3
的中空过水孔中，因此，在主孔(先导孔)施工时，为了实现对于钻头3的排渣，静态梳状钻孔器设有转换阀2，转换阀2可以实现静态梳状钻孔器的疏通和关断，这样即可向静态梳状钻孔器中通入低压水或压风，低压水或压风可经高压射流段1的第一过水孔13和转换阀2进入钻头3内，不仅可以实现对于钻头3部分的冷却，而且可以达到对钻头3排渣的目的。
[0040]
具体地说，转换阀2包括阀体21，阀体21内设有与高压射流段1的第一过水孔13连通的过水孔，阀体21内还设有阀芯22以及与阀芯22配合连接的弹性件23，弹性件23向阀芯22提供可沿远离钻头3方向运动的弹性力。弹性件23具体为压缩弹簧，阀体21设有第一阶梯面211，阀芯22设有第二阶梯面221，压缩弹簧的两端分别抵于第一阶梯面211和第二阶梯面221。
[0041]
上述阀芯22的结构可以设置为中部实心，两端均设有第二过水孔222，且阀芯22的第二过水孔222与阀体21内的过水孔连通，阀芯22两端的第二过水孔222与阀芯22和阀体21之间的缝隙连通。
[0042]
更加具体地说，在输入低压水或压风时，转换阀2处于打开状态，低压水或压风顺利通过转换阀2到达钻头3前端，冷却钻头3并排屑；在输入高压水时，转换阀2关闭，高压水从喷嘴14射出，形成高压水射流。
[0043]
需要注意的是，高压水推动阀芯22向前运动，阀芯22与阀体21间没有缝隙，从而可以阻止高压水的流通。弹簧设有预设弹力，必须达到一定的力才可推动阀芯22向前运动，也就是说，低压时的推力不能推动阀芯22向前运动。
[0044]
此外，阀体21的前端还有第二滤网24，第二滤网24用于过滤掉低压水或压风中的杂质颗粒物，这样即可防止杂质进入堵塞转换阀2，避免失效。
[0045]
在上述基础上，上述钻头3包括本体31，本体31中设有与阀体21连通的第三过水孔32，为了便于破碎岩层和煤层，本体31上还设有pdc金刚石复合片33和/或硬质合金结构34，pdc金刚石复合片33和/或硬质合金结构34可以布满于钻头3的前端面。
[0046]
需要注意的是，布满钻头3前端面指的是运动时其运动平面内任意点均有pdc金刚石复合片33和/或硬质合金结构34切屑煤(岩)，当然，根据实际钻孔需要，钻头3外圆周面也设有多个硬质材料构成的结构。
[0047]
本实用新型所提供的一种钻机，包括钻杆，还包括上述具体实施例所描述的静态梳状钻孔器，静态梳状钻孔器固接于钻杆的端部；钻机的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。
[0048]
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0049]
以上对本实用新型所提供的钻机及其静态梳状钻孔器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。