一種礦井高效率鉆桿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于煤炭開采技術(shù)領(lǐng)域，涉及煤炭正式開采前預(yù)抽采瓦斯通道施工過程中的設(shè)備，特別涉及預(yù)抽采瓦斯通道的鉆割和施工過程中鉆孔內(nèi)噴出的瓦斯、粉塵的有效收集。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦瓦斯、粉塵事故是井下的重大災(zāi)害之一，若發(fā)生瓦斯、粉塵事故，不僅會嚴重破壞生產(chǎn)環(huán)境，而且會造成人員傷亡，給人民、企業(yè)、國家造成巨大的損失，因此，消除瓦斯超限和粉塵是預(yù)防瓦斯、粉塵事故的前提條件，也是礦井安全生產(chǎn)的重要保障之一。然而，由于地質(zhì)沉積作用，煤層中積壓了大量的瓦斯等有毒有害氣體，為了實現(xiàn)安全采掘，通常情況下，采掘前首先要布置專用瓦斯抽采坑道，采用坑道鉆機施工抽采鉆孔提前實施瓦斯抽采，待抽采達標后，方能開始采掘煤炭。
[0003]瓦斯抽采坑道的施工通常包括鉆孔和割裂煤層等多道工序。具體方法是使用坑道鉆機先施鉆一定深度的鉆孔，然后將鉆桿換成用于割裂煤層的專用鉆桿后再伸進鉆孔內(nèi)需要割裂的煤層位置，接著采用高壓水割裂煤層。為了達到良好的瓦斯預(yù)抽采效果，通常要求鉆孔具有一定的深度，并且鉆孔的不同深度位置需要割裂煤層，這就需要反復(fù)將鉆桿從鉆孔中退出并反復(fù)更換鉆孔鉆桿和割裂煤層的專用鉆桿。該鉆桿更換過程會占用大量的工程時間，影響工程進度。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于有些工程工期緊張或者其他原因，也可以采用僅鉆孔而不切割的施工方式，但是采用這種方式所布置的抽采坑道其瓦斯抽采率很低。目前還沒有既能保證工期又能使抽采坑道效果明顯的方法。
[0004]同時，在施工抽采鉆孔過程中，特別是許多礦井進入深部水平后，煤層瓦斯含量、壓力都將增大，施鉆噴孔、甚至鉆孔延時噴孔造成的瓦斯超限不安全問題，鉆孔垮孔問題也越來越突出，為了克服垮孔和瓦斯超限問題，不得不采取壓風排粉施工工藝，然而粉塵危害又成了新的難題。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有針對這一嚴重問題的專用瓦斯、粉塵處理設(shè)備，因此施鉆過程中大量瓦斯、粉塵仍然會被釋放在坑道中，造成嚴重的瓦斯超限、粉塵超標安全隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決現(xiàn)有的鉆桿施工過程中頻繁切換不同功能的鉆桿導(dǎo)致效率低下和施鉆出現(xiàn)瓦斯超限和粉塵危害的問題，本實用新型提供一種礦井高效率鉆桿。
[0006]本實用新型技術(shù)方案如下:
[0007]—種礦井高效率鉆桿，設(shè)置有鉆割頭，連接桿，吸塵桿，連接桿一端連接鉆割頭，另一端連接吸塵桿。
[0008]鉆割頭包括鉆頭、鉆頭桿主體、鉆頭水腔、鉆頭連接母頭、高壓噴流孔、水腔封孔塞和換塞繩；鉆頭和鉆頭連接母頭分別設(shè)置在鉆頭桿主體的兩端，鉆頭水腔設(shè)置在鉆頭桿主體的軸向中心位置并貫穿鉆頭桿主體，其一端為錐形通孔，高壓噴流孔設(shè)置在鉆頭桿主體上并貫穿鉆頭桿主體，水腔封孔塞設(shè)置于水腔內(nèi)，其形狀與鉆頭水腔的錐形通孔相匹配，其截面處最大直徑小于鉆頭水腔的直徑，換塞繩與水腔封孔塞相連且足夠長。優(yōu)選地，高壓噴流孔為內(nèi)喇叭口形。
[0009]連接桿設(shè)置有連接桿水腔桿壁、連接桿氣腔桿壁、連接桿水腔、高壓氣腔、連接桿連接公頭和連接桿連接母頭；連接桿水腔在連接桿水腔桿壁內(nèi)部，高壓氣腔在連接桿水腔桿壁與連接桿氣腔桿壁之間；連接桿連接公頭和連接桿連接母頭分別設(shè)置在連接桿的兩端，連接桿連接母頭包括設(shè)置于連接桿水腔桿壁一端的連接桿水腔連接母頭和設(shè)置于連接桿氣腔桿壁同一端的連接桿氣腔連接母頭；優(yōu)選的，連接桿水腔桿壁設(shè)計為管狀形。
[0010]吸塵桿設(shè)置有吸塵桿水腔桿壁、吸塵桿出氣腔桿壁、吸塵桿進氣腔桿壁、吸塵桿水腔、高壓進氣腔、高壓出氣腔、吸塵孔、固定銷；吸塵桿水腔在吸塵桿水腔桿壁內(nèi)部，高壓進氣腔設(shè)置于吸塵桿水腔桿壁與進氣腔桿壁之間，高壓出氣腔設(shè)置于進氣腔桿壁與出氣腔桿壁之間；吸塵桿水腔桿壁兩端設(shè)置有相互匹配的吸塵桿水腔桿壁連接公頭和吸塵桿水腔桿壁連接母頭，吸塵桿出氣腔桿壁兩端設(shè)置有相互匹配的吸塵桿出氣腔桿壁連接公頭和吸塵桿出氣腔桿壁連接母頭，吸塵桿進氣腔桿壁兩端設(shè)置有相互匹配的吸塵桿進氣腔桿壁連接公頭和吸塵桿進氣腔桿壁連接母頭；吸塵孔設(shè)置在吸塵桿出氣腔桿壁上，優(yōu)選的，吸塵孔傾斜設(shè)置在吸塵桿出氣腔桿壁上，其軸線方向與其和吸塵桿出氣腔連接公頭的連線成銳角，所述銳角角度為30° ;固定銷用于固定各桿壁，使各桿壁相對位置固定；優(yōu)選的，吸塵桿水腔桿壁設(shè)計為管狀形；優(yōu)選的，吸塵桿進氣腔桿壁設(shè)計為管狀形。
[0011]鉆頭連接母頭與連接桿連接公頭相匹配；連接桿水腔連接母頭與吸塵桿水腔連接公頭相匹配，連接桿氣腔連接母頭與吸塵桿出氣腔連接公頭相匹配。
[0012]由于采用以上技術(shù)方案，本實用新型所提供的多功能鉆桿設(shè)有高壓噴流孔、水腔、吸塵孔和進出氣腔，其不僅能實現(xiàn)鉆割功能的切換，在施鉆同時還能對粉塵和瓦斯進行收集，有效的解決了鉆桿施工過程中頻繁切換不同功能的鉆桿導(dǎo)致效率低下和施鉆出現(xiàn)瓦斯超限和粉塵危害的問題。其工作原理是:水腔內(nèi)工作液體保持常壓時，鉆桿進行鉆孔；對水腔內(nèi)工作液體施加高壓時，液體從高壓噴流孔高速噴出對煤層進行切割；在鉆孔或是切割煤層的同時，向高壓進氣腔通入高壓氣體，高壓氣體從高壓出氣腔流出，形成氣流循環(huán)，粉塵和瓦斯通過吸塵孔吸入該氣流循環(huán)系統(tǒng)從而被排除。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的整體縱向剖視圖；
[0014]圖2是鉆割頭的縱向剖視圖；
[0015]圖3是圖2的A-A剖視圖；
[0016]圖4是連接桿的縱向剖視圖；
[0017]圖5是圖4的B-B剖視圖；
[0018]圖6是吸塵桿的縱向剖視圖；
[0019]圖7是圖6的C-C剖視圖。
[0020]1、鉆割頭；1.1、鉆頭；1.2、鉆頭桿主體；1.3、鉆頭水； 1.4、鉆頭連接母頭；1.5、高壓噴流孔；1.6、水腔封孔塞；1.7換塞繩；2、連接桿；2.1、連接桿水腔桿壁；2.2、連接桿氣腔桿壁；2.3、連接桿水腔；2.4、高壓氣腔；2.5、連接桿連接公頭；2.6、連接桿連接母頭；2.6.1連接桿水腔連接母頭；2.6.2連接桿氣腔連接母頭；3、吸塵桿；3.1、吸塵桿水腔桿壁；3.2、吸塵桿出氣腔桿壁；3.12、吸塵桿進氣腔桿壁；3.3、吸塵桿水腔；3.4、高壓進氣腔；3.5、高壓出氣腔；3.6、吸塵孔；3.7、吸塵桿連接公頭；3.7.1、吸塵桿水腔連接公頭；3.7.12、吸塵桿進氣腔連接公頭；3.7.2、吸塵桿出氣腔連接公頭；3.8、吸塵桿連接母頭；3.8.1、吸塵桿水腔連接母頭；3.8.12、吸塵桿進氣腔連接母頭；3.8.2、吸塵桿出氣腔連接母頭；4、固定銷。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0022]如圖1所示，一種礦井高效率鉆桿，設(shè)置有鉆割頭1，連接桿2，吸塵桿3，連接桿2一端連接鉆割頭1，另一端連接吸塵桿3。
[0023]鉆割頭I包括鉆頭1.1、鉆頭桿主體1.2、鉆頭水1.3、鉆頭連接母頭1.4、尚壓嗔流孔1.5、水腔封孔塞1.6和換塞繩1.7 ;鉆頭1.1和鉆頭連接母頭1.4分別設(shè)置在鉆頭桿主體1.2的兩端，鉆頭水腔1.3設(shè)置在鉆頭桿主體1.2的軸向中心位置并貫穿鉆頭桿主體1.2，其一端為錐形通孔，高壓噴流孔1.5設(shè)置在鉆頭桿主體1.2上并貫穿鉆頭桿主體1.2，水腔封孔塞1.6設(shè)置于水腔內(nèi)，其形狀與鉆頭水腔1.3的錐形通孔相匹配，其截面處最大直徑小于鉆頭水腔1.3的直徑，換塞繩1.7與水腔封孔塞1.6相連。在本實施例中，高壓噴流孔1.5為內(nèi)喇叭口形。
[0024]施工過程中，當需要垂直鉆孔時，鉆頭水腔1.3內(nèi)的工作液體保持常壓，水腔封孔塞1.6未將鉆頭水腔1.3的錐形通孔堵塞，工作液體從錐形通孔流出，鉆桿進行垂直鉆孔；當需要水平割裂煤層時，鉆桿停止鉆孔，然后對水腔內(nèi)的工作液體施加高壓，水腔封孔塞1.6受高壓液體的壓迫將鉆頭水腔1.3的錐形孔封堵，工作液體從高壓噴流孔1.5內(nèi)濺射出，完成對煤層的割裂，據(jù)實際測算，液體壓強在S-1OPa時，能達到預(yù)期切割效果，即通過對水腔內(nèi)工作液體壓強的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)鉆孔與割裂兩種工作模式的切換。由于水腔封孔塞1.6經(jīng)常受到高壓壓迫，其密封效果較易受到損壞，進而使切割功能不能實現(xiàn)，此時可通過換塞繩1.7更換水腔封孔塞1.6，避免了將整個鉆桿退出鉆孔更換水腔封孔塞1.6而耽誤大量時間，亦提高了工作效率。
[0025]如圖4所示，連接桿2設(shè)置有連接桿水腔桿壁2.1、連接桿氣腔桿壁2.2、連接桿水腔2.3、高壓氣腔2.4、連接桿連接公頭2.5和連接桿連接母頭2.6 ;連接桿水腔2.3在連接桿水腔桿壁2.1內(nèi)部，高壓氣腔2.4在連接桿水腔桿壁2.1與連接桿氣腔桿壁2.2之間；連接桿連接公頭2.5和連接桿連接母頭2.6分別設(shè)置在連接桿2的兩端，連接桿連接母頭2.6包括設(shè)置于連接桿水腔桿壁2.1 一端的連接桿水腔連接母頭2.6.1和設(shè)置于連接桿氣腔桿壁2.2同一端的連接桿氣腔連接母頭2.6.2