一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置的制作方法

本技术涉及矿山钻探设备领域，具体涉及一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置。

背景技术：

1、在煤矿开采中，无论是巷道掘进，还是超前探测，钻孔都是一项必备的工艺。在现有的技术中，煤矿井下钻孔施工主要选用一些硬质合金钻头，采用气动及液压钻机提供动力进行钻孔。根据现场施工情况来看，采用这类钻孔装置的钻进效率比较低，速度比较慢，尤其是对于一些坚硬岩石，钻孔过程中对钻头体的磨损消耗较为严重，需要频繁更换钻头，造成了成本的增加以及影响矿井正常的生产作业。因此，需要对现有的钻孔装置进行改进。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提出一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，该装置能够提高矿井钻孔的效率，减少钻头的磨损。

2、本实用新型为了实现上述目的，采用如下技术方案：

3、一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，包括交变水压机、钻机、钻头以及水压控制单元；所述交变水压机的出水口连通所述钻机的进水口；所述钻机上设置有钻杆，所述钻杆的内部呈中空结构，所述钻机的出水口连通所述钻杆的一端，所述钻杆的另一端连接所述钻头；所述钻头的后端内部设置有水压控制单元，所述水压控制单元用于调节交变水压；所述钻头的前端中心位置开设有一个中心射流口，所述中心射流口的周向位置开设有多个辅助射流口；所述钻头的前端上设置有刀具破碎单元，刀具破碎单元用于对岩体进行机械挤压破碎。

4、优选的，所述水压控制单元包括阀体、阀芯、弹簧以及限位块；所述阀体的一端开设有进水口，所述阀体的另一端的内部设置所述弹簧；所述阀芯滑动连接于所述阀体的内壁，且所述阀芯的一端与弹簧的一端相接触，所述弹簧的另一端与阀体的另一端相接触；所述阀体的内壁上固定连接所述限位块；所述阀体的两侧的侧壁开设有出水口，所述出水口与所述中心射流口以及辅助射流口相连通。

5、优选的，所述刀具破碎单元包括内圈刀具、中圈刀具以及外圈刀具；所述中心射流口与辅助射流口之间周向设置所述内圈刀具；所述辅助射流口与所述钻头的边缘位置之间设置所述中圈刀具，所述钻头的边缘位置周向设置所述外圈刀具。

6、优选的，所述内圈刀具与中圈刀具均设置为盘形压切滚刀，所述外圈刀具设置为单刃切刀。

7、优选的，盘形压切滚刀和单刃切刀均是由硬质合金耐磨材料制成的。

8、优选的，所述水压控制单元的进水口管径大于水压控制单元的出水口管径。

9、优选的，所述中心射流口以及辅助射流口内部均设有储水腔体，所述辅助射流口的管径小于中心射流口的管径。

10、优选的，所述钻头的后端通过连接件与钻杆相连接，连接件通过螺纹连接所述钻杆。

11、本使用新型的有益效果如下：

12、本实用新型涉及一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，通过在钻头上设置三圈刀具，同时配合开设的中心射流口以及辅助射流口实现递进式钻孔，钻孔效率高，同时操作方便，节省成本；通过中心射流口对钻孔中央位置的岩体进行交变高压冲孔，与单纯的恒压冲孔相比，质量更好，效率更高；同时配合内圈刀具进行机械挤压破碎，形成先导孔；辅助射流口配合中圈刀具进一步扩大钻孔面积；外圈刀具再一次进行机械切削破碎，形成大小合适的终孔；通过增设水压控制单元，能够用于调节交变水压，确保交变水压的稳定，保证钻孔效果；本实用新型通过交变高压水流对钻孔内岩石进行预裂卸压，通过刀具破碎单元对岩体进行机械挤压破碎，减少了对钻头的磨损，节省了成本；采用递进式钻孔，对于硬度较大的岩石钻孔效果较好，钻孔效率高。

技术特征：

1.一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，包括交变水压机、钻机、钻头以及水压控制单元；

2.根据权利要求1所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述水压控制单元包括阀体、阀芯、弹簧以及限位块；

3.根据权利要求1所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述刀具破碎单元包括内圈刀具、中圈刀具以及外圈刀具；

4.根据权利要求3所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述内圈刀具与中圈刀具均设置为盘形压切滚刀，所述外圈刀具设置为单刃切刀。

5.根据权利要求4所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，盘形压切滚刀和单刃切刀均是由硬质合金耐磨材料制成的。

6.根据权利要求2所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述水压控制单元的进水口管径大于水压控制单元的出水口管径。

7.根据权利要求1所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述中心射流口以及辅助射流口内部均设有储水腔体，所述辅助射流口的管径小于中心射流口的管径。

8.根据权利要求1所述的一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，其特征在于，所述钻头的后端通过连接件与钻杆相连接，连接件通过螺纹连接所述钻杆。

技术总结
本技术公开了一种矿井交变水压预裂射流钻孔装置，属于矿山钻探设备领域，其主要包括交变水压机、钻机、钻头以及水压控制单元等；钻头的后端内部设置有水压控制单元，水压控制单元用于调节交变水压；钻头上开设有一个中心射流口以及多个辅助射流口；钻头的前端上设置有刀具破碎单元，刀具破碎单元用于对岩体进行机械挤压破碎。本技术采用递进式钻孔，通过中心射流口进行高压冲孔，内圈刀具进行机械挤压破碎，形成先导孔；辅助射流口配合中圈刀具进一步扩大钻孔面积；外圈刀具再一次进行机械切削破碎，形成大小合适的终孔；本装置提高了作业效率，同时操作方便，节省成本，能够用于巷道掘进和超前探测钻孔作业。

技术研发人员：史莉红,张广太,毛振国,孙永平,范永平,刘伟韬,常西坤,杜衍辉,赵吉园
受保护的技术使用者：山西潞安集团左权五里堠煤业有限公司
技术研发日：20231010
技术公布日：2024/4/17