專利名稱：“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種旋切鉆進鉆具，特別是涉及一種“三軟”煤層卸 壓增透消突使用的旋切鉆進裝置，應用于高應力軟煤層鉆進時的煤體增透卸壓，提高瓦斯 抽采效率。 二、背景技術由于受地質構造控制的影響，豫西“三軟”突出煤層構造為全層構造 軟煤，突出煤層松軟、透氣性差，存在諸多高瓦斯高應力地質單元，蘊含煤與瓦斯突出危險， 并且瓦斯富集區具有明顯的條帶分布特征，瓦斯災害威脅嚴重，屬于難以抽采煤層。根據 《煤礦安全規程》第183條規定，對于突出煤層中的突出危險區、威脅區，嚴禁采用放頂煤采 煤法。因此，為了實現突出煤層的高產高效，對不具備開采保護層條件的突出煤層，或保護 層開采中，突出煤層部分范圍未能得到有效解決的，都應采取專門的消突措施。鄭煤集團公 司作為豫西“三軟”煤層開采的主體，由于受地質構造影響，采取傳統的防突措施，在打鉆時 鉆進極其困難，難以消除煤層應力和瓦斯壓力，嚴重制約了礦井瓦斯防治和采掘效率。目前對于高應力軟煤層的消突方法，多采用打鉆與割縫措施。鉆孔施工時由低壓 風或低壓水作為排粉介質(風壓小于5MPa)進行正常打鉆施工，水介質通過控制閥到鉆桿 通過單向閥作用在鉆頭前方，進行排粉；旋切時供水壓力由低壓轉換成高壓水，水介質通過 控制閥到鉆桿作用在單向閥上，使高壓水由水嘴射出，實施對煤體的旋切。但現有與鉆機配 套的旋切鉆進裝置，使用中存在操作工藝復雜、費工費時、工作效率低的問題，而一些針對 上述缺陷有改進的旋切鉆進裝置，要么結構復雜，制作工藝繁瑣，成本高，要么使用效果不 夠理想，難以滿足鉆機鉆進時對煤層切割的防突或卸壓要求。
三、實用新型內容本實用新型針對現有技術不足，提出一種設計合理、結構簡單的“三軟”煤層消突 旋切鉆進裝置，增加了旋切鉆進裝置的實用性和可靠性，使用效果好，可以提高軟煤層旋切 鉆進卸壓增透消突效率。本實用新型所采用的技術方案一種“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，包括旋切體、單向閥、后過渡節和前過渡節， 后過渡節用于鉆桿與旋切體的連接，前過渡節用于單向閥與鉆頭的連接，所述旋切體(1) 由旋切體套和設置在旋切體套上的噴水嘴(2)組成，所述單向閥包括外殼(6)、閥座(4)、彈 簧(5)、單向閥芯(3)，單向閥通過其外殼(6)與所述旋切體⑴匹配連接，所述閥座⑷為 前后貫通的筒體結構，匹配設置于外殼(6)內，單向閥芯(3)與閥桿(8)為連體結構，閥桿 (8)匹配套裝于閥座(4)中空內腔，閥座(4)中空內腔設置彈簧(5)與所述閥桿⑶配合， 所述單向閥芯(3)前端面為平面，其與閥桿連接過渡面為工作面，單向閥芯(3)工作面與閥 座⑷相互匹配，閥桿體上與單相閥芯(3)銜接的一端設有排風或排水孔(7)連通閥桿中 空內腔及鉆頭。所述的“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，噴水嘴(2)的數量為出水孔直徑相等的2 到5個，采用成型噴嘴通過螺紋匹配固定在旋切體上或者直接在旋切體上開孔，出水孔的 直徑根據煤體硬度和高壓水壓力不同，為Φ0.6mm Φ 1.2mm。噴水嘴為兩個時，其夾角為180 度。所述的“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，旋切體(1)及單向閥的殼體部分采用 MRC28-32調質處理，單向閥芯(3)與閥座(4)采用鍍鉻處理，鉆桿與后過渡節通過錐形螺紋 連接，后過渡節與旋切體通過矩形螺紋連接，前、后過渡節螺紋采用行業標準。本實用新型的有益積極效果 1、采用本實用新型“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，能夠在有限時間內提高煤層瓦 斯抽采效率，達到快速消突目的，實現突出煤層增透卸壓，與普通鉆進作業相比，可以減少 鉆孔工程量2/3以上，提高了軟煤層旋切鉆進卸壓增透消突效率。2、本實用新型“三軟”煤層高壓旋切鉆進裝置，通過采用獨特的單向閥結構，提供 了單向閥的動作可靠性，確保對煤體旋切壓力。由于單向閥芯前部端面為平面，受到高壓水 作用時，受力面積大，能夠確保單向閥關閉，使作為旋切動力的高水壓通過噴嘴噴出，保證 了旋切力。而此時，閥桿上的排風(或排水)孔被推進到閥座內腔。高壓水與閥座中空內 腔是完全隔離的，絕不會引起單向閥關閉不嚴的問題。3、本實用新型“三軟”煤層高壓旋切鉆進裝置，結構簡單，可操作性強，匹配使用于 雙孔鉆桿掘進鉆機，取得了良好的預期效果。簡化了煤層鉆進旋切操作工藝，提高了掘進鉆 機自動化程度和工作利率，降低了生產成本。
圖1 本實用新型“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置結構示意圖
五具體實施方式
實施例一參見圖1，本實用新型“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，包括旋切體、單 向閥、后過渡節和前過渡節，后過渡節用于鉆桿與旋切體的連接，前過渡節用于單向閥與鉆 頭的連接，所述旋切體1由旋切體套和設置在旋切體套上的噴水嘴2組成，單向閥與旋切體 1匹配連接，所述單向閥包括外殼6、閥座4、彈簧5、單向閥芯3，單向閥通過其外殼6和旋 切體1匹配連接，閥座4為前后貫通的筒體結構，匹配設置于外殼6內，單向閥芯3與閥桿 8為連體結構，閥桿8匹配套裝于閥座4中空內腔，彈簧5與閥桿8末端配合設置于閥座4 中空內腔，所述單向閥芯3前端面為平面，其與閥桿8連接過渡面工作面為圓弧面，單向閥 芯3工作面與閥座4相互匹配，閥桿體上與單相閥芯3銜接的一端設有排風(或排水)孔 7連通閥桿中空內腔及鉆頭。本實用新型“三軟”煤層旋切鉆進裝置，使用時安裝在掘進鉆機上，對高應力軟煤 層進行旋切鉆進消突作業，通過低壓水或低壓風排粉，通過高壓水對煤體進行旋切，實現高 應力增透卸壓。正常鉆進時(非旋切狀態時)由低壓風或低壓水作為排粉介質(風壓或水 壓小于5MPa)進行正常打鉆施工，水(或風)介質通過控制閥到鉆桿通過單向閥作用在鉆 頭前方，進行排粉。此時，水壓(或風壓)對單向閥芯的作用力小于彈黃的彈力，單向閥處 于打開狀態，低壓風或低壓水通過單向閥芯3的中間小孔9至閥桿8中空內腔，再到鉆頭； 旋切時，高壓水流(15MPa-25MPa)通過鉆桿直接到單向閥(此時，水壓對單向閥的作用力大 于彈黃5的彈力，單向閥芯3向閥座4移動，單向閥處于關閉狀態)高壓水流直接通旋切噴 嘴2射向煤體。[0016]由于單向閥芯3前部端面為平面，受力面積大，受到高壓水作用時能夠確保單向 閥關閉，使作為旋切動力的高水壓通過噴嘴噴出，保證了旋切力。而此時，閥桿上的排風 (或排水)孔7被推進到閥座4內腔。高壓水與閥座中空內腔是完全隔離的，絕不會引起單 向閥關閉不嚴的問題。實施例二 參見圖1，本實施例的“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，與實施例一不同的是旋切體及單向閥外殼的殼體部分采用MRC28-32調質處理，單向閥芯3與閥座4采用 鍍鉻處理。本實用新型“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，噴水嘴2的數量為出水孔直徑相等 的2到5個，可采用成型噴嘴通過螺紋匹配固定在旋切體上，或者直接在旋切體上開孔， 出水孔的直徑根據煤體硬度不同，可為Φ 0.8mm、Φ 1.0mm、Φ 1. 2mm、Φ 1. 4mm、Φ 1. 6mm或 Φ 1. 8mm。鉆桿與后過渡節通過錐形螺紋連接，后過渡節與旋切體通過矩形螺紋連接，前、后 過渡節螺紋采用行業標準。
權利要求一種“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，包括旋切體、單向閥、后過渡節和前過渡節，后過渡節用于鉆桿與旋切體的連接，前過渡節用于單向閥與鉆頭的連接，所述旋切體(1)由旋切體套和設置在旋切體套上的噴水嘴(2)組成，所述單向閥包括外殼(6)、閥座(4)、彈簧(5)、單向閥芯(3)，單向閥通過其外殼(6)與所述旋切體(1)匹配連接，其特征是所述閥座(4)為前后貫通的筒體結構，匹配設置于外殼(6)內，單向閥芯(3)與閥桿(8)為連體結構，閥桿(8)匹配套裝于閥座(4)中空內腔，閥座(4)中空內腔設置彈簧(5)與所述閥桿(8)配合，所述單向閥芯(3)前端面為平面，其與閥桿連接過渡面為工作面，單向閥芯(3)工作面與閥座(4)相互匹配，閥桿體上與單相閥芯(3)銜接的一端設有排風或排水孔(7)連通閥桿中空內腔及鉆頭。
2.根據權利要求1所述的“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，其特征是所述噴水嘴 (2)的數量為出水孔直徑相等的2到5個，采用成型噴嘴通過螺紋匹配固定在旋切體上 或者直接在旋切體上開孔，出水孔的直徑根據煤體硬度和高壓水壓力不同，為Φ0. 6mm Φ 1. 2mm。
3.根據權利要求1或2所述的“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，其特征是旋切體(1) 及單向閥的殼體部分采用MRC28-32調質處理，單向閥芯(3)與閥座(4)采用鍍鉻處理，鉆 桿與后過渡節通過錐形螺紋連接，后過渡節與旋切體通過矩形螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種旋切鉆進裝置。一種“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，包括旋切體、單向閥、后過渡節和前過渡節，后過渡節用于鉆桿與旋切體的連接，前過渡節用于單向閥與鉆頭的連接，旋切體(1)由旋切體套和設置在旋切體套上的噴水嘴(2)組成，單向閥通過其外殼與旋切體匹配連接，所述閥座匹配設置于外殼內，單向閥芯(3)與閥桿(8)為連體結構，閥桿匹配套裝于閥座(4)中空內腔，閥座中空內腔對應設置彈簧(5)，單向閥芯工作面與閥座相互匹配。采用本實用新型“三軟”煤層消突旋切鉆進裝置，能夠顯著提高煤層瓦斯抽采效率，達到快速消突目的，實現突出煤層增透卸壓，與普通鉆進作業相比，可以減少鉆孔工程量2/3以上。
文檔編號E21B7/18GK201771427SQ20102028786
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月11日 優先權日2010年8月11日
發明者傅永波, 宋建成, 張廣江, 張建甫, 翟華 申請人:鄭州煤炭工業(集團)有限責任公司