一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置的制作方法

本技术属于瓦斯抽采，具体涉及一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置。

背景技术：

1、高压水射流技术是利用水为载体，通过液体增压原理经特定喷嘴或增压设备将机械能转换为压力能并经由喷嘴小孔形成具有较高能量的射流，将压力能转换为动能，主要用于清洗除锈、水切割、破岩粉碎，由于其具有成本低、质量好、速度快、无环境污染、无金属腐蚀等优点，被广泛应用于各个行业领域中。

2、高压水射流技术在煤矿井下的应用通常是为了实现高压水力割缝或冲孔，在煤矿瓦斯灾害防治方面，通常是利用高压水射流技术对煤体进行卸压增透，提高其透气性，进而提高瓦斯的抽采效率，改善矿井安全生产状况。由于其适用于煤层钻孔的井下用普通钻头只能通过低压水工作，主要用于钻进过程中对钻头进行降温和排出煤渣，当需要进行高压水射流作业时，通常是先利用低压供水钻头在煤层内施工钻孔后退出全部钻杆，再安装高压水射流钻头送入钻孔内进行作业，工序非常繁琐。

3、为节省上述退出钻杆、切换钻头的复杂工序，实现高、低压水自动切换，专利号为“cn 210033284 u”的中国实用新型专利公开了一种高低压流体自动切换装置，包括通过螺纹连接同轴安装在高压射流割缝器和钻杆之间的高压切换器，高压切换器包括切换器本体、阀芯和阻尼弹簧；在进行低压水打钻时，高压射流孔始终处于封堵的关闭状态；当钻孔成型后，开启高压水，高压水推动阀芯克服阻尼弹簧的弹力向前移动，使阀芯封堵高压切换器内部通孔，高压水经高压射流孔喷出，进而可以进行切割煤体或进行冲孔。该专利无需切换钻头即可实现高、低压水切换，具有安装拆卸方便、工作效率较高等优点，但仍存在以下问题：无法过滤岩煤粉尘等异物，若异物进入内部堆积后，可能导致阀芯、阻尼弹簧难以在切换器本体内部移动，或堵塞射流孔以及钻头的进水孔和出水孔，影响高、低压转换，高、低压转换成功率低。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，以解决现有技术的钻头过水量小，异物容易进入装置内部，导致高、低压转换失效，转换成功率低的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型提供以下技术方案：

3、一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，包括同轴安装的高压射流割缝器、高压切换器和钻头；

4、高压射流割缝器的一端设有钻杆安装口，高压射流割缝器内设有第一通孔和过滤装置，过滤装置用于防止异物进入高压射流割缝器内部，沿高压射流割缝器的径向方向设有若干与第一通孔连通的射流孔，射流孔用于喷射高压水；

5、高压切换器包括台阶轴和轴套，台阶轴包括大直径段和小直径段，台阶轴位于轴套内，且台阶轴和轴套可相对滑动，台阶轴的小直径端与高压射流割缝器固定连接，台阶轴内设有第二通孔以及连通第二通孔的环形安装槽，安装槽内设有滑块，滑块的直径大于第二通孔且小于安装槽，轴套远离高压射流割缝器的一端设有用于安装钻头的锥形孔；

6、钻头安装在轴套的锥形孔内，钻头内设有过水通道和用于防止异物进入钻头内的防反渣装置，钻头的一端设有顶杆和若干进水孔，钻头的另一端设有切削齿和若干出水孔，进水孔、过水通道和出水孔连通；

7、低压工作时，钻头顶杆能够穿过第二通孔进入安装槽内顶住滑块，滑块与第二安装槽之间存在过水间隙，高压工作时，轴套带动钻头的顶杆远离滑块，滑块在高压水的压力作用下封堵第二通孔。

8、进一步地，所述轴套远离钻头的一端设有用于密封圈，密封圈位于台阶轴与轴套之间。

9、进一步地，所述防反渣装置是设置在钻头过水通道内的过滤网。

10、进一步地，所述过滤装置是设置在高压射流割缝器射流孔内的过滤网。

11、进一步地，所述台阶轴与轴套之间可相对滑动的距离为25～35mm。

12、进一步地，所述高压射流割缝器上设有若干喷嘴，喷嘴与射流孔连通。

13、进一步地，所述高压射流割缝器和高压切换器均采用高性能无磁钢材料制成。

14、进一步地，所述密封圈采用氢化丁腈橡胶材料制成。

15、本实用新型的技术原理为：

16、使用时将钻杆安装在高压射流割缝器的钻杆安装口内，将钻头安装在锥形孔内；低压工作时，高压切换器处于收缩状态，钻头的顶杆顶住滑块，滑块与第二安装槽之间存在过水间隙，低压水从钻杆依次通过第一通孔、第二通孔，进入钻头的进水孔和过水通道，最后从钻头的出水孔排出，钻头正常出水，出水量满足正常钻进的需求；高压工作时，高压水从钻杆依次通过第一通孔、第二通孔，由于高压水的冲击力作用于轴套前端，使轴套沿着台阶轴向前滑动，高压切换器处于伸长状态，轴套带动顶杆远离滑块，高压水作用于滑块上，使滑块在安装槽内向前移动，直至滑块将第二通孔前端堵住，高压水无法进入钻头内，高压水从高压射流割缝器的射流孔中喷出。

17、与现有技术相比，本实用新型具有以下有益技术效果：

18、1、本实用新型中的高压切换器采用轴套滑块式实现高压、低压工作状态的切换，即使在高压切换器压力转换失效时，能够使用机械方式实现转换，煤层与轴套、钻头之间的摩擦力使两者在煤层中固定，转换时用钻机向后拉动钻杆，钻杆带动台阶轴相对于轴套向后滑动，使顶杆远离滑块，高压水冲击滑块使其封堵第二通孔前端，即转换为高压工作状态；与现有技术中采用阻尼弹簧、阀芯的结构相比，转换成功率高。

19、2、本实用新型通过在过水通道和射流孔内设置只允许水流通的防反渣装置和过滤装置，能够避免外界煤渣粉尘等异物进入抽采装置内部，导致钻头进水孔和高压射流割缝器的射流孔堵塞，使得抽采装置在使用时高压、低压切换更流畅。

20、3、本实用新型通过在台阶轴和轴套之间设置密封圈，能够加强密封性，防止粉尘、煤渣等异物进入；密封圈采用耐磨、耐腐蚀、高强度的氢化丁晴橡胶制成，密封圈的使用寿命长。

21、4、本实用新型中的高压射流割缝器和高压切换器采用高性能无磁钢材料制成，无磁钢材料具有耐磨、耐酸、耐碱、耐腐蚀等特性，从而保证足够的使用寿命。

技术特征：

1.一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：包括同轴安装的高压射流割缝器、高压切换器和钻头；

2.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述轴套远离钻头的一端设有用于密封圈，密封圈位于台阶轴与轴套之间。

3.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述防反渣装置是设置在钻头过水通道内的过滤网。

4.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述过滤装置是设置在高压射流割缝器射流孔内的过滤网。

5.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述台阶轴与轴套之间可相对滑动的距离为25～35mm。

6.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述高压射流割缝器上设有若干喷嘴，喷嘴与射流孔连通。

7.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述高压射流割缝器和高压切换器均采用高性能无磁钢材料制成。

8.根据权利要求2所述的一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，其特征在于：所述密封圈采用氢化丁腈橡胶材料制成。

技术总结
本技术属于瓦斯抽采技术领域，具体涉及一种煤层瓦斯卸压、防突抽采装置，包括同轴安装的高压射流割缝器、高压切换器和钻头，高压射流割缝器内设有用于过滤异物的过滤装置，高压射流割缝器上设有射流孔；高压切换器包括可相对滑动的台阶轴和轴套，台阶轴内设有第二通孔和环形安装槽，安装槽内设有滑块；钻头内设有用于防止异物进入钻头内的防反渣装置，钻头上设有顶杆；低压工作时，钻头顶杆顶住滑块，滑块与第二安装槽之间存在过水间隙，高压工作时，轴套带动钻头的顶杆远离滑块，滑块在高压水的压力作用下封堵第二通孔，高压水从射流孔喷出；以解决现有技术的过水量小、异物进入装置内部导致高、低压转换成功率低的问题。

技术研发人员：渠毅,杨宏伟,王学章
受保护的技术使用者：重庆艾肯机电设备有限公司
技术研发日：20230726
技术公布日：2024/1/15