一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头

技术领域

本发明属于煤矿开采设备技术领域，涉及一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头。

背景技术

目前，煤层中含有大量的煤层气，又称为瓦斯，它不仅是宝贵的资源，也是煤矿地下开采中煤与瓦斯突出潜能的重要组成部分。我国是煤炭资源大国，随着煤炭工业的高速发展和规模骤增，瓦斯涌出量增大，因瓦斯突出、爆炸引起的煤矿事故迅速上升。同时，煤层气又是一种优质、洁净的燃料，如果得到合理的开发、回收和利用，不仅可以减少煤矿事故的发生，保障煤矿的正常生产，还可以解决我国能源紧缺的问题。

但是，我国地质条件复杂，煤岩渗透率低，渗透率恰恰是反应煤岩中流体运移难易程度的标志，同时也是地层损害评价与天然气开采设计的重要参数。现有的提高煤层瓦斯抽采率的主要技术方案有：大直径密集钻孔、水力冲孔、水力压裂架支撑剂技术、水力割缝等。其中水力冲孔主要是利用钻机钻头打钻，通过中高压水冲出煤层中部分煤体和瓦斯，起到卸压、增加煤层透气性、降低煤体弹性势能、降低煤体瓦斯和解吸速度、减小瓦斯膨胀能的效果。

但是现有的低渗松软煤层穿层用钻头组成结构较为简单，钻头一般只有钻孔或割缝等单一的功能，进行不同的操作时需要更换相应的钻头，从而影响低渗松软煤层穿层的工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的低渗松软煤层穿层用钻头组成结构较为简单，钻头一般只有钻孔或割缝等单一的功能，进行不同的操作时需要更换相应的钻头，从而影响低渗松软煤层穿层工作效率的问题，提供一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头，包括外钻头、滑动插设于外钻头内部的主管体以及控制钻头进行冲孔、割缝和冲孔自由转换的调节控制机构；外钻头一端的内壁上滑动连接有对称设置的两个挡板，主管体内壁上靠近挡板的一端设有转杆，转杆转动连接有阀板，转杆的一端贯穿主管体的内壁并固定套接有齿轮，外钻头的内壁上固定嵌设有与齿轮相对应的轮齿条；

调节控制机构包括外钻头内壁上靠近轮齿条一端依次对称设置的多个第一通水孔和第二通水孔、主管体内壁上靠近转杆一端设置的多个出水口以及外钻头上远离挡板一端设置的卡接件；

卡接件包括外钻头上远离挡板一端对称设置的多个固定槽、与固定槽固定连接的固定杆以及滑动套接在固定杆上的L型卡杆，主管体上等距离设有与L型卡杆相适配的多个卡槽。

本基础方案的有益效果在于：当钻头需要进行钻孔钻进时，将主管体整体推入外钻头内，主管体会将挡板向一侧挤压，出水口会远离第一通水孔，然后利用L型卡杆固定住主管体，当钻头需要后喷式冲孔时，将主管体向外拉动，此时出水口与第一通水孔对齐，然后利用L型卡杆固定住主管体，当需要进行割缝时，继续拉动主管体，将出水口与第二通水孔对齐，然后利用L型卡杆固定住主管体，同时在齿轮和轮齿条的啮合作用，会带动阀板转动，自动将主管体靠近挡板的一端封堵住，通过调节控制机构，使钻头可以进行冲孔、割缝和冲孔的自由转换，避免了钻头的更换，从而有效提升了低渗松软煤层穿层的工作效率。

进一步，主管体外壁上远离挡板且靠近卡接件一端固定连接有多个导向块，外钻头的内壁上设有与导向块相适配的导向槽，导向槽内固定连接有导杆，导向块上设有与导杆相适配的贯穿口。有益效果：通过导杆和导向块，可以防止主管体转动。

进一步，导杆上套设有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与导向块和导向槽内壁固定连接。有益效果：第二弹簧对主管体起到一定的弹性支撑。

进一步，位于挡板和转杆之间的主管体的外壁上固定套接有第一密封圈。有益效果：通过第一密封圈保证主管体和外钻头之间的密封性。

进一步，挡板与外钻头通过滑杆滑动连接，外钻头的内壁上开设有与挡板相适配的滑槽，滑杆上套设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别与挡板和滑槽内壁固定连接。有益效果：第一弹簧对挡板有一定的弹性支撑。

进一步，挡板靠近主管体的一侧呈楔形状；挡板上开设有与滑杆相适配的滑腔，滑杆位于滑腔内的一端固定连接有限位块。有益效果：设置楔形状，便于挡板在主管体的挤压作用下移动。

进一步，主管体靠近出水口一端的外壁上固定套接有第二密封圈。

进一步，固定杆上套设有第三弹簧，第三弹簧的两端分别与L型卡杆和固定槽内壁固定连接。

进一步，转杆靠近齿轮的一端转动套接有支撑套，支撑套的一侧与主管体的外壁相抵。有益效果：支撑套用于支撑转杆。

进一步，主管体远离卡接件的一端固定套接有连接法兰。有益效果：方便与外部组件进行连接。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头，当钻头需要进行钻孔钻进时，将主管体整体推入外钻头内，主管体会将挡板向一侧挤压，出水口会远离第一通水孔，然后利用L型卡杆固定住主管体，当钻头需要后喷式冲孔时，将主管体向外拉动，此时出水口与第一通水孔对齐，然后利用L型卡杆固定住主管体，当需要进行割缝时，继续拉动主管体，将出水口与第二通水孔对齐，然后利用L型卡杆固定住主管体，同时在齿轮和轮齿条的啮合作用，会带动阀板转动，自动将主管体靠近挡板的一端封堵住，该钻头结构简单，通过调节控制机构，使钻头可以进行冲孔、割缝和冲孔的自由转换，避免了钻头的更换，从而有效提升了低渗松软煤层穿层的工作效率。

2、本发明所公开的低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头，通过设置第一密封圈和第二密封圈，保证主管体和外钻头之间的密封性，确保低渗松软煤层穿层工作顺利。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头的内部结构示意图；

图2为发明低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头中主管体的结构示意图；

图3为图1中A处放大结构示意图。

附图标记：外钻头1、主管体2、挡板3、滑杆4、第一弹簧5、第一通水孔6、第二通水孔7、出水口8、转杆9、阀板10、齿轮11、轮齿条12、导向块13、导向槽14、导杆15、固定杆16、L型卡杆17、限位块18、第一密封圈19、第二密封圈20、第三弹簧21、支撑套22、连接法兰23、第二弹簧24。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1-图3所示的一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头，包括外钻头1、滑动插设于外钻头1内部的主管体2以及控制钻头进行冲孔、割缝和冲孔自由转换的调节控制机构。

外钻头1一端的内壁上通过滑杆4滑动连接有对称设置的两个挡板3，外钻头1的内壁上开设有与挡板3相适配的滑槽，滑杆4上套设有第一弹簧5，第一弹簧5的两端分别与挡板3和滑槽内壁固定连接，通过第一弹簧5对挡板3有一定的弹性支撑，挡板3靠近主管体2的一侧呈楔形状，便于挡板3在主管体2的挤压作用下移动，挡板3上开设有与滑杆4相适配的滑腔，滑杆4位于滑腔内的一端固定连接有限位块18。

主管体2内壁上靠近挡板3的一端设有转杆9，转杆9转动连接有阀板10，转杆9的一端贯穿主管体2的内壁并固定套接有齿轮11，外钻头1的内壁上固定嵌设有与齿轮11相对应的轮齿条12，在齿轮11和轮齿条12的啮合作用，会带动阀板10转动，自动将主管体2靠近挡板3的一端封堵住，转杆9靠近齿轮11的一端转动套接有支撑套22，支撑套22的一侧与主管体2的外壁相抵，支撑套22用于支撑转杆9。

位于挡板3和转杆9之间的主管体2的外壁上固定套接有第一密封圈19，通过第一密封圈19保证主管体2和外钻头1之间的密封性。

调节控制机构包括外钻头1内壁上靠近轮齿条12一端依次对称设置的多个第一通水孔6和第二通水孔7、主管体2内壁上靠近转杆9一端设置的多个出水口8以及外钻头1上远离挡板3一端设置的卡接件，卡接件包括外钻头1上远离挡板3一端对称设置的多个固定槽、与固定槽固定连接的固定杆16以及滑动套接在固定杆16上的L型卡杆17，主管体2上等距离设有与L型卡杆17相适配的多个卡槽，固定杆16上套设有第三弹簧21，第三弹簧21的两端分别与L型卡杆17和固定槽内壁固定连接，主管体2靠近出水口8一端的外壁上固定套接有第二密封圈20。

主管体2外壁上远离挡板3且靠近卡接件一端固定连接有多个导向块13，外钻头1的内壁上设有与导向块13相适配的导向槽14，导向槽14内固定连接有导杆15，导向块13上设有与导杆15相适配的贯穿口，通过导杆15和导向块13，可以防止主管体2转动，导杆15上套设有第二弹簧24，第二弹簧24的两端分别与导向块13和导向槽14内壁固定连接，第二弹簧24对主管体2起到一定的弹性支撑。

主管体2远离卡接件的一端固定套接有连接法兰23，方便与外部组件进行连接。

一种低渗松软煤层穿层钻孔、冲孔、割缝用一体化钻头使用时，当钻头需要进行钻孔钻进时，将主管体2整体推入外钻头1内，主管体2会将挡板3向一侧挤压，出水口8会远离第一通水孔6，然后利用L型卡杆17固定住主管体2，当钻头需要后喷式冲孔时，将主管体2向外拉动，此时出水口8与第一通水孔6对齐，然后利用L型卡杆17固定住主管体2，当需要进行割缝时，继续拉动主管体2，将出水口8与第二通水孔7对齐，然后利用L型卡杆17固定住主管体2，同时在齿轮11和轮齿条12的啮合作用，会带动阀板10转动，自动将主管体2靠近挡板3的一端封堵住，通过调节控制机构，使钻头可以进行冲孔、割缝和冲孔的自由转换，避免了钻头的更换，从而有效提升了低渗松软煤层穿层的工作效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。