节水钻杆 |
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| 申请号 | CN201610728420.0 | 申请日 | 2016-08-26 | 公开(公告)号 | CN106121549A | 公开(公告)日 | 2016-11-16 |
| 申请人 | 蒲长晏; | 发明人 | 蒲长晏; 武利民; 范耀辉; 张国忠; 马志伟; 王坤; 韩菲; 刘琦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了节 水 钻杆 ，包括钻杆本体以及设置在钻杆本体端部作为母接头的左端堵和作为公接头的右端堵，所述钻杆本体包括外管和内管，所述外管和内管之间形成环形空腔，所述环形空腔的两端分别通过所述左、右端堵的内端面密封；所述内管中部设有通水腔，所述左、右端堵上分别开设有与所述通水腔连通的通水孔，其中，在所述左端堵的通水孔开口处设置有用于防止所述通水腔内水回流的单向 阀 。本发明能够杜绝钻杆钻孔续接过程中的漏水现象，显著减少钻进过程钻机用水量，为 煤 矿井下钻孔施工过程提供良好的施工环境，提高了设备的可靠性，保证了钻孔施工的高 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.节水钻杆，包括钻杆本体，以及设置在钻杆本体端部作为母接头的左端堵和作为公接头的右端堵，其特征在于，所述钻杆本体包括外管和内管，所述外管和内管之间形成环形空腔，所述环形空腔的两端分别通过所述左、右端堵的内端面密封；所述内管中部设有通水腔，所述左、右端堵上分别开设有与所述通水腔连通的通水孔，其中，在所述左端堵的通水孔开口处设有用于防止所述通水腔内水回流的单向阀。 |
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| 说明书全文 | 节水钻杆技术领域背景技术[0002] 随着我国煤矿开采工艺的逐步发展，煤矿井下大孔经、小钻深、高精度孔钻孔施工需求逐步增多，尤其是煤矿110工法，N00工法、巷道掘进面松动炮孔、巷道掘进面预涨裂孔等煤矿开采工艺的发展，均需要大量的大孔经、小钻深(0-30m)孔钻孔施工，且对钻孔直径、角度、深度等精度要求极高，为满足钻孔需求，钻机设备自动化程度也越来越高，设备对巷道环境需求越来越严格。 [0003] 现有的通用钻杆(图1)是依据钻深孔时的用水需求设计的(以 钻杆为例，通径按照100m以上钻深设计的通水量)，包括钻杆本体2，钻杆本体2两侧分别设有左端堵1、右端堵3，钻杆本体2，钻杆本体2内部为通水空腔，左端堵1、右端堵3设有与该空腔连通的通水孔。该通水空腔用水量大，且钻杆与钻机连接处、钻杆与钻杆之间连接处、钻孔过程中钻杆续接过程、钻杆拆卸过程，钻机正常钻进过程等均存在漏水。同时因钻机在使用普通钻杆钻孔时，钻机单独工作，单孔钻深大，施工周期长，排水设施完善，有时还配备有污水泵等辅助设备，对用水量及各种漏水现象不敏感。但在煤矿井下大孔经、小钻深、高精度孔钻孔施工过程中，因钻孔深度小，钻孔数量多，钻机移动频繁，排水设施不完善，且多种设备交叉作业，相互影响，又因煤矿地质条件复杂，岩石遇水多变，严重影响了钻孔施工质量和钻孔施工环境，已经不能满足煤矿新开采工艺的发展需求，给煤矿新开采工艺的推广应用带来了阻碍，因此亟待加以进一步改进。 发明内容[0004] 本发明的目的是提供节水钻杆，使其能够杜绝钻杆钻孔续接过程中的漏水现象，显著减少钻进过程钻机用水量，为煤矿井下钻孔施工过程提供良好的施工环境，提高了设备的可靠性，保证了钻孔施工的高质量。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 节水钻杆，包括钻杆本体，以及设置在钻杆本体端部作为母接头的左端堵和作为公接头的右端堵，所述钻杆本体包括外管和内管，所述外管和内管之间形成环形空腔，所述环形空腔的两端分别通过所述左、右端堵的内端面密封；所述内管中部设有通水腔，所述左、右端堵上分别开设有与所述通水腔连通的通水孔，其中，在所述左端堵的通水孔开口处设置有用于防止所述通水腔内水回流的单向阀。 [0007] 作为进一步地改进，所述右端堵的通水孔孔径与所述内管的通水腔内径相等。 [0009] 所述左、右端堵上设有用于钻杆首尾相连时互相配合的一组密封对接面。 [0010] 所述左端堵为凹型结构，右端堵为凸型结构，所述互相配合的一组密封对接面为左端堵中部的凹面与右端堵中部的凸面，或者为左端堵外周的凸面与右端堵外周的凹面。 [0012] 由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点： [0013] (1)由于设置了内管，通水腔的孔径大大缩小，钻进过程钻机用水量显著减少，同时，通过设置单向阀，彻底杜绝钻杆钻孔续接过程中的漏水现象，为煤矿井下钻孔施工过程提供良好的施工环境，提高了设备的可靠性，保证了钻孔施工的高质量，尤其适用于煤矿井下大孔经、小钻深(0-30m)、高精度孔钻孔施工过程。 [0014] (2)左、右端堵上设有用于钻杆首尾相连时互相配合的一组密封对接面，密封性好，减少钻杆连接处的漏水情况。 [0016] 上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。 [0017] 图1是现有钻杆结构示意图。 [0018] 图2是本发明的节水钻杆结构示意图。 [0019] 图3A、图3B、图3C分别是图2中AA向、BB向和CC向的剖视图。 具体实施方式[0020] 本发明提供了一种节水钻杆，密封性能好，能够彻底杜绝钻杆钻孔续接过程中的漏水现象，减少钻杆与钻机连接处的漏水情况，显著减少钻进过程钻机用水量，提高了设备的可靠性，为煤矿井下施工过程提供良好的施工环境，尤其是大孔经、小钻深、高精度孔钻孔作业，大大提高了钻孔施工质量。 [0021] 请配合参阅图2以及图3A、3B、3C所示，本发明所述的节水钻杆包括钻杆本体，以及设置在钻杆本体端部作为母接头的左端堵5和作为公接头的右端堵8，左、右端堵5、8上的连接螺纹与普通钻杆一致，可以是锥螺纹或矩形螺纹，图2中所示为矩形螺纹。所述钻杆本体包括外管7和内管6，所述外管7和内管6之间形成环形空腔，所述环形空腔的两端分别通过所述左、右端堵5、8的内端面密封；所述内管中部设有通水腔，所述左、右端堵上分别开设有与所述通水腔连通的通水孔，其中，在所述左端堵5的通水孔开口处设置有用于防止所述通水腔内水回流的单向阀4。 [0022] 上述结构中，由于设置了内管6，钻杆内部通水腔内的存水量大大减少。对于普通钻杆(图1)，其钻杆本体2内腔的存水在钻杆续接和钻杆拆卸过程均属于废水，每次钻杆续接和钻杆拆卸过程均会回流到巷道内，并且每次钻进都需要重新充满，钻杆的水利用率极低。而本发明的节水钻杆由于内管6的增加，使得通水腔的孔径大大缩小，从而钻进过程钻机用水量显著减少。同时，通过设置单向阀4，在使用本发明的节水钻杆进行钻孔过程中，钻杆需要续接时，因单向阀4的存在，已经进入已完成钻孔内所有钻杆的水，将不能通过钻杆左端堵5内孔回流到巷道内，并且每次钻进都不需要重新充满，钻杆拆卸过程钻杆内存水量也明显减少，大大提高了钻杆的水利用率，节约了钻孔施工的用水量，保证了良好的钻机施工环境。 [0023] 实际应用时，本发明节水钻杆的长度L根据钻机行程需要确定，与普通钻杆确定方法一致。节水钻杆中单向阀4的开启压力根据钻孔需要，依据钻孔施工情况设定，一般为0.2MPa～0.5MPa。由于钻杆钻孔随着孔径和钻深的不同，有不同用水量和水压需求，因此，本发明节水钻杆中内管6内径、右端堵8通水孔孔径 根据钻孔深度及钻孔直径需要进行定制，内管6的通水腔内径与右端堵8通水孔孔径 一致。节水钻杆外管7外径与一般钻杆直径一致，可设为等规格。示例性地，以 钻杆 为例将现有普通钻杆的通径 (按照100m以上钻深设计的通水通径)减少到(即增设 的内管6)，既能满足钻杆0-30m钻深用水需求，又节 约了70％-80％用水量。其它直径 不同尺寸节水钻杆节水原理与此相同，也是通过控制内管6内径和右端堵8的通水孔通径 实现节水的目的。 [0024] 请继续参阅图2所示，所述左、右端堵5、8上还设有用于钻杆首尾相连时互相配合的一组密封对接面。作为具体的实施例，如图2中所示，所述左端堵5为凹型结构，右端堵8为凸型结构，所述左端堵5外周的凸面E、左端堵5中部的凹面F、右端堵8外周的凹面G、右端堵8中部的凸面H面可配成两组密封对接面，钻杆首尾相连进行钻孔施工时，可以通过E面与G面配合进行密封，或者通过F面与H面配合进行密封，每种节水钻杆可选择两组密封对接面中的一组作为密封面。无论采用哪一组密封面，均能有效缓解钻杆与钻杆连接处的漏水情况。 [0025] 所述左端堵5还用于与钻机输出轴密封连接，请配合参阅图3A所示，所述左端堵5的外侧端部具有四方外形。这种结构外形便于钻杆与钻机快速连接，左端堵部四方外形的5端与钻机输出轴配合，用于传递力矩，使钻机输出扭矩不再需要液压卡盘夹紧钻杆进行输出，大大缩小钻机钻箱外形尺寸。使用时，所述左端堵5外侧端部的口径 的开口和外侧端面E面与钻机输出轴配合，形成机械密封结构，能够有效减少钻杆与钻机连接处的漏水情况。 [0026] 在煤矿井下大孔经、小钻深、高精度孔钻孔施工过程，本发明节水钻杆通过上述设置的密封节水结构，在0-30m的钻孔深度，多根钻杆组合发力，能够彻底杜绝钻杆钻孔续接过程中的漏水现象，减少钻杆与钻机连接处的漏水情况，可减少钻进过程钻机用水量70％-80％。因此，本发明的节水钻杆给煤矿井下钻孔施工过程提供了良好的施工环境，提高了设备的可靠性，给钻孔施工质量的提高提供了保证。 |
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