[发明专利]一种带有滤渣装置的水力割缝喷头

说明书

技术领域

本发明属于采矿工程中煤层气抽采技术领域，涉及一种在煤层中采用高压水射流技术进行割缝的水力割缝喷头。

背景技术

煤层的渗透性决定了瓦斯的抽放效果，而渗透性又取决于煤层中裂隙的数量，裂隙发育良好的煤层其瓦斯抽放率必然高，这对于减少煤矿瓦斯灾害是至关重要的。在煤层瓦斯抽放技术中，目前广泛应用的一种技术是在本煤层施工水平钻孔，然后进行瓦斯抽放。这一技术对渗透性较好的煤层，瓦斯抽放效果较理想，而对于渗透性较差的煤层其应用效果并不好，原因在于：这种方法既没有释放煤层中的应力，也没有在煤层中产生新裂缝，所以没有改善煤层的渗透性。众所周知，我国的可采煤层大部分都属于低渗透煤层，在低渗透煤层中，裂隙发育程度差，连通性不好，或者在地应力作用下裂隙呈闭合状态，裂隙渗透性差，这就导致了钻孔周围很小范围内的瓦斯能被抽放，而大量瓦斯并未被抽采。

为了改变这种技术现状，CN1443920A公开了一种“水射流连续推进的定向钻机”，该设备可利用高压水在煤层钻孔中施工出一条水平缝，在地应力的作用下，该水平缝上下煤层被压裂，在煤层中形成了大量的裂隙，从而提高煤层的渗透性。目前该技术已在多个矿井进行了瓦斯抽放的工业性试验，取得了很好的效果。专利CN1776185A公开了一种“可水压切换冲孔、割缝的高压水射流钻头”，该钻头为水射流连续推进的定向钻机目前所使用的钻头，其缺点是没有滤渣功能，导致在现场工业试验过程中偶尔出现堵孔现象，原因在于：在利用高压水破煤过程中，高压水的巨大冲击力会产生数量很少但粒径较大的煤渣，这些煤渣不易被水从钻孔中带出，一旦被卡住，粒径较小的煤渣也不容易通过钻孔，这样恶性循环，最终导致堵孔，用于输送高压水的连续钢管被卡在钻孔中不能进退，割缝施工失败，这极大影响了水力割缝过程的稳定性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有技术的缺点，提供一种带有滤渣装置的水力割缝喷头，解决现有水力割缝喷头没有滤渣功能，容易堵孔造成割缝施工失败的问题。

本发明通过以下技术方案实现其发明目的：

一种带有滤渣装置的水力割缝喷头，包括：壳体，以及位于壳体端头的冲孔喷嘴、位于壳体侧面的割缝喷嘴，其特征在于：所述壳体外部设置有中间铰接的两段式过滤齿，所述两段式过滤齿的前端铰接在所述壳体的前端，所述两段式过滤齿的后端与设置在所述壳体外部的复位弹簧铰接，所述两段式过滤齿合拢后在位于割缝喷嘴处设有一次性塑料箍；所述壳体内腔安装有与其滑动配合的活动芯，所述活动芯的前端设有可在壳体前腔内滑动的定位凸肩，所述活动芯的后端呈可与钢珠接触的球形面。

所述活动芯与所述壳体之间安装有密封圈。

本发明与现有技术相比，由于在喷头外侧设置了两段式过滤齿，该过滤齿在非割缝状态下被一次性塑料箍箍住，两段式过滤齿处于合拢状态。当切换到割缝状态时，一次性塑料箍被高压水切断，两段式过滤齿打开。在割缝施工过程中产生的较大粒径煤渣就不会通过过滤齿而进入出渣通道，粒径较大的渣被留在孔底和割出的缝隙中，粒径较小的煤渣被水从钻孔中带出，这样有效防止了堵孔现象的发生，增加了水射流割缝钻机的稳定性，从而保证割缝施工顺利进行。另一方面，留在了孔底和裂缝中大粒径的煤渣可以起到支撑裂缝的作用，防止割出的裂缝在地应力的作用下完全闭合，影响瓦斯抽放效果。本发明有助于高压水射流割缝技术在煤矿瓦斯抽放中的推广和应用。

附图说明

图1是一种带有滤渣装置的水力割缝喷头冲孔状态下的结构示意图；

图2是一种带有滤渣装置的水力割缝喷头割缝状态下的结构示意图；

图3是割缝状态下喷头在钻孔横截面中的示意图。

以下通过附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

如图1、2所示，一种带有滤渣装置的水力割缝喷头，包括：壳体1，以及位于壳体端头的冲孔喷嘴4、位于壳体侧面的割缝喷嘴7；所述壳体1外部设置有中间铰接的两段式过滤齿2，所述两段式过滤齿2的前端铰接在所述壳体1的前端，所述两段式过滤齿2的后端与设置在所述壳体1外部的复位弹簧3铰接，所述两段式过滤齿2合拢后在位于割缝喷嘴处7设有一次性塑料箍8；所述壳体1内腔安装有与其滑动配合的活动芯5，所述活动芯5的前端设有可在壳体前腔1-1内滑动的定位凸肩5-1，保证在冲孔状态下活动芯5不会向前移动；所述活动芯5的后端呈可与钢珠6接触的球形面；所述活动芯5与壳体1之间安装有密封圈9。