[實用新型]用于軟煤巖鉆進(jìn)雙通道多孔紊流卸壓鉆具

有效

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• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN203584298U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王永龍;孫玉寧;宋維賓
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: E21B3/00
• 分類號: E21B3/00;E21B17/00;E21B11/00;E21B21/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于煤礦突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工、軟巖鉆孔施工等技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于軟煤巖鉆進(jìn)雙通道多孔紊流卸壓鉆具。

背景技術(shù)

當(dāng)前，井工瓦斯抽采是礦井瓦斯治理的主要技術(shù)手段，井工瓦斯抽采以鉆孔施工為前提，其中主要包括本煤層瓦斯抽采鉆孔、穿層瓦斯抽采鉆孔，對于地質(zhì)條件復(fù)雜的軟弱煤巖體，鉆孔施工時，孔壁收縮、破壞嚴(yán)重，加之含瓦斯煤體噴孔現(xiàn)象頻發(fā)，鉆孔內(nèi)易形成堵塞段，使排渣空間喪失，卡鉆、斷鉆現(xiàn)象頻繁，致使鉆孔深度淺、鉆進(jìn)效率低和孔內(nèi)事故頻發(fā)，其結(jié)果嚴(yán)重影響瓦斯抽采施工進(jìn)度和煤礦的安全生產(chǎn)，給礦方帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失。目前常用的鉆具，排渣通道為鉆孔孔壁與鉆桿之間的環(huán)狀空間，對于地質(zhì)條件復(fù)雜的軟弱煤巖體施工鉆孔，孔壁變形及破壞對鉆孔排渣空間的影響較大，鉆孔易堵塞，使鉆進(jìn)無法進(jìn)行。因此，為了改善軟煤巖鉆進(jìn)存在的諸多問題，應(yīng)改變傳統(tǒng)的鉆進(jìn)工藝方式，開發(fā)一種新的孔內(nèi)鉆具及鉆進(jìn)工藝系統(tǒng)，其核心指導(dǎo)思想是通過鉆具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，保護(hù)排渣通道不受鉆孔變形、破壞的影響。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種用于軟煤巖鉆進(jìn)雙通道多孔紊流卸壓鉆具，該鉆進(jìn)工藝系統(tǒng)排渣在雙通道多孔紊流卸壓鉆具內(nèi)完成，排渣通道受到鉆桿保護(hù)，同時，鉆桿表面的多孔特征，能夠有效釋放鉆孔堵塞區(qū)域桿體與煤渣之間的應(yīng)力、疏散堆積的鉆屑和預(yù)防鉆桿表面熱量聚集，有利于軟煤巖的安全鉆進(jìn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：用于軟煤巖鉆進(jìn)雙通道多孔紊流卸壓鉆具，包括雙通道多孔紊流卸壓鉆桿、雙通道鉆頭、鉆尾旋轉(zhuǎn)放渣裝置，所述鉆尾旋轉(zhuǎn)放渣裝置與鉆機上的雙通道多孔紊流卸壓鉆桿連接，雙通道鉆頭安裝在雙通道多孔紊流卸壓鉆桿的前端。

所述的雙通道多孔紊流卸壓鉆桿由多孔外鉆桿體、內(nèi)管組成。

所述的多孔外鉆桿體由外螺紋接頭、多孔桿體和內(nèi)螺紋接頭組成，桿體上設(shè)置多個小孔，小孔的形狀可設(shè)計為圓形、方形或其它形式的多邊形，外螺紋接頭、內(nèi)螺紋接頭可設(shè)計為錐形絲扣或平扣，外鉆桿體外表面設(shè)置為光面、螺旋凹槽或螺旋凸棱。

所述的內(nèi)管接頭連接可設(shè)計為絲扣連接或插接式連接，且其外徑小于外鉆桿體內(nèi)徑，保證內(nèi)管外徑與多孔外鉆桿體內(nèi)徑之間形成鉆屑排出的外通道，內(nèi)管的中空腔體用于進(jìn)風(fēng)，為鉆進(jìn)系統(tǒng)的內(nèi)通道。

所述的雙通道鉆頭由外鉆頭內(nèi)螺紋接頭、進(jìn)氣芯管內(nèi)螺紋接頭、胎體和合金刀片組成，接頭可設(shè)計為錐形絲扣或平扣。進(jìn)氣芯管設(shè)置于鉆頭中心一端連接鉆桿內(nèi)管，另一端與鉆頭胎體中心通孔連接，形成中心進(jìn)氣通道；鉆頭冠部周邊設(shè)置多個進(jìn)渣孔，鉆頭內(nèi)螺紋接頭與進(jìn)氣芯管之間形成回流環(huán)形空間，形成與雙通道多孔紊流卸壓鉆桿相通的排渣外通道。

所述的鉆尾旋轉(zhuǎn)放渣裝置由進(jìn)氣接頭、旋轉(zhuǎn)放渣接頭、放渣箱體組成，旋轉(zhuǎn)放渣接頭與多孔外鉆桿體連接并保持同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，進(jìn)氣接頭與內(nèi)管連接，工作中氣流由進(jìn)氣接頭進(jìn)入內(nèi)管到達(dá)鉆孔孔底，風(fēng)流攜帶鉆屑沿雙通道多孔紊流卸壓鉆桿與內(nèi)管之間形成的環(huán)狀空間形成的外通道返出進(jìn)入與鉆尾旋轉(zhuǎn)放渣裝置，旋轉(zhuǎn)放渣接頭上設(shè)置放渣口，鉆屑沿放渣口進(jìn)入放渣箱，沿排渣口進(jìn)入除塵裝置。

用于軟煤巖鉆進(jìn)雙通道多孔紊流卸壓鉆具，施工方法包括以下步驟：

①.?完成鉆機、鉆具及其供風(fēng)系統(tǒng)安裝與連接，利用供風(fēng)裝置將風(fēng)流送入雙通道多孔紊流卸壓鉆桿內(nèi)通道。工作中進(jìn)風(fēng)內(nèi)管不旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)放渣接頭與多孔外鉆桿體連接并保持同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；

②.?帶壓風(fēng)流通過內(nèi)管經(jīng)由雙通道鉆頭內(nèi)通道到達(dá)孔底，將鉆頭破煤形成的鉆屑送入雙通道多孔紊流卸壓鉆桿外通道，排渣在多孔外鉆桿體與內(nèi)管之間的環(huán)狀空間內(nèi)完成，可有效避免鉆孔收縮、孔壁失穩(wěn)破壞對鉆孔排渣空間的影響，鉆桿表面的多孔特征，使風(fēng)流沿鉆桿表面的孔間內(nèi)外穿梭，鉆桿表面的鉆屑顆粒與氣流形成強紊流狀態(tài)，不僅利于疏散堆積的鉆屑，同時有利于鉆桿表面散熱；

③.?風(fēng)流將鉆頭破煤形成的鉆屑沿雙通道多孔紊流卸壓鉆桿外通道返出進(jìn)入與鉆桿尾部連接放渣裝置，最后渣體進(jìn)入除塵器，完成排渣和除塵。

附圖說明

圖1是本實用新型工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型雙通道多孔紊流卸壓鉆桿實施例一的三維結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖3是本實用新型實施例一的軸向剖視圖；

圖4是圖3當(dāng)中A-A剖視圖；

圖5是本實用新型圖3局部放大圖Ⅰ；

圖6是本實用新型雙通道鉆頭結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖7是本實用新型鉆尾旋轉(zhuǎn)放渣裝置結(jié)構(gòu)圖；