[發明專利]煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達

有效

• 申請號: 201710559662.6
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107217982B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 張杰;王毅;黃寒靜;牛素杰;宋海濤;侯紅;金新;王力;徐保龍
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B4/02
• 分類號: E21B4/02;E21B7/04;E21B21/16
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 李振文

一種煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達，由接頭、馬達總成、萬向軸總成、傳動軸總成組成，馬達總成輸入壓縮氣體驅動回轉，萬向軸總成和傳動軸總成對動力進行傳遞，萬向軸總成的單彎外管能夠實現定向鉆進，馬達總成設置連續右旋螺旋槽，當螺桿馬達回轉時能夠對沉積鉆渣起到攪動作用，有助于空氣將孔內鉆屑排出孔外；增設兩組反向旁通孔實現多級排渣，確保孔底鉆頭堵塞或鉆渣堆積時馬達仍正常回轉排粉；設置單向閥避免高壓氣體攜帶鉆渣反向進入馬達內部對馬達造成損壞，本發明與井下隨鉆測量系統配合用于煤礦井下碎軟煤層順層長鉆孔施工，能夠提高排渣效果，減小孔內阻力，確保施工安全，提高煤礦井下碎軟煤層順層鉆孔施工深度與煤層鉆遇率。

技術領域

本發明涉及礦山鉆探、石油鉆井、煤礦鉆探的技術領域，尤其涉及一種與煤礦井下隨鉆測量系統配合使用，用于煤礦井下順碎軟煤層長鉆孔施工的煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達。

背景技術

在松軟破碎煤層中施工瓦斯抽采鉆孔容易出現塌孔、卡鉆，存在成孔難度大的問題；而采用回轉鉆進則出現鉆孔軌跡控制難，易鉆進至煤層頂(底)板巖石，難以實現煤層順層長鉆孔施工，導致瓦斯抽采不均勻，產生抽采盲區，造成安全隱患。因此，目前在松軟破碎煤層瓦斯抽采鉆孔施工的關鍵問題是以深度和精度為主的成孔問題。

目前煤礦井下定向鉆進技術是以液動螺桿馬達作為孔底動力，驅動鉆頭回轉碎巖的鉆進技術方法；對于松軟煤層、破碎的、泥巖水敏性地層，為保證鉆孔穩定性，則主要采用空氣鉆進和螺旋鉆進作為成孔方法，無法采用水力作為沖洗介質。因此，為實現松軟煤層定向鉆進的目的，只能采用空氣螺桿馬達進行鉆進施工。對于松軟煤層，采用空氣鉆進工藝就必須考慮排渣問題，確保孔內順暢，而一般螺桿馬達外部為外平結構，在鉆進過程中類似于采用外平光鉆桿進行鉆進施工，十分不利于排渣。

為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達，以克服上述缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達，其結構簡單，操作方便，與煤礦井下隨鉆測量系統配合使用，大大提高煤礦井下碎軟煤層順層長鉆孔施工成孔率。

為解決上述問題，本發明公開了一種煤礦井下鉆進用多級排渣空氣螺桿馬達，包含接頭、馬達總成、萬向軸總成和傳動軸總成，所述馬達總成的兩端分別連接于接頭和萬向軸總成，所述傳動軸總成設置于萬向軸總成的另一端，其特征在于：

所述萬向軸總成設有一定角度的單彎外管，所述馬達總成由馬達轉子、馬達定子和定子外管體組成，所述定子外管體從接頭至萬向軸總成的單彎外管處設置連續右旋螺旋槽，所述萬向軸總成和傳動軸總成分別設置兩級反向旁通孔，從而既能實現定向鉆孔，還能實現多級排渣功能，提高馬達排渣效果。

其中：所述馬達轉子的前端與一萬向軸連接，所述萬向軸的前端再與一傳動軸連接，所述傳動軸與傳動軸外管之間設有軸承組，從而通過軸承組實現傳動軸轉動時外部殼體不回轉。

其中：所述馬達轉子為中通結構，其上部通過絲扣連接不同通孔大小的調節堵頭，下部則設置旁通孔，以調節驅動馬達工作的風量的大小，從而改變馬達轉子轉動速度。

其中：所述定子外管體的外緣設置有1～3頭連續右旋的螺旋槽，各螺旋槽通過整體式銑槽制成，所述螺旋槽的寬度大于螺旋翼片的寬度。

其中：所述螺旋槽的寬度為螺旋翼片寬度的3倍，所述螺旋槽的螺旋升角為至少20°，所述螺旋槽的深度為6mm±2mm，從而提高了鉆孔軌跡的有效控制性能，增加松軟煤層復合鉆進排渣效果。

其中：所述單彎外管彎頭角度為0.8-2度，所述單彎外管的外緣設有鑲焊復合片的襯墊，以有效提高耐磨性能，提高使用壽命。