[發明專利]一種反向旋轉噴水式防卡鉆鉆桿系統及使用方法

有效

• 申請號: 201810649675.7
• 申請日: 2018-06-25
• 公開（公告）號: CN108571291B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 譚云亮;劉學生;范德源;寧建國;徐強;蔣邦友;張廣超
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21B17/00
• 分類號: E21B17/00;E21B17/22;E21B21/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種反向旋轉噴水式防卡鉆鉆桿系統及使用方法，該系統包括依次設置的前鉆桿、噴水裝置、旋轉裝置和后鉆桿；前鉆桿和后鉆桿的內部軸向方向上均設有貫穿孔；噴水裝置包括相互連接的第一筒體和連接體，第一筒體的側壁上設有多組噴水孔，且第一筒體的內側壁上方設有限位擋塊，連接體與前鉆桿固定連接，且連接體上還設有貫通的輸水孔，輸水孔與貫穿孔和第一筒體的內部相連通；旋轉裝置包括相互連接的第二筒體和環形隔板，第二筒體與后鉆桿固定連接，環形隔板的自由端伸入到第一筒體內部，且與第一簡體轉動連接，以及環形隔板上還設有開口。本發明避免了卡鉆現象的發生。同時還具有操作便捷、退鉆速度快和鉆孔施工的工作效率高等優點。

技術領域

本發明涉及鉆孔施工裝備領域，特別涉及一種反向旋轉噴水式防卡鉆鉆桿系統及使用方法。

背景技術

鉆孔施工是指在工程現場通過鉆機連接鉆具在地質體上加工成孔的操作。目前，鉆孔施工被廣泛應用于煤礦瓦斯抽放、注排水、地質勘探、鉆孔卸壓及邊坡錨固等巖土工程中。而在鉆孔施工過程中，隨著鉆孔深度的增加，鉆屑堆積在鉆孔中無法及時排出，造成鉆桿無法轉動、卡鉆等問題，嚴重時還會出現埋鉆、丟鉆的情況。卡鉆情況一旦出現，不僅會造成鉆桿的損壞，降低鉆具的使用壽命，而且會直接影響鉆孔施工進度，降低工作效率。

為了解決上述問題，中國專利申請號201310051709.X公開了一種煤層鉆孔防塌孔隨鉆鉆進下套筒裝置及鉆孔方法，它是將套筒與鉆桿一同鉆進，之后從套筒內部退出麻花鉆桿，將套筒留在鉆孔中，在一定程度上避免了因塌孔造成的卡鉆、退鉆困難問題。然而，該設計施工工藝復雜，鉆進效率低，而且將套筒留在鉆孔中，既浪費了施工材料，又增加了鉆孔施工的成本。

現有技術中還有一種防卡鉆鉆桿保護結構(專利號：201711331508.X)，以及中國專利申請號201510012163.6公開的一種防卡鉆鉆桿結構，都是設計運用密閉腔內的高壓氣體對鉆孔進行清理，將鉆屑帶出孔外。然而，該裝置只適用于少量鉆屑的清理，無法清除造成卡鉆的硬結核，另外，當鉆孔內部存在裂隙或鉆進距離較長時，所噴出的氣體壓力會減弱，無法將鉆屑從鉆孔內排出。

另外，上述兩個文獻公開的鉆桿只能單向鉆進，當在軟煤層和夾矸煤層中鉆孔施工時，這種單向鉆進的鉆桿容易出現碎矸石卡鉆頭或者煤層塌孔抱卡鉆桿現象發生。

為了解決單向鉆進鉆桿帶來的上述問題，目前有一種可以正反旋轉的鉆桿系統，比如：

中國專利申請號2012103213759公開了一種用于煤礦井下鉆機的鉆桿正反轉連接裝置，它是在鉆桿和鉆頭桿之間設置一個連接裝置，連接裝置由第一、第二外花鍵和內花鍵套及彈簧圓柱銷組成。該專利可以解決某些不嚴重的卡鉆和抱卡鉆桿現象，但是隨著鉆桿的高速旋轉，花鍵的切口處受到強烈的動載荷影響，易發生疲勞斷裂，另外，花鍵制造工藝復雜，需要專門設備，提高了生產成本。

中國專利申請號201410224253.7公開了一種實現螺紋連接式螺旋鉆桿抱鉆反轉抽出裝置，它包括至少2根螺紋連接式螺旋鉆桿，鉆桿間的螺紋連接處通過鍵槽和卡臺固定。該專利雖然可以實現塌孔抱鉆或卡鉆時反轉抽出，但是由于它的鉆桿噴水是從鉆頭噴出，噴出的水用于濕式鉆孔施工，隨著鉆孔深度的增加，卡鉆或抱鉆往往會出現在鉆頭以外的位置，由于鉆身上沒有噴水孔，即便是反轉，鉆屑堆積在鉆孔中也無法及時排出，造成鉆桿無法轉動、卡鉆等問題，雖然從鉆頭噴出的水也可以帶出鉆屑，但耗時很長，特別是深孔卡鉆時，效果較差，無法徹底解決卡鉆、埋鉆及丟鉆等問題。

因此現有技術有待進一步的改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明擬提供一種反向旋轉噴水式防卡鉆鉆桿系統及使用方法，用于解決鉆孔施工過程中的卡鉆、埋鉆及丟鉆等問題。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

一種反向旋轉噴水式防卡鉆鉆桿系統，其特征在于，其包括依次設置的前鉆桿、噴水裝置、旋轉裝置和后鉆桿，所述后鉆桿與外部的鉆機相連接；