[發明專利]一種突出煤層圓周供流護孔卸壓篩孔鉆桿

有效

• 申請號: 202110726041.9
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113374428B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 孫玉寧;丁立培;李延河;張海慶;王永龍;宋維賓;孫志東;王志明;裴剛
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B21/12
• 分類號: E21B21/12;E21B17/22;E21B43/08
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 王鵬

本發明公開一種突出煤層圓周供流護孔卸壓篩孔鉆桿，鉆桿桿體由外管和內管組合而成，在鉆桿桿體的圓周形成多條軸向供流通道，在鉆桿桿體的中心形成圓通徑內排渣通道；鉆桿桿體的外管外表面設置有螺旋凹槽或軸向凹槽或平面，在螺旋凹槽、軸向凹槽、平面內設置有與內排渣通道連通且避開供流通道的泄渣篩孔。該發明所述的鉆桿為圓周供流的內排渣通道鉆桿，鉆桿直徑可接近鉆頭的直徑，鉆桿具有護孔卸壓作用，可以用于突出煤層的常規鉆進和無纜定向鉆進，若在鉆桿的內管軸心安裝通纜管及其內置通訊電纜，也可以用于通纜定向鉆進。

技術領域

本發明涉及煤礦瓦斯抽采鉆孔鉆進技術領域，特別涉及一種突出煤層圓周供流護孔卸壓篩孔鉆桿，用于鉆孔塌孔嚴重的松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔的施工，該鉆桿也可用作無纜定向鉆進，使定向鉆進技術適應于突出煤層的直孔鉆進。

背景技術

現行突出煤層本煤層瓦斯抽采鉆孔施工所用的鉆桿多為刻槽鉆桿、肋骨鉆桿、三棱刻槽鉆桿和三棱鉆桿，其中前三種鉆桿的專利申請人為本申請人，即河南理工大學，專利號分別為ZL200610111830.7，ZL200920088879.4，ZL200910064973.0。這些鉆桿的共同特點是采用風流、水流或風水聯動排渣，鉆桿外表與鉆孔壁之間的環狀空間為排渣通道，由于排渣通道在鉆桿之外，稱之為外排渣通道。現行松軟突出煤層鉆進所用的鉆桿存在三個有待解決的問題：一是打鉆噴孔，由于突出煤層打鉆的過程中普遍發生孔內煤炮等動力現象，鉆孔壁極易崩落坍塌，導致外排渣通道間歇性堵塞，外排渣通道的間歇性堵塞和疏通會導致噴孔瓦斯超限，不完全統計，突出礦井打鉆噴孔導致的瓦斯超限占總瓦斯超限次數的60%至80%；二是鉆孔偏斜嚴重，由于外排渣通道需要有足夠幾何空間，鉆桿的直徑比鉆頭的直徑小20mm至50mm，百米鉆孔的偏斜距離高達15m至20m，鉆孔過早上漂至煤層頂板或下潛至煤層底板，而鉆孔扶正器又不能在松軟煤層中使用；三是打鉆深度受限，由于鉆孔塌孔、外排渣通道堵塞和鉆孔偏斜、鉆孔見頂見底等因素導致鉆孔深度受限。

大量的工程案例表明，現行的定向鉆進技術難以適應松軟突出煤層的鉆進，原因是定向鉆進的排渣通道也是鉆桿外表與鉆孔壁之間的環狀空間，這個外排渣通道極易坍塌堵塞，極易造成壓鉆和丟失孔底馬達的事故。

本申請人2013年之后相繼提出了護孔卸壓的鉆進理念并設計了若干雙通道篩孔鉆桿，專利號分別為ZL201310568692.5，ZL201810488587.3，ZL201810488034.8，排渣通道均為內排渣通道，未能工程應用的原因有兩個：一是孔外封閉排渣技術方案尚未形成，即內排渣通道的煤渣怎么從鉆桿內部排出，沒有形成技術方案；二是實驗室試驗發現，鉆桿外表的篩孔設計不當，會引起內排渣通道的堵塞，篩孔幾何尺寸必須與內排渣通道的幾何尺寸相匹配，篩孔的幾何尺寸不得大于排渣通道幾何尺寸的三分之一，否則內排渣通道必然發生堵塞，內排渣通道堵塞的無法處理，將會導致壓鉆、丟鉆等打鉆事故。除此之外，上述雙通道篩孔鉆桿的供風供水通道位于鉆桿的中心部，排渣通道為環狀排渣通道，這樣帶來三個不利因素：第一，由于圓孔直徑遠大于環孔環厚，環狀排渣通道的最小幾何尺寸將成倍減小，篩孔進渣口尺寸也將成倍減小，泄渣篩孔過小將影響泄渣卸壓效率，增大鉆桿被抱死的概率；第二，中心供流通道必須依靠支撐裝置將供流通道控制在鉆桿的中心部位，支撐裝置的支腿對排渣通道的煤渣運移具有阻擋作用，對內排渣通道的排渣不利，并增加內排渣通道堵塞的概率；第三，松軟突出煤層，提鉆之后鉆孔很容易塌孔阻塞，導致抽采效果的下降，很多礦區需要實施提鉆時通過鉆桿中心的通孔向鉆孔內下護孔篩管，若采用中心供流的篩孔鉆桿，由于中心供流通道和支撐裝置的阻礙，在提鉆時無法給鉆孔下護孔篩管。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，第一，針對現有突出煤層常規鉆進存在的問題，提供一種突出煤層圓周供流護孔卸壓篩孔鉆桿，旨在解決突出煤層常規鉆進的打鉆噴孔問題，提高鉆孔直度、鉆孔深度和成孔質量，其內排渣通道為圓通徑，克服中心供流環通徑內排渣篩孔鉆桿存在的不能下護孔篩管的弊端和其它結構弊端；第二，針對現有定向鉆進技術難以適應于突出煤層的現狀，提供了一種突出煤層圓周供流護孔卸壓篩孔鉆桿，使定向鉆進技術能夠適應于松軟突出煤層的鉆進。