CN102199994A - 多级变径钻具 - Google Patents

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蔡成功
李国旗
郭鹏
潘锋
敖仕海
庞学文
李坤
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Abstract

一种多级变径钻具，用于煤矿在松软突出煤层和高瓦斯煤层中施工顺层钻孔，防止因喷孔、夹钻导致钻孔施工深度浅和施工困难的技术难题，保证钻孔施工深度和质量，提高防突和抽采瓦斯效果。本多级变径钻具将一级钻头1、二级钻头2、三级钻头3、四级钻头4设计在一个钻体上，形成一个多级变径钻具(图)。钻进时，一级钻头1首先打42mm小直径钻孔；然后，后一级钻头在前一级钻孔的塑性圈内进行截煤作业，减少截煤作业对煤体应力和瓦斯动力状态的扰动，防止喷孔，并截割掉前一级钻孔的塑性变形，防止钻孔塑性变形对钻杆的夹钻、抱钻行为；经过四次变径截割，完成75mm、89mm和108mm直径钻孔的施工。

Description

多级变径钻具
技术领域
本发明涉及多级变径钻具，用于松软突出煤层和高瓦斯煤层中施工顺层钻孔，防止因喷孔、夹钻导致钻孔施工深度浅和施工困难的技术难题，保证钻孔施工深度和质量，提高防突和抽采瓦斯效果。
背景技术
目前，我国煤矿施工煤层钻孔用钻头为常规钻头，钻头直径为42mm、75mm、89mm、108mm，一般钻头直径为钻孔直径，在常规钻孔直径下，未发现与多级变径钻具类似的专利。相关专利有申请号为CN96226431.8的实用新型“可变径卸煤钻具”、申请号为CN03245809.6的实用新型“自动变径扩孔钻具”和申请号为CN200710106673.5的发明“自动变径扩孔钻具”。
CN96226431.8“变径扩孔钻具”发明(设计)人为王魁军、蔡成功、辛新平、许昭泽。该实用新型钻具由前钻体、后钻体、刀体、弹簧片、限位环等组成，在钻进时，定位销和固定爪将刀体固定在钻体上；钻孔打到孔底后，加大钻机推力，将定位销剪断，弹簧将刀体弹开，刀体在弹簧力和旋转离心力作用下，实现扩孔作业。
CN03245809.6“自动变径扩孔钻具”发明(设计)人为辛新平、史有才等，是一种煤矿井下施工瓦斯抽采孔的扩孔钻具，由前钻体、刀体、后钻体、限位环、联接螺母等组成，前钻体与后钻体由限位环和联接螺母连接，刀体由轴销固定在前钻体上，在后钻体上设置有滑楔。正常钻进时，滑楔将刀体固定在后钻体上，起钻时，滑楔退出，刀体张开，在旋转离心力作用下实现扩孔作业。
CN200710106673.5“自动变径扩孔钻具”的发明(设计)人为蔡成功、马丕梁，钻具是一种前钻体、后钻体、截割刀架、支撑刀架组成的四连杆机构。正常钻进时为小直径钻进，当钻进到孔底后，实施起钻扩孔，一次完成大直径钻孔施工成孔作业。
上述三种钻具均为大直径扩孔钻具，未涉及防喷孔、夹钻问题。
发明内容
本发明提供一种全新原理的多级变径钻具，通过三到四级变径，实现75mm、89mm、108mm直径的钻孔施工。首先，用一级钻头施工42mm的小直径钻孔，以减少截煤作业对煤体应力和瓦斯动力状况的扰动，防止发生喷孔；然后，后一级钻头在前一级钻孔的塑性圈内截割煤体，并将前一级钻孔的塑性变形给截割掉；经过三到四次截割塑性变形，在钻孔成孔后消除钻孔的塑性变形，防止钻孔塑性变形对钻杆产生夹钻、抱钻等行为；另外，二级钻头、三级钻头、四级钻头分别在前级钻头施工的钻孔塑性圈内进行截割煤体，对煤体应力和瓦斯动力状态的扰动减小，也防止施工钻孔过程中发生喷孔。
本发明解决施工顺层钻孔防止发生喷孔、夹钻的技术方案是：在同一钻具上，设计加工三级到四级钻头，形成一个整体的多级变径钻具。一级钻头直径为42mm，末级钻头直径为设计钻孔直径，有75mm、89mm或108mm三种规格，中间级按钻孔终孔直径合理设计；各级钻头间距100-300mm，各级钻头直径、变径级数煤体强度、瓦斯大小、钻进速度等因素做出调整。
本发明的有益效果是利用小直径钻孔开孔和在钻孔塑性圈截割煤体，减小截割煤体对煤体应力和瓦斯动力状态的扰动，防止喷孔；通过分次成孔，截割掉钻孔塑性变形，防止钻孔塑性变形对钻杆的夹钻、抱钻行为。两项技术相结合，解决在松软突出煤层和高瓦斯煤层施工顺层钻孔发生喷孔、夹钻导致钻孔钻孔施工深度浅和施工困难的技术难题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是四级变径钻具结构示意图。一级钻头1、二级钻头2、三级钻头3、四级钻头4设计成一个钻体上，形成一个多级变径钻具。
图2是三级变径钻具结构示意图。一级钻头1、二级钻头2、三级钻头3设计成一个钻体上，形成一个多级变径钻具。
图3是多级变径钻具的横截面示意图。截齿呈120度三翼分布。
图中1.一级钻头，2.二级钻头，3.三级钻头，4.四级钻头，5.硬质合金片。
具体实施方式
图1和图2分别为三级和四级变径钻具结构和正常钻进作业状态示意图。钻进时，一级钻头1首先打42mm小直径钻孔；然后二级钻头2在一级钻孔的塑性圈内截割煤体，并将前一级钻孔的塑性变形给截割掉；三级钻头3在二级钻孔的塑性圈内截割煤体，并将前二级钻孔的塑性变形给截割掉；经过三到四次变径截割，完成钻孔施工。

Claims (3)

1.本多级变径钻具为在同一钻体上设计三到四个钻头，形成一个多级变径钻具，截齿呈120度三翼分布。
钻进时，一级钻头1首先打42mm小直径钻孔；然后，后一级钻头在前一级钻孔的塑性圈内截割煤体，减少截煤作业对煤体应力和瓦斯动力状态的扰动，防止喷孔，并截割掉前一级钻孔的塑性变形，防止钻孔塑性变形对钻杆的夹钻、抱钻行为；经过三到四次变径截割，完成75mm、89mm和108mm直径钻孔的施工。
2.根据权利要求1所述多级变径钻具，其特征是：在同一钻体上设计三到四级钻头，形成一个整体的多级变径钻具。
3.根据权利要求1所述多级变径钻具，其特征是：各级钻头直径、变径级数和每级间距可根据煤层强度、瓦斯大小、钻进速度等因素，按需要作调整设计。 
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383738A (zh) * 2011-06-27 2012-03-21 永贵能源开发有限责任公司 提高煤矿顺层深孔成孔率的方法及装置
CN104196454A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 无锡中地地质装备有限公司 造斜扩孔钻具
CN105064924A (zh) * 2015-08-20 2015-11-18 郑州神利达钻采设备有限公司 多级切割钻头
CN108316856A (zh) * 2018-01-10 2018-07-24 河南理工大学 逐级强化软煤岩强度钻进方法及钻具
CN111238327A (zh) * 2020-02-28 2020-06-05 白银有色集团股份有限公司 一种坚硬岩石的炮孔凿制以及利用炮孔进行爆破的方法
CN111271000A (zh) * 2018-12-05 2020-06-12 武穴市金锐精密锻造有限公司 一种潜孔钻头
CN114562232A (zh) * 2022-01-24 2022-05-31 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2611572Y (zh) * 2003-03-21 2004-04-14 袁啟法 组合式岩石钻头
CN2690557Y (zh) * 2004-04-13 2005-04-06 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 一种大直径井眼钻头
CN2793292Y (zh) * 2005-05-26 2006-07-05 四川省玉斧无杆自动钻井机有限公司 多级复合型钻机钻头
CN201062490Y (zh) * 2007-08-10 2008-05-21 石家庄中煤装备制造有限公司 防塌孔高效组合钻头
CN101315021A (zh) * 2007-05-29 2008-12-03 煤炭科学研究总院 自动变径扩孔钻具

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2611572Y (zh) * 2003-03-21 2004-04-14 袁啟法 组合式岩石钻头
CN2690557Y (zh) * 2004-04-13 2005-04-06 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 一种大直径井眼钻头
CN2793292Y (zh) * 2005-05-26 2006-07-05 四川省玉斧无杆自动钻井机有限公司 多级复合型钻机钻头
CN101315021A (zh) * 2007-05-29 2008-12-03 煤炭科学研究总院 自动变径扩孔钻具
CN201062490Y (zh) * 2007-08-10 2008-05-21 石家庄中煤装备制造有限公司 防塌孔高效组合钻头

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102383738A (zh) * 2011-06-27 2012-03-21 永贵能源开发有限责任公司 提高煤矿顺层深孔成孔率的方法及装置
CN104196454A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 无锡中地地质装备有限公司 造斜扩孔钻具
CN105064924A (zh) * 2015-08-20 2015-11-18 郑州神利达钻采设备有限公司 多级切割钻头
CN108316856A (zh) * 2018-01-10 2018-07-24 河南理工大学 逐级强化软煤岩强度钻进方法及钻具
CN108316856B (zh) * 2018-01-10 2019-04-19 河南理工大学 逐级强化软煤岩强度钻进方法及钻具
CN111271000A (zh) * 2018-12-05 2020-06-12 武穴市金锐精密锻造有限公司 一种潜孔钻头
CN111238327A (zh) * 2020-02-28 2020-06-05 白银有色集团股份有限公司 一种坚硬岩石的炮孔凿制以及利用炮孔进行爆破的方法
CN114562232A (zh) * 2022-01-24 2022-05-31 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法
CN114562232B (zh) * 2022-01-24 2022-10-18 中国矿业大学 一种梯级式大直径钻孔卸压增透抽采瓦斯的方法

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