CN105370209A - 提钻扩孔用钻具及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种提钻扩孔用钻具及其施工方法，该钻具包括扶正短节、增扩装置和先导钻头，所述先导钻头后端连接于增扩装置，所述增扩装置的后端连接于扶正短节的前端，其中部设有多个切削部件，各切削部件设有切削齿，所述多个切削部件在钻孔时收入增扩装置内，在扩孔时能扩开并通过切削齿进行扩孔操作，从而该钻具能方便快捷的进行提钻扩孔的操作，该施工方法采用回转工艺施工先导孔，先导孔施工完成后，在提钻之前将增扩装置上的切削部件打开，实现提钻作业和扩孔作业同步进行；由此，本发明的提钻作业和扩孔作业同步进行，可减少钻进辅助时间，大幅度提高扩孔施工效率，降低工人劳动强度，且扩孔轨迹和先导孔轨迹一致性较高，解决了钻孔偏斜问题。

Description

提钻扩孔用钻具及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种提钻扩孔用钻具及其施工方法，实现提钻作业和扩孔作业同步进行，以提高扩孔效率，解决钻孔偏斜问题。

背景技术

煤炭在我国能源消费中所占的比例，居高不下，特别是市场化后，煤炭行业得到了迅速发展，与之相应的煤矿安全问题也越来越受到重视。在煤矿开采过程中，为提高瓦斯抽采效率、施工通风孔等，均需要较大直径的钻孔，以满足生产需要。但受井下条件限制，一次完成大直径钻孔施工存在困难，目前采用多级扩孔的施工方法，即施工小直径先导孔后，提出钻杆，然后换成扩孔钻头和钻杆，进行扩孔作业，该施工方法存在辅助钻进时间长，成孔效率低，且极易发生钻孔偏斜，保直性差，影响后续下管作业等。

在现有技术中，一种方法包含如下步骤：步骤1、采用小钻头施工先导孔，完成先导孔后，将钻杆、钻头提出孔外。步骤2、将扩孔钻头连接钻杆，进行扩孔钻进；这种方法存在如下缺点：提下钻两次，施工周期长；扩孔时，容易偏离原来的钻孔轨迹。

另一种回拉扩孔工艺包含如下步骤：步骤1、采用小钻头施工先导孔，完成先导孔后，将钻杆、钻头提出孔外。步骤2、将钻杆下入孔内，直至穿出钻孔，工人将回拉扩孔钻头接到钻杆上，采用回拉方式扩孔。该方法的优点是扩孔时钻孔比较直，缺点是，提下钻两次，并且要求两端都要有巷道，能进人，才能采用该工艺。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种提钻扩孔用钻具及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对煤矿井下多级扩孔施工时，存在成孔效率低，钻孔偏斜严重等难题，提供一种解决的钻具及方法。

为解决上述问题，本发明公开了一种提钻扩孔用钻具，包括依次顺序连接的扶正短节、增扩装置和先导钻头，其特征在于：

所述先导钻头的前端为钻削头，后端连接于增扩装置的容纳凹槽内，所述增扩装置的后端连接于扶正短节的前端，其中部设有多个切削部件，各切削部件设有切削齿，所述多个切削部件在钻孔时收入增扩装置内，在扩孔时能扩开并通过切削齿进行扩孔操作，从而该钻具能方便快捷的进行提钻扩孔的操作。

其中：所述扶正短节的最大外径等于或稍小于先导钻头的外径，且扶正短节的最大外径小于钻削头的外径，两者之间的差值可为2-5cm。

其中：扶正短节的最大外径和钻削头的外径之间的差值为2.5-3cm。

其中：所述扶正短节的外缘设有多条螺旋凸起。

其中：所述扶正短节的外表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层为铬合金涂层，其中所述铬合金中含铬量为15-18％，还含有3-8％的钼，以提高耐磨性能。

其中：所述切削部件2-4个且等距间隔排列，所述切削部件的前端铰接于增扩装置的内部，一直杆可滑动的设置于增扩装置的中心通孔，所述直杆的前端分别铰接于多个中间杆的一端，各中间杆的另一端铰接于切削部件的中部。

其中：所述切削部件上固定的切削齿选用硬质合金、PDC形成。

还公开了如上所述的提钻扩孔用钻具的施工方法，能应用于煤矿井下大直径近水平钻孔的提钻扩孔，该施工方法包含以下步骤实现：

a.将扶正短节、增扩装置和先导钻头依次连接后，采用回转工艺，施工先导孔；

b.先导孔施工完成后，提钻之前将增扩装置上的切削部件打开，实现提钻作业和扩孔作业同步进行。

通过上述结构可知，本发明的提钻扩孔用钻具及其施工方法具有如下效果：

(1)将钻孔施工中的提钻作业和扩孔作业同步进行，可减少钻进辅助时间，大幅度提高扩孔施工效率，降低工人劳动强度；

(2)提钻扩孔时，扩孔轨迹和先导孔轨迹一致性较高，解决了钻孔偏斜问题；

(3)提下钻仅需一次，即可完成扩孔钻进，另一端不需要掘进巷道，也不需要人进去连接钻头；

(4)钻孔直，施工速度快，劳动强度低。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的提钻扩孔用钻具及其先导孔施工示意图。

图2显示了本发明的提钻扩孔用钻具及提钻扩孔作业示意图。

具体实施方式

参见图1和2，显示了本发明的提钻扩孔用钻具及其施工方法。

所述提钻扩孔用钻具包括依次顺序连接的扶正短节1、增扩装置2和先导钻头3，所述先导钻头的前端为钻削头，后端连接于增扩装置2的容纳凹槽内，所述增扩装置2的后端连接于扶正短节1的前端，其中部设有多个切削部件4，各切削部件4设有切削齿5，所述多个切削部件4在钻孔时收入增扩装置2内，在扩孔时能扩开并通过切削齿5进行扩孔操作，从而该钻具能方便快捷的进行提钻扩孔的操作。

其中，所述扶正短节1的最大外径等于或稍小于先导钻头3的外径，且扶正短节1的最大外径小于钻削头的外径，两者之间的差值可根据需要进行，以提供扶正并导向，优选的是，两者之间的差值可为2-5cm，优选为2.5-3cm，以提供更好的扶正效果。

其中，所述扶正短节1的外缘可设有多条如图所示的螺旋凸起，也可设有多个直槽等扶正结构，当然螺旋凸起的效果为佳，在扶正过程中，多条间隔排列且等螺距的螺旋凸起在旋转时形成更好的导向力。

可选的是，所述扶正短节1的外表面涂覆有耐磨涂层，可选的是，所述耐磨涂层为铬合金涂层，其中所述铬合金中含铬量为15-18％，还含有3-8％的钼，以提高耐磨性能。

所述切削部件4优选为2-4个且等距间隔排列，在先导孔施工时，切削部件4闭合，闭合方式可采用弹簧、限位销等方式；提钻扩孔时，切削部件4张开，张开方式可采用液压、弹簧等方式，在图实施例中，采用了杠杆结构，在该实施例中，所述切削部件4的前端铰接于增扩装置2的内部，一直杆可滑动的设置于增扩装置2的中心通孔，所述直杆的前端分别铰接于多个中间杆的一端，各中间杆的另一端铰接于切削部件4的中部，由此，通过滑动直杆在中心通孔内的前后滑动，可实现各切削部件4的收入和张开，优选的是，所述直杆可通过液压、气压等驱动，也可采用直线电机进行直接驱动，这种杠杆模式结构非常简单，维护为便捷，极具实用性能。

所述切削部件4上固定的切削齿5可选用硬质合金、PDC等材质形成。

其中，本发明还涉及一种提钻扩孔用钻具的施工方法，能有效应用于煤矿井下大直径近水平钻孔的提钻扩孔，该施工方法包含以下步骤实现：

a.将扶正短节1、增扩装置2和先导钻头3依次连接后，采用回转工艺，施工先导孔；

b.先导孔施工完成后，提钻之前将增扩装置2上的切削部件4打开，实现提钻作业和扩孔作业同步进行。

上述的大直径近水平钻孔提钻扩孔的快速施工方法，其特征在于：可采用水、风等介质进行正循环工艺钻进，当孔径较大时，也可以采用反循环钻进工艺。如果水、风量等不能满足排渣要求时，可在扩孔作业完成后，下入小直径螺旋钻杆进行排渣。

通过上述结构可知，本发明的优点在于：

(1)将钻孔施工中的提钻作业和扩孔作业同步进行，可减少钻进辅助时间，大幅度提高扩孔施工效率，降低工人劳动强度；

(2)提钻扩孔时，扩孔轨迹和先导孔轨迹一致性较高，解决了钻孔偏斜问题；

(3)提下钻仅需一次，即可完成扩孔钻进，另一端不需要掘进巷道，也不需要人进去连接钻头；

(4)钻孔直，施工速度快，劳动强度低。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (8)

1.一种提钻扩孔用钻具，包括依次顺序连接的扶正短节、增扩装置和先导钻头，其特征在于：

所述先导钻头的前端为钻削头，后端连接于增扩装置的容纳凹槽内，所述增扩装置的后端连接于扶正短节的前端，其中部设有多个切削部件，各切削部件设有切削齿，所述多个切削部件在施工先导钻孔时收入增扩装置内，在扩孔时能扩开并通过切削齿进行扩孔操作，从而该钻具能方便快捷的进行提钻扩孔的操作。

2.如权利要求1所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：所述扶正短节的最大外径等于或稍小于先导钻头的外径，且扶正短节的最大外径小于钻削头的外径，两者之间的差值可为2-5cm。

3.如权利要求2所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：扶正短节的最大外径和钻削头的外径之间的差值为2.5-3cm。

4.如权利要求1-3中任一项所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：所述扶正短节的外缘设有多条螺旋凸起。

5.如权利要求1-3中任一项所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：所述扶正短节的外表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层为铬合金涂层，其中所述铬合金中含铬量为15-18％，还含有3-8％的钼，以提高耐磨性能。

6.如权利要求1所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：所述切削部件2-4个且等距间隔排列，所述切削部件的前端铰接于增扩装置的内部，一直杆可滑动的设置于增扩装置的中心通孔，所述直杆的前端分别铰接于多个中间杆的一端，各中间杆的另一端铰接于切削部件的中部。

7.如权利要求6所述的提钻扩孔用钻具，其特征在于：所述切削部件上固定的切削齿选用硬质合金、PDC形成。

8.如权利要求1-7中所述的提钻扩孔用钻具的施工方法，能应用于煤矿井下大直径近水平钻孔的提钻扩孔，该施工方法包含以下步骤实现：

a.将扶正短节、增扩装置和先导钻头依次连接后，采用回转工艺，施工先导孔；

b.先导孔施工完成后，提钻之前将增扩装置上的切削部件打开，实现提钻作业和扩孔作业同步进行。