CN111140177A - 一种扩孔下套管一体化成套钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤层开采设备领域，具体的说是一种扩孔下套管一体化成套钻具。包括钻杆，钻杆的钻进端连接有钻孔钻头或扩孔下套管一体化组件；扩孔下套管一体化组件包括回扩钻头、分动器以及连接管，回扩钻头可拆卸连接在钻杆上，分动器具有可相对转动的两端，分动器的一端连接在回扩钻头上，另一端与连接管相连，连接管上间隔设有用于与瓦斯抽放管相连的螺栓孔。本发明可解决煤矿井下煤柱区进行横向大直径成孔后下入瓦斯抽放管不能实现一次进行且作业效率低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及煤层开采设备领域，具体的说是一种扩孔下套管一体化成套钻具。
背景技术
反井技术在煤矿井下常被应用到两个巷道之间实现大孔径沟通孔洞的建设。常用的反井技术通过先向下钻孔，钻孔后在钻杆底部更换扩孔钻头，起拔钻杆的同时直接对小孔进行回扩，实现大直径成孔。同样的，该技术也被应用到松软煤层煤柱区的用来治理上隅角瓦斯的抽放孔的施工中，施工时通过设备横向钻孔成小孔后在煤柱的另一侧更换回扩钻头，起拔钻杆的同时进行回扩，回扩成孔后还需在大直径孔内装入瓦斯抽放管。由于回扩钻孔和安装瓦斯抽放管需要分次间隔进行，且现场施工孔洞较深、煤层硬度也较低，同时缺少成套的可以实现钻孔、回扩以及下套管一体化作业的钻具，导致实现时作业效率低下、施工时工人劳动强度极高、作业效率低等问题的存在。
发明内容
本发明旨在提供一种扩孔下套管一体化成套钻具，解决煤矿井下煤柱区进行横向大直径成孔后下入瓦斯抽放管不能实现一次进行且作业效率低等问题。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种扩孔下套管一体化成套钻具，包括钻杆，钻杆的钻进端连接有钻孔钻头或扩孔下套管一体化组件；
扩孔下套管一体化组件包括回扩钻头、分动器以及连接管，回扩钻头可拆卸连接在钻杆上，分动器具有可相对转动的两端，分动器的一端连接在回扩钻头上，另一端与连接管相连，连接管上间隔设有用于与瓦斯抽放管相连的螺栓孔。
优选的，回扩钻头包括用于连接钻杆的中间杆和同心套设于中间杆外周的圆筒，中间杆和圆筒之间间隔设有多个倾斜于中间杆分布的刀臂，刀臂上间隔设有多个用于在回扩钻头旋转过程中进行回扩切削的截齿。
优选的，中间杆为空心结构，中间杆的内腔形成通风腔或通水腔，在中间杆的杆壁上对应刀臂的位置间隔开设有多个供中间杆内腔中的风或水排出，从而由风或水将由截齿切削下的碎屑向后排出的通孔。
优选的，刀臂的数量为3-6根，相邻两根刀臂之间均设有第一连接筋板，圆筒与中间杆之间间隔设有多个第二连接筋板，第二连接筋板沿中间杆的径向分布。
优选的，分动器包括柱体和分别转动连接在柱体两端位置的两个第一接头，第一接头与柱体之间均设有轴承；一个第一接头通过销轴结构与中间杆相连，另一个第一接头通过销轴结构与连接管相连。
优选的，连接管包括管体和通过多根连接杆固定在管体中心位置的第二接头；管体内腔由多根连接杆分隔为两个腔室，分动器容纳于朝向回扩钻头方向的一个腔室内，螺栓孔开设于另一个腔室所对应的管体的管壁上。
有益效果
本发明与现有技术对比，通过成套的钻孔、回扩、下套管一体化钻具实现了煤柱区横向成孔、下入大直径瓦斯抽放管一体化作业的目的，有效缩短了现场施工时间、提升了煤矿井下上隅角瓦斯治理的效率。
附图说明
图1为本发明中的钻杆连接扩孔下套管一体化组件的结构示意图；
图2为扩孔下套管一体化组件中的回扩钻头部分的剖面结构示意图；
图3为本发明中的钻杆连接钻孔钻头的结构示意图；
图中标记：1、钻杆，2、回扩钻头，201、中间杆，202、截齿，203、刀臂，204、圆筒，205、通孔，3、分动器，301、第一接头，302、柱体，4、连接管，401、管体，402、第二接头，403、连接杆，404、螺栓孔，5、钻孔钻头。
具体实施方式
如图1及图3所示，一种扩孔下套管一体化成套钻具，包括钻杆1，钻杆1的钻进端连接有钻孔钻头5或扩孔下套管一体化组件。施工时先由钻进设备驱动钻杆1和钻孔钻头5实现横向导孔作业。钻孔完成后在煤柱的另一侧将钻孔钻头5更换为扩孔下套管一体化组件，通过钻进设备旋转的同时回拉钻杆1，由扩孔下套管一体化组件实现煤柱区横向扩孔及下套管一次性作业。
如图1所示，扩孔下套管一体化组件包括由左至右顺次同心分布的回扩钻头2、分动器3以及连接管4。
结合图2所示，回扩钻头2包括中间杆201和圆筒204。中间杆201的左端与钻杆1的钻进端以常规连接形式可拆卸连接。圆筒204同心套设在中间杆201右端，并通过多个沿中间杆201径向分布的第二连接筋板固定在中间杆201上。圆筒204和中间杆201的中部位置之间间隔设有多个倾斜于中间杆201分布的刀臂203，任意一个刀臂203上均间隔设有多个截齿202。截齿202用于在回扩钻头2旋转过程中对开孔钻头所开钻孔进行回扩切削，实现扩孔。
本实施例中的刀臂203的数量为3-6根，多根刀臂203之间均匀间隔分布。相邻两根刀臂203之间均设有第一连接筋板，通过多个第一连接筋板辅助维持刀臂203和刀臂203上的截齿202结构的稳定性。
中间杆201为空心结构，中间杆201的内腔形成通风腔或通水腔，在中间杆201的杆壁上对应刀臂203的位置间隔开设有多个供中间杆201内腔中的风或水排出，从而由风或水将由截齿202切削下的碎屑向后排出的通孔205，实现了排渣，并减少钻进设备的施工压力。
分动器3包括柱体302和分别转动连接在柱体302两端位置的两个第一接头301。第一接头301与柱体302之间均设有轴承，以使两个第一接头301均可相对于柱体302灵活转动。图1中，左侧位置的第一接头301通过销轴结构与中间杆201相连，右侧位置第一接头301通过销轴结构与连接管4相连。通过以上结构，实现在回扩钻头2边旋转边后退的同时，只对连接管4产生拉力，而不产生扭力。
连接管4包括管体401和通过多根连接杆403固定在管体401中心位置的第二接头402，第二接头402用于与对应位置的分动器3上的第一接头301相连。管体401内腔由多根连接杆403分隔为两个腔室，分动器3容纳于朝向回扩钻头2方向的一个腔室内，避免分动器3受损。螺栓另一个腔室所对应的管体401的管壁上间隔设有用于与瓦斯抽放管相连的螺栓孔404。
在本发明的实施过程中，钻孔完成后在煤柱的另一侧将钻孔钻头5更换为扩孔下套管一体化组件，通过钻进设备旋转的同时回拉钻杆1，由回扩钻头2实现煤柱回扩成孔，在回扩的同时通过回扩钻头2末端的分动器3的作用，将安装于连接管4上的瓦斯抽放管拖入煤柱的扩孔内并避免瓦斯抽放管转动。从而实现了煤柱区横向扩孔及下套管一次性作业。
Claims (6)
1.一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：包括钻杆（1），钻杆（1）的钻进端连接有钻孔钻头（5）或扩孔下套管一体化组件；
扩孔下套管一体化组件包括回扩钻头（2）、分动器（3）以及连接管（4），回扩钻头（2）可拆卸连接在钻杆（1）上，分动器（3）具有可相对转动的两端，分动器（3）的一端连接在回扩钻头（2）上，另一端与连接管（4）相连，连接管（4）上间隔设有用于与瓦斯抽放管相连的螺栓孔（404）。
2.根据权利要求1所述的一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：回扩钻头（2）包括用于连接钻杆（1）的中间杆（201）和同心套设于中间杆（201）外周的圆筒（204），中间杆（201）和圆筒（204）之间间隔设有多个倾斜于中间杆（201）分布的刀臂（203），刀臂（203）上间隔设有多个用于在回扩钻头（2）旋转过程中进行回扩切削的截齿（202）。
3.根据权利要求2所述的一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：中间杆（201）为空心结构，中间杆（201）的内腔形成通风腔或通水腔，在中间杆（201）的杆壁上对应刀臂（203）的位置间隔开设有多个供中间杆（201）内腔中的风或水排出，从而由风或水将由截齿（202）切削下的碎屑向后排出的通孔（205）。
4.根据权利要求2所述的一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：刀臂（203）的数量为3-6根，相邻两根刀臂（203）之间均设有第一连接筋板，圆筒（204）与中间杆（201）之间间隔设有多个第二连接筋板，第二连接筋板沿中间杆（201）的径向分布。
5.根据权利要求2所述的一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：分动器（3）包括柱体（302）和分别转动连接在柱体（302）两端位置的两个第一接头（301），第一接头（301）与柱体（302）之间均设有轴承；一个第一接头（301）通过销轴结构与中间杆（201）相连，另一个第一接头（301）通过销轴结构与连接管（4）相连。
6.根据权利要求5所述的一种扩孔下套管一体化成套钻具，其特征在于：连接管（4）包括管体（401）和通过多根连接杆（403）固定在管体（401）中心位置的第二接头（402）；管体（401）内腔由多根连接杆（403）分隔为两个腔室，分动器（3）容纳于朝向回扩钻头（2）方向的一个腔室内，螺栓孔（404）开设于另一个腔室所对应的管体（401）的管壁上。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112324339A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-05 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 大直径贯通钻孔新型下套管工艺 |
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2020
- 2020-03-11 CN CN202010164041.XA patent/CN111140177A/zh active Pending
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| CN112324339A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-05 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 大直径贯通钻孔新型下套管工艺 |
| CN112324339B (zh) * | 2020-11-02 | 2022-04-01 | 淮南矿业(集团)有限责任公司 | 大直径贯通钻孔新型下套管工艺 |
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