CN114837592A - 一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头，螺杆钻具的转子接头部分连接有全端面钻头，且置于排渣接头内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子驱动全端面钻头旋转切削，靠近岩心管一端的排渣接头周向设置多个排渣通道，螺杆钻具的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔，钻机将钻机的扭矩及给进载荷传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管内部，在螺杆钻具的转子驱动下，带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头的排渣通道排入环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排出孔外。

Description

一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法

技术领域

本发明属于煤矿机械领域，涉及一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，尤其涉及一种煤矿井下岩心管保直防斜钻进装置及钻进方法。

背景技术

煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工是实现瓦斯抽采的基本技术保障，而钻孔施工质量的高低对瓦斯抽采的效果起到关键性的作用。抽采钻孔保直防斜技术是煤层瓦斯抽采的关键技术之一，但目前瓦斯抽采普通钻孔普遍存在钻孔轨迹偏斜的问题。在钻孔施工的过程中，钻孔轨迹受到方位角、倾角、煤(岩)层硬度变化、倾向变化，以及施工过程中的给进力、转速和泵量等工艺参数的影响较大，经常导致钻孔左右和上下轨迹偏差较大，甚至有些钻孔由于偏离较大，直接成为废孔；钻孔一旦发生偏斜，会使得煤层里的部分钻孔间距过大，形成瓦斯抽采空白带，无法达到防突消突的目的，影响瓦斯的抽采效果，无法有效保障煤矿的安全高效生产，因此，普通钻孔的偏斜问题是影响瓦斯抽采效果的难题之一。

目前国内外，针对钻孔偏移的问题进行了研究。现有的保直钻进技术，主要在工艺和钻具上进行了一些改进，如采用岩心管钻进，但需要反复提取岩心管，工程量大；或者利用扶正器，或者反循环，或者钻进工艺参数上变化提高保直度。但均未能有效解决普通钻孔偏斜的问题，缺乏一种高精度、适应性强、便于施工的保直防斜技术及装置，因此，有必要设计一种煤层钻孔保直防斜装置，促使偏移距离的减小，减少瓦斯抽采盲区，提高瓦斯抽采效果，保障煤矿安全高效生产。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的保直钻机不能有效解决钻孔偏斜，精度低、适用性不强，影响瓦斯抽采效果的问题，提供一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，该钻进装备能够减小轨迹偏移，减少瓦斯抽采盲区，提高瓦斯抽采效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿井下岩心管保直钻进装备，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头，螺杆钻具的转子接头部分连接有全端面钻头，且置于排渣接头内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子驱动全端面钻头旋转切削，靠近岩心管一端的排渣接头周向设置多个排渣通道，螺杆钻具的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔。

本基础方案的原理在于：钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆、螺杆钻具的定子、排渣接头、岩心管传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管内部，在螺杆钻具的转子驱动下，带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头的排渣通道排入环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排出孔外。

进一步，排渣接头的两端为内径大小不同的螺纹接头，内径小的一端螺纹连接螺杆钻具，内径大的一端螺纹连接岩心管。

进一步，岩心钻头的前端周向设置多个切削具。

进一步，排渣接头周侧的排渣通道呈圆形。

进一步，钻杆内设置有与螺杆钻具相通的通道。有益效果：高压切削液通过钻杆的内通道输送到螺杆钻具，驱动螺杆钻具的转子带动全端面钻头旋转，并且为岩心钻头及全端面钻头提供冲洗液和切削液。

一种煤矿井下岩心管保直钻进装备的钻进方法，包括以下步骤：

S1：钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆、螺杆钻具的定子、排渣接头、岩心管传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱；

S2：煤岩柱进入岩心管内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削；

S3：破碎后的废渣经过排渣接头周侧的排渣通道排入螺杆钻具与煤岩孔壁之间的环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排渣排出孔外，实现岩心管连续钻取。

本发明的有益效果在于：

1、本发明公开的煤矿井下岩心管保直钻进装备，钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆、螺杆钻具的定子、排渣接头、岩心管传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头的排渣通道排入环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排出孔外，实现岩心管连续钻取，确保了保直钻进，减少轨迹偏移，提高了保直工作效率，减少瓦斯抽采盲区，提高瓦斯抽采效果。

2、本发明公开的煤矿井下岩心管保直钻进装备，依次通过螺纹，将钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头连接成一体，并将螺杆钻具的转子接头部分连接全端面钻头且置于排渣接头内，提高了工作效率，操作简单便捷，适用性强，降低了操作人员的劳动强度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明煤矿井下岩心管保直钻进装备的结构示意图一；

图2为本发明煤矿井下岩心管保直钻进装备的钻进示意图；

图3为本发明煤矿井下岩心管保直钻进装备中排渣接头的结构示意图；

图4为发明煤矿井下岩心管保直钻进装备的结构示意图二。

附图标记：钻杆1、螺杆钻具2、排渣接头3、全端面钻头4、岩心管5、岩心钻头6、环腔7、排渣通道8。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～图4所示的一种煤矿井下岩心管保直钻进装备，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆1、螺杆钻具2、排渣接头3、岩心管5及岩心钻头6，螺杆钻具2的转子接头部分连接有全端面钻头4，且置于排渣接头3内部，岩心钻头6的前端周向设置多个切削具，螺杆钻具2在高压切削液的作用下带动螺杆钻具2的转子驱动全端面钻头4旋转切削，靠近岩心管5一端的排渣接头3周向设置多个呈圆形的排渣通道8，螺杆钻具2的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔7，钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆1、螺杆钻具2的定子、排渣接头3、岩心管5传递至岩心钻头6，驱动岩心钻头6钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管5内部，螺杆钻具2在高压切削液的作用下带动螺杆钻具2的转子带动全端面钻头4对岩心管5内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头3的排渣通道8排入环腔7，在全端面钻头4旋转和切削液作用下，排出孔外，实现岩心管5连续钻取，确保了保直钻进，减少轨迹偏移，提高了保直工作效率。

排渣接头3的两端为内径大小不同的螺纹接头，内径小的一端螺纹连接螺杆钻具2，内径大的一端螺纹连接岩心管5。

钻杆1内设置有与螺杆钻具2相通的通道，高压切削液通过钻杆1的内通道输送到螺杆钻具2，驱动螺杆钻具2的转子带动全端面钻头4旋转，并且为岩心钻头6及全端面钻头4提供冲洗液和切削液。

该煤矿井下岩心管保直钻进装备的钻进方法，包括以下步骤：

S1：钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆1、螺杆钻具2的定子、排渣接头3、岩心管5传递至岩心钻头6，驱动岩心钻头6钻取煤岩柱；

S2：煤岩柱进入岩心管5内部，螺杆钻具2在高压切削液的作用下带动螺杆钻具2的转子带动全端面钻头4对岩心管5内部的煤岩柱进行旋转切削；

S3：破碎后的废渣经过排渣接头3周侧的排渣通道8排入螺杆钻具2与煤岩孔壁之间的环腔7，在全端面钻头4旋转和切削液作用下，排渣排出孔外，实现岩心管5连续钻取。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种煤矿井下岩心管保直钻进装备，其特征在于，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头，所述螺杆钻具的转子接头部分连接有全端面钻头，且置于排渣接头内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子驱动全端面钻头旋转切削，靠近所述岩心管一端的排渣接头周向设置多个排渣通道，所述螺杆钻具的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔。

2.如权利要求1所述的煤矿井下岩心管保直钻进装备，其特征在于，所述排渣接头的两端为内径大小不同的螺纹接头，内径小的一端螺纹连接螺杆钻具，内径大的一端螺纹连接岩心管。

3.如权利要求1所述的煤矿井下岩心管保直钻进装备，其特征在于，所述岩心钻头的前端周向设置多个切削具。

4.如权利要求2所述的煤矿井下岩心管保直钻进装备，其特征在于，所述排渣接头周侧的排渣通道呈圆形。

5.如权利要求1所述的煤矿井下岩心管保直钻进装备，其特征在于，所述钻杆内设置有与螺杆钻具相通的通道。

6.一种煤矿井下岩心管保直钻进装备的钻进方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆、螺杆钻具的定子、排渣接头、岩心管传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱；

S2：煤岩柱进入岩心管内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削；

S3：破碎后的废渣经过排渣接头周侧的排渣通道排入螺杆钻具与煤岩孔壁之间的环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排渣排出孔外，实现岩心管连续钻取。

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