CN204627415U - 一种用于松软煤层钻孔的组合钻具 - Google Patents
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Abstract
一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，包括壳体、回钻钻头、钻进钻头、螺旋钻杆以及连接在螺旋钻杆首尾两端的两个光钻杆，所述的壳体上设有多个通孔，两个光钻杆分别通过轴承转动安装在壳体中，回钻钻头与尾端的光钻杆的端部相连以驱动螺旋钻杆旋转，钻进钻头与首端的光钻杆的端部相连，使螺旋钻杆带动钻进钻头钻进煤层，钻下的煤粉通过通孔进入壳体内部，并在螺旋钻杆的作用下从壳体尾端排出。该组合钻具在钻进过程中，钻进钻头和回钻钻头配合钻进，壳体上设置的通孔使钻下的煤屑进入壳体内部的螺旋轴腔中，加快了钻进速度，且依靠螺旋钻杆旋转排粉，有效地排除了软煤层瓦斯地压压死钻杆。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿煤炭钻进用钻具，具体的说是一种用于松软煤层钻孔的组合钻具。
背景技术
在煤矿开采过程中，巷道掘进期间存在诸如以下的安全问题：（1）、吨煤瓦斯含量大，易出现瓦斯超限。由于煤化程度高，煤层透气性差，吨煤瓦煤层埋藏较深，斯含量较高，在掘进破煤、落煤时大量瓦斯涌出，造成瓦斯浓度偏高，曾出现瓦斯浓度瞬间超限报警。（2）、煤层及顶底板软，易引起片帮、冒顶。掘进工作面煤层顶底板软，多为较厚的炭质泥岩、砂质泥岩和炭质页岩，且煤层埋藏深，矿山压力大，导致巷道变形快，容易引起片帮、冒顶，造成瓦斯涌出量增大、堵塞巷道等。（3）、煤层变化快，另外煤层赋存不稳定，属典型的“鸡窝煤”，煤层厚度、坡度变化较快。
为保证安全生产，需要对含瓦斯煤层进行瓦斯抽采，其主要方式是对煤层进行瓦斯抽采钻孔施工，但是对松软突出煤层钻孔时，存在钻进难、成孔难等制约瓦斯高效抽采的技术难题。近年来，随着钻探设备及工艺的不断提升，松软突出煤层的钻孔深度和钻进效率有了一定程度的提高，但是目前，煤矿上一般采用全断面钻头进行钻孔施工，由于钻头随钻杆的挠度较大和瓦斯压力过大，破坏了孔壁稳定的同时增大了钻进偏差，导致了孔壁坍塌并压死钻杆，使钻进工艺无法实施，进而影响成孔率和瓦斯抽采。
实用新型内容
本实用新型为克服现有钻头在松软煤层钻进过程中，存在钻进偏差、钻杆易被压死，使钻进抽采瓦斯工艺无法实施的问题，提供一种用于松软煤层钻孔的组合钻具。
本实用新型为解决上述问题所采用的技术方案为：一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，包括壳体、回钻钻头、钻进钻头、螺旋钻杆以及连接在螺旋钻杆首尾两端的两个光钻杆，所述的壳体上设有多个通孔，两个光钻杆分别通过轴承转动安装在壳体中，回钻钻头与尾端的光钻杆的端部相连以驱动螺旋钻杆旋转，钻进钻头与首端的光钻杆的端部相连，使螺旋钻杆带动钻进钻头钻进煤层，钻下的煤粉通过通孔进入壳体内部，并在螺旋钻杆的作用下从壳体尾端排出。
所述的螺旋钻杆由杆体和设在杆体上用于推进煤粉的螺旋叶片组成，且螺旋叶片绕杆体的整体为一独立叶片，螺旋叶片外缘的侧壁上设有凸缘，凸缘的设置，能够增大螺旋叶片与煤粉的接触面积，提高螺旋钻杆输出煤粉的能力。
进一步的，螺旋钻杆的中部设有刮板，使螺旋钻杆在保持转速不变的情况下，控制螺旋钻杆的产粉量与排粉量的平衡，保证在钻进过程中能充分的排出煤粉。
本实用新型中，钻进钻头为三翼钻头；回钻钻头由连接体、钻头体以及螺旋分布在钻头体上的三个翼片组成，连接体和钻头体相互连接，所述的钻头体上设有用于安装翼片的导槽，导槽延伸方向与钻头体中心轴线之间的夹角θ为10~15°。
本实用新型的组合钻具，在钻进过程，由壳体作为支撑，钻进钻头和回钻钻头配合钻进，抗击地压把钻杆压死，能够满足松软煤层中成型抽瓦斯孔的要求。
有益效果：（1）、该组合钻具在钻进过程中，钻进钻头和回钻钻头配合钻进，壳体上设置的通孔使钻下的煤屑进入壳体内部的螺旋轴腔中，加快了钻进速度，且依靠螺旋钻杆旋转排粉，有效地排除了软煤层瓦斯地压压死钻杆，与现有技术相比，在煤层近水平施钻时降低了钻孔的便移，减少了钻杆的压死几率，有效地提高了钻进深度和钻进效率。
（2）、螺旋钻杆与轴承副配合转动，一方面，使钻头稳定，保证其直线运动，不偏移，另一方面，轴承副可以自润滑耐高温达到400℃，有效提高了钻头的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
图2为螺旋钻杆的结构图；
图3为回钻钻头的结构示意图。
附图标记：1、壳体，2、回钻钻头，20、连接体，21、钻头体，22、翼片，23、导槽，3、钻进钻头，4、螺旋钻杆，40、杆体，41、螺旋叶片，42、凸缘，43、刮板，5、光钻杆，6、通孔，7、轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型的用于松软煤层钻孔的组合钻头作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，如图1所示，包括壳体1、回钻钻头2、钻进钻头3、螺旋钻杆4以及连接在螺旋钻杆4首尾两端的两个光钻杆5，两个光钻杆5分别通过轴承转动安装在壳体1中，回钻钻头2与尾端的光钻杆的端部相连以驱动螺旋钻杆4旋转，钻进钻头3与首端的光钻杆的端部相连，使螺旋钻杆4带动钻进钻头3钻进煤层，钻下的煤粉通过壳体1上设置的多个通孔6进入壳体1内部，并在螺旋钻杆4的作用下从壳体1尾端排出。
该组合钻具的工作原理为：回钻钻头2与光钻杆相连驱动螺旋钻杆4旋转，带动钻进钻头3钻进，螺旋钻杆4依托轴承副进行转动，在工作时钻进钻头3钻进，风压将煤粉吹入壳体1内，螺旋钻杆4在风压作用下把煤粉陆续排出后端，保证钻进有效进给，回钻钻头2起到排粉和定孔作用，组合钻头依靠壳体1支撑，螺旋钻杆4循环连续转动，保证钻进施工，抗击强大的瓦斯压力，防止钻杆被压死，实现了连续作业。
其中，如图2所示的螺旋钻杆4，由杆体40和设在杆体40上用于推进煤粉的螺旋叶片41组成，且螺旋叶片41绕杆体40的整体为一独立叶片，螺旋叶片41外缘的侧壁上设有凸缘42。
为使壳体1内部的煤粉形成加速排出区域，在螺旋钻杆4的中部设置1~2个刮板43。
本实用新型中，如图3所示，回钻钻头2由连接体20、钻头体21以及螺旋分布在钻头体21上的三个翼片22组成，连接体20和钻头体21相互连接，所述的钻头体21上设有用于安装翼片22的导槽23，导槽23延伸方向与钻头体21中心轴线之间的夹角θ为10~15°，便于煤粉的输出。钻进钻头3可以为三翼直钻头，即用于安装翼片的导槽延伸方向与钻头体中心轴线平行设置，也可将钻进钻头3设置为如同回钻钻头2一样的三翼螺旋式钻头，利于排渣。
以上为本实用新型的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进或限定：可根据不同钻孔工艺调整壳体1的长度和外径，以及钻进钻头3的外径。
Claims (5)
1.一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，其特征在于：包括壳体（1）、回钻钻头（2）、钻进钻头（3）、螺旋钻杆（4）以及连接在螺旋钻杆（4）首尾两端的两个光钻杆（5），所述的壳体（1）上设有多个通孔（6），两个光钻杆（5）分别通过轴承转动安装在壳体（1）中，回钻钻头（2）与尾端的光钻杆的端部相连以驱动螺旋钻杆（4）旋转，钻进钻头（3）与首端的光钻杆的端部相连，使螺旋钻杆（4）带动钻进钻头（3）钻进煤层，钻下的煤粉通过通孔（6）进入壳体（1）内部，并在螺旋钻杆（4）的作用下从壳体（1）尾端排出。
2.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，其特征在于：所述的螺旋钻杆（4）由杆体（40）和设在杆体（40）上用于推进煤粉的螺旋叶片（41）组成，且螺旋叶片（41）绕杆体（40）的整体为一独立叶片，螺旋叶片（41）外缘的侧壁上设有凸缘（42）。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，其特征在于：所述螺旋钻杆（4）的中部设有刮板（43）。
4.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，其特征在于：所述的钻进钻头（3）为三翼钻头。
5.根据权利要求1所述的一种用于松软煤层钻孔的组合钻具，其特征在于：所述的回钻钻头（2）由连接体（20）、钻头体（21）以及螺旋分布在钻头体（21）上的三个翼片（22）组成，连接体（20）和钻头体（21）相互连接，所述的钻头体（21）上设有用于安装翼片（22）的导槽（23），导槽（23）延伸方向与钻头体（21）中心轴线之间的夹角θ为10~15°。
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