[实用新型]用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术领域，具体涉及一种用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具。

背景技术

矿井瓦斯治理依靠瓦斯抽采技术，受煤层地质条件影响，安全可靠的地面井抽采应用受到限制，当前，瓦斯抽采仍然以井工瓦斯抽采为主要措施，而瓦斯抽采以成孔技术为前提，长期以来，突出煤层打钻技术是国内外公认的瓦斯治理难题。突出煤层钻孔施工尤以软煤层钻进最为困难，受地应力、瓦斯压力影响，软煤钻孔收缩严重，局部易失稳破坏形成塌孔，钻进过程中，卡钻、断钻现象频发，钻孔深度浅，钻进效率低，成孔率低，直接影响瓦斯的抽采范围和抽采效率，间接影响煤层的开采效率、安全生产及经济效益。我国绝大多数突出煤层为透气性相对较差的软煤层，煤层钻进工艺体系研究是瓦斯防治技术领域的研究热点之一。目前常用的钻具，排渣动力通常为流体排渣方式和机械排渣方式，由于流体排渣效率高，因此，在软煤层钻进中应用较为广泛，流体排渣通常从钻杆腔体进入钻孔孔底，排渣空间为钻孔孔壁与钻杆之间的环状空间，因此，孔壁变形及破坏情况，对排渣空间大小的变化影响较大，钻孔易发生堵塞，对钻孔的深度和钻进效率影响较大，这也是软煤钻进困难的根本原因。因此，对于软煤层钻进，应围绕孔内钻具及排渣系统两个技术层面，开发一种新的孔内钻具及钻进工艺系统。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具，该钻进工艺系统使供风或供水、排渣在钻杆腔体内完成，排渣在钻杆内层通道完成，可有效避免钻孔收缩、孔壁失稳破坏塌孔对钻孔排渣空间的影响，同时，使除尘更为方便有效，实现了钻进、防塌、除尘一体化作业。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具，包括双层内排渣防堵钻杆、中心回流钻头、旋转密封供水装置或供风装置，所述旋转密封装置与钻机上的双层内排渣防堵钻杆连接，中心回流钻头安装在双层内排渣防堵钻杆的前端。

所述的双层内排渣防堵钻杆由外钻杆体、内连接管和焊接在内连接管内壁的多孔管组成。

所述的外钻杆体由外螺纹接头、杆体和内螺纹接头组成，外螺纹接头、内螺纹接头可设计为锥形丝扣或平扣，外钻杆体外表面设置为光面、螺旋凹槽或螺旋凸棱。

所述的内连接管结构与外钻杆体类似，接头连接可设计为丝扣连接或插接式连接，且其外径小于外钻杆体内径，保证内连接管外径与外钻杆体内径之间形成气流或水流进入的外层通道，内连接管的中空腔体为钻进系统的内层通道，钻头破煤形成的钻屑依靠风流或水流沿内层通道排出。

所述的多孔管焊接在内连接管的内壁，其直径较小，且每隔一定间距设置小孔。

所述的中心回流钻头由钻头外钻杆体内螺纹接头、通孔芯管内螺纹接头、胎体和合金刀片组成，接头可设计为锥形丝扣或平扣。钻头外钻杆体内螺纹接头与双层内排渣防堵钻杆外螺纹接头连接，钻头外钻杆体内螺纹接头与钻头胎体连接并形成与双层内排渣防堵钻杆相同的进气通道。通孔芯管内螺纹接头设置于钻头中心一端内连接管连接，另一端沿与钻头胎体中心通孔连接，形成中心回流通道。

所述的旋转密封供水装置或供风装置由排渣芯管接头、旋转密封接头和密封导气室组成，排渣芯管与内连接管连接，工作中排渣芯管不旋转，旋转轴与外钻杆体连接并保持同步旋转，实现回转钻进，密封导气室一端连接井下风管或水管，实现气流或水流沿钻杆外层通道进入，气固耦合的钻屑沿内层通道排出。

用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具，包括以下步骤：

①. 完成钻机、钻具及其排渣系统安装与连接，先利用旋转密封供水装置或供风装置将风流或水流送入双层内排渣防堵钻杆外层通道。工作中排渣芯管不旋转，旋转轴与外钻杆体连接并保持同步旋转，实现回转钻进，密封导气室一端连接风管或水管，实现气流或水流沿钻杆外层通道进入；

②. 带压风流或水流通过中心回流钻头到达孔底，将钻头破煤形成的钻屑送入双层内排渣防堵钻杆内层通道，该方式与常规钻进的排渣路线相反，排渣在钻杆腔体内完成，可有效避免钻孔收缩、孔壁失稳破坏对钻孔排渣空间的影响；

③. 风流或水流将钻头破煤形成的钻屑沿双层内排渣防堵钻杆内层通道返出进入与钻杆尾部连接放渣除尘器，完成排渣和除尘，钻屑在封闭空间运移，避免了漏气和漏尘通道，由于外接设置简单，应用常规的除尘装置，便可实现高效除尘。

附图说明

图1是本实用新型工作状态的结构示意图；