[实用新型]瓦斯抽排定向钻具

说明书

本实用新型公开了一种瓦斯抽排定向钻具，包括空心钻杆和钻头，空心钻杆向后连接有高压气路，空心钻杆前端连接有气动马达，气动马达的输出轴向前连接所述钻头；气动马达后方的空心钻杆处沿周向均匀设有三个以上前气压顶，各前气压顶分别与高压气路相连接，各前气压顶与高压气路的相连接处分别设有用于控制相应前气压顶的工作状态的前电磁阀；各前气压顶的起顶方向均垂直于空心钻杆的轴线；高压气路向后延伸至钻孔外的高压气源。本实用新型还公开了相应的钻孔方法。本实用新型实现了自进式钻进，边钻进边下管，及时支护钻孔，无须在钻孔后进行单独的插入瓦斯抽采管的操作，使整个钻进过程更安全，省时高效，降低了操作难度，提高了工作效率。

技术领域

本实用新型涉及煤矿瓦斯抽采技术领域。

背景技术

煤矿瓦斯灾害是煤矿安全生产的头号杀手，煤与瓦斯突出事故、瓦斯爆炸事故、瓦斯燃烧事故、瓦斯窒息事故严重威胁着煤矿工人的生命安全和煤矿企业的财产，尤其是煤与瓦斯突出事故和瓦斯爆炸事故往往造成重大人员伤亡，给煤矿企业带来重大的财产损失，对矿井的破坏极其严重，性质极其恶劣，社会影响极其广泛。因此，为保证煤矿企业的安全高效生产，治理好瓦斯至关重要。

虽然防治瓦斯灾害离不开可靠的通风系统，但正是由于用通风的方式解决不了瓦斯问题或用通风的方式解决瓦斯问题在经济上不合理时，我们必须采用瓦斯抽采解决瓦斯问题。通过瓦斯抽采，降低煤层中的瓦斯含量，从根本上治理防范瓦斯灾害。

与此同时，煤矿瓦斯（狭义的煤矿瓦斯就是指甲烷）是一种清洁能源。如果进行开发利用，将是一笔很可观的财富。所以，通过瓦斯抽采可以变害为宝，延长煤矿企业产业链，服务社会。

目前国内外用于煤矿瓦斯抽采通道的钻机主要有以下几个问题：

（一）钻头无法做到定向钻进，钻杆在重力作用下会出现不同幅度的扰度，且随着孔深增加更加显著，遇到稍复杂的地质条件时，钻孔偏转更加明显。在我国，煤层瓦斯抽采钻孔设计为直孔布置，但实际施工钻孔均有一定偏斜，导致煤层钻孔无法均匀布置，甚至有些钻孔间距过大，形为成瓦斯抽采的空白区域或空白带，达不到理想的抽采效果。无法降低空白带内的瓦斯含量，消除瓦斯突出危险性，在煤矿生产中极易引发瓦斯灾害事故。

（二）在打好孔后退杆过程中极易塌孔导致瓦斯抽采通道堵塞。传统方式在整个钻进的过程中都不能对瓦斯抽采通道做出及时的支护。

目前国内外的做法大致相同，并不能很好地解决这些问题。普遍的做法就是，用钻机先进行打孔，打好孔后退杆，再下放瓦斯抽采管。这种做法简单总结就是能打直的都打不深，能打深的都打不直。

（三）对钻头所在位置判断具有滞后性，即无法及时准确的了解钻机所处的方位及状态。在钻头钻进过程中，当钻机钻入很深时，工作人员是通过观察排出来的钻屑来判断钻机是否打到异物或打入其他区域，而由于通道的长度过长，导致此时钻机可能已经穿过该区域，这时再下达指令就会没有多大意义了。为此，研究能实现钻头定向、及时支护钻孔、顺利打钻和顺利排渣等技术的钻机正处于方兴未艾阶段。而解决这些问题，包括对保证按设计施工，有效解决钻孔偏斜技术瓶颈，确保抽采效果，防止瓦斯灾害事故，实现安全生产，都具有重要意义。

传统的瓦斯抽采方式并不能很好地解决瓦斯抽采钻进过程中存在的问题，例如：钻机在钻进时前进方向不固定、钻进时或钻孔后瓦斯抽采通道坍塌、传统方式抽排瓦斯面临着抽排难，费时费工且抽排质量不高，效率低等问题，因此，能有效解决当前问题的新型瓦斯抽排钻机对煤矿安全生产具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种瓦斯抽排定向钻具，能够对钻孔方向进行气动校正，降低塌孔概率。

为实现上述目的，本实用新型的瓦斯抽排定向钻具包括空心钻杆和钻头，以钻进的方向为前向，空心钻杆向后连接有高压气路，空心钻杆前端连接有气动马达，气动马达的输出轴向前连接所述钻头；