專利名稱：突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法
技術領域：
本發明涉及一種用于煤礦突出煤層鉆進的扒孔降溫鉆具以及使用該 鉆具進行鉆進的方法。
背景技術：
在煤礦工業領域中，對突出煤層進行開采前，需要先對突出煤層進行 鉆孔，以抽排煤層內的瓦斯氣體。目前，國內突出煤層抽放鉆孔的施工普遍采用坑道液壓鉆機，其鉆桿 采用光面鋼管制作，鉆頭處不設置單項閥，打鉆時采用風力排渣，即高 壓風經鉆桿內孔到達鉆頭，高壓風把鉆渣吹出鉆孔。但是，采用以上方 法在突出煤層鉆進的過程中經常出現塌孔、煤炮和鉆孔堵塞等現象，這 些現象造成鉆孔排渣通道堵塞，進而出現卡鉆、鉆桿丟失以及鉆桿摩擦 過度生熱等現象(國內多次出現鉆孔燃燒事故)，因此，突出煤層的深孔 鉆進十分困難。為解決突出煤層深孔鉆進困難的問題，本申請人在另 一份申請號為200510059889.1的專利申請中描述過一種"突出煤層保壓鉆進切縫設備 與方法"，但是其施工工藝復雜，施工成本高。此外，第01267191. 6號專利中也描述了一種"軟煤層高瓦斯深孔鉆 機用鉆桿"，但是，這種鉆桿由于鉆桿和聯結絲扣的強度匹配難以實現， 使用受到很大限制；類似地，第02800916. 9號專利申請(專利號)描述 了一種"階梯式管狀鉆桿和鉆機"，然而，由于該設備龐大，所以在井下 使用受空間的限制，切管狀鉆桿的回收困難。因此，實有必要設計一種新的突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法， 以克服上述缺陷
發明內容
本發明的目的在于提供一種結構簡單、并且在突出煤層鉆進的過程 中出現塌孔、煤炮和鉆孔堵塞等現象時能較大程度地避免出現卡鉆、鉆 桿丟失以及鉆孔燃燒現象的鉆具以及使用該種鉆具的鉆進方法。為了實現上述目的，本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法分別采用如下設計一種突出煤層扒孔降溫鉆具，其包括扒孔降溫鉆桿和連在該扒孔鉆 桿一端的防阻塞鉆頭組件，所述扒孔降溫鉆桿設有用于通過高壓氣流的 內孔，所述扒孔降溫鉆桿外表面設有螺旋輸送槽，而所述防阻塞鉆頭組 件包括鉆頭件和單向閥構件，所述單向閥構件安裝在鉆頭件內部。 一種使用上述鉆具在突出煤層中鉆進的方法，包括如下步驟 首先，為所述突出煤層扒孔降溫鉆具提供外接的高壓氣流源； 然后，啟動鉆^L帶動該突出煤層扒孔降溫鉆具實現鉆進； 隨后，在鉆進過程中因部分煤層脫落而塞滯在鉆桿周圍時，調整鉆 機轉速，變高轉速為低轉速速，并在鉆機旋轉的情況下停止鉆桿推進， 使得突出煤層扒孔降溫鉆具將在低速旋轉的狀態下開始扒孔動作，直至 塞滯在鉆桿周圍的煤體煤渣通過所述螺旋輸送槽向鉆孔外部排出，開通 排渣通道，使鉆進恢復正常為止。根據本發明的優選實施方式，所述螺旋輸送槽的螺旋方向與正常鉆 進時鉆機的旋轉方向一致，所述鉆頭件與所述扒孔降溫鉆桿通過連螺紋 聯結，所述單向閥構件包括固定在所述連接管內部的閥套以及安裝在所 述閥套內的活動閥芯，該活動閥芯一端設有帽狀體，該帽狀體卡持在所 述閥套外端。突出煤層打鉆的效果，實現突出煤層的深孔鉆進，同時鉆桿上的螺旋輸 送槽使鉆渣及時帶走鉆桿的摩擦熱量，使鉆桿不至于過度發熱，這對防 止鉆孔內瓦斯燃燒具有重要意義。
下面，將結合附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細的說明，其中 圖1是本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具的側面局部剖視圖； 圖2是沿圖1的A-A線的剖視圖。
具體實施方式
請參閱圖1,本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具1包括扒孔降溫鉆桿 10和設于扒孔降溫鉆桿10 —端的防阻塞鉆頭組件12。請結合參閱圖1和圖2，所述扒孔降溫鉆桿IO具有內孔，以通過高 壓氣流，而其外表面設有螺旋輸送槽100，以向外部輸送煤渣。所述螺旋 旋輸送槽100的成型方法有兩種 一是在扒孔鉆桿10外圓切削出螺旋輸 送槽100; 二是在扒孔鉆桿10外圓焊接螺旋鋼帶，形成螺旋輸送槽100。 該扒孔降溫鉆桿IO上的螺旋輸送槽100可以是單條或多條，并且其條數、 寬度、深度和螺旋角等參數，可根據煤層條件、鉆桿強度匹配等因素進 行調整。在本實施例中，螺旋輸送槽100為右螺旋，與鉆機的的正旋方 向相對應，這樣鉆孔堵塞時，扒孔降溫鉆桿10上的螺旋輸送槽100將對 堵塞段鉆孔內的煤渣向鉆孔口方向外扒，達到開通排渣通道的作用，并 使與鉆桿接觸的煤渣處于流動狀態及時帶走鉆桿摩擦所產生的熱量。該 扒孔降溫鉆桿IO可以是焊接接頭，也可以是螺紋聯結接頭，鉆桿之間可 通過螺紋實現多根聯接。所述防阻塞鉆頭組件12包括用于鉆進的鉆頭120以及"^殳于該鉆頭組 件12內部的單向閥構件122。請參閱圖1，所述鉆頭120內部設有與扒孔降溫鉆桿10的內孔連通 的中孔120a。此外，該鉆頭120優選通過一連接管121與所述扒孔降溫 鉆桿10連接，并保證所述中孔120a與扒孔降溫鉆桿10的內腔保持連通， 所述單向閥構件122即安裝在所述連接管121內，以確保所述中孔120a 與凈八孔降溫鉆4干IO之間只能單向導通，即只在朝向鉆頭120的方向導通。所述單向閥構件122包括套設在所述連接管121內部的閥套1220以 及安裝在所述閥套1220內的活動閥芯1222,該活動閥芯1222 —端設有 帽狀體1222a,該帽狀體1222a卡持在所述閥套1220外端，以防止煤渣
進入扒孔鉆桿10的內孔。本領域的技術人員可以理解，除采用上述結構 外，單向閥構件122還可以采用其所屬領域常用的其他結構。下面，將具體闡述應用本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具1在突出煤 層中進行深孔鉆進的方法首先，為所述突出煤層扒孔降溫鉆具1提供外接的持續的高壓氣流源；然后，啟動鉆機帶動該突出煤層扒孔降溫鉆具1實現鉆進； 在鉆孔不堵塞的情況下，本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具1正常鉆 進，由鉆頭120鉆落的煤渣由所述扒孔降溫鉆桿10的內孔噴出的高壓氣 流向外吹，然后在扒孔降溫鉆桿的旋轉作用下沿著所述螺旋輸送槽100 向鉆孔外部排出；在繼續鉆進的過程中，常會發生鉆孔堵塞，在鉆孔堵塞之前，鉆孔 內會發出較大的響聲(煤炮)，而后鉆孔內的部分煤層脫落并且塞滯在鉆 桿10周圍，此外，煤炮的高壓瓦斯的作用會產生高壓氣流并攜帶煤渣 沖擊鉆桿10的內孔，但是借助單向閥構件122的止擋作用，避免了所述 扒孔降溫鉆桿10的內孔被堵塞。此時，調整鉆機轉速，變高轉速為低轉 速速，并在鉆機旋轉的情況下停止鉆桿IO推進，所述突出煤層扒孔降溫 鉆具1將在低速旋轉的狀態下開始扒孔動作，使得塞滯在鉆桿10周圍的 煤體通過所述螺旋輸送槽100向鉆孔外部排出，同時，繼續為所述扒孔 鉆桿10的內孔供應高壓氣流，以幫助排出煤渣。待鉆孔口看到排渣順暢后，即可繼續正常的向前鉆進，并在鉆進一 定深度后增加另一^^艮鉆桿10;再遇到因煤炮產生鉆孔堵塞時，可以重復 實施前面所述的操作過程。通過使用本發明的突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法，可以改善 突出煤層打鉆的效果，實現突出煤層的深孔鉆進。同時鉆桿上的螺旋輸 送槽使鉆渣及時帶走鉆桿的摩擦熱量，使鉆桿不至于過度發熱，這對防 止鉆孔內瓦斯燃燒具有重要意義。
權利要求
1.一種突出煤層扒孔降溫鉆具，其包括扒孔降溫鉆桿和連在該扒孔鉆桿一端的防阻塞鉆頭組件，所述扒孔降溫鉆桿設有用于通過高壓氣流的內孔，其特征在于，所述扒孔降溫鉆桿外表面設有螺旋輸送槽，而所述防阻塞鉆頭組件包括鉆頭件和單向閥構件，所述單向閥構件安裝在鉆頭件內部。
2. 根據權利要求1所述的突出煤層扒孔降溫鉆具，其特征在于，所 述螺旋輸送槽的螺旋方向與正常鉆進時鉆機的旋轉方向 一致。
3. 根據權利要求1所述的突出煤層扒孔降溫鉆具，其特征在于，所 述鉆頭件與所述扒孔降溫鉆桿通過連接管螺紋聯結，所述單向閥構件包 括固定在所述連4妄管內部的閥套以及安裝在所述閥套內的活動閥芯，該 活動閥芯一端設有帽狀體，該帽狀體卡持在所述閥套外端。
4. 一種使用根據權利要求1所述的突出煤層扒孔降溫鉆具的鉆進方 法，包括以下步驟首先，為所述突出煤層扒孔降溫鉆具提供外接的高壓氣流源； 然后，啟動鉆機帶動該突出煤層扒孔降溫鉆具實現鉆進； 隨后，在鉆進過程中因部分煤層脫落而塞滯在鉆桿周圍時，調整鉆 機轉速，變高轉速為低轉速速，并在鉆機旋轉的情況下停止鉆桿推進，塞滯在鉆桿周圍的煤體煤渣通過所述螺旋輸送槽向鉆孔外部排出，開通 排渣通道使鉆進恢復正常為止。
5. 根據權利要求4所述的突出煤層扒孔降溫鉆具，其特征在于，所 述螺旋輸送槽的螺旋方向與正常鉆進時鉆機的旋轉方向 一致。
6. 根據權利要求5所述的突出煤層扒孔降溫鉆具，其特征在于，所 述鉆頭件與所述扒孔降溫鉆桿通過連接管螺紋聯結，所述單向閥構件包 括固定在所述連接管內部的閥套以及安裝在所述閥套內的活動閥芯，該 活動閥芯一端設有帽狀體，該帽狀體卡持在所述閥套外端。
全文摘要
一種突出煤層扒孔降溫鉆具及其鉆進方法，其中鉆具包括扒孔降溫鉆桿和連在該扒孔降溫鉆桿一端的防阻塞鉆頭組件，其外表面設有螺旋輸送槽，使鉆桿具有扒通鉆孔的功能和帶走鉆桿摩擦熱量，防阻塞鉆頭組件包括鉆頭件和單向閥構件，單向閥構件具有防止鉆桿內孔被煤渣堵塞的功能。鉆進方法包括以下步驟首先為鉆具提供外接高壓氣流源并啟動鉆機實現鉆進；隨后在因部分煤渣脫落并塞滯鉆桿周圍時變高轉速為低轉速速，并在鉆機旋轉時停止鉆桿推進，使扒孔降溫鉆具實現扒孔動作，開通鉆孔的排渣通道，且扒孔降溫鉆桿螺旋輸送能及時帶走鉆桿摩擦熱量。借此，可以改善突出煤層打鉆的效果，同時鉆桿上的螺旋輸送槽使鉆渣及時帶走鉆桿的摩擦熱量。
文檔編號E21B17/00GK101131069SQ200610111830
公開日2008年2月27日 申請日期2006年8月25日 優先權日2006年8月25日
發明者孫玉寧 申請人:河南理工大學