[发明专利]提高煤矿顺层深孔成孔率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿作业的方法及装置，尤其是一种提高煤矿深孔成孔率的方法及装置。

背景技术

目前，煤炭行业在对煤矿的顺层进行深孔施工时，由于钻进时钻杆的绝对偏移量增大，容易导致施钻时钻孔穿出煤层，而达不到预定深度。钻孔的偏斜、自垂首先是钻头钻进方向的改变引起的，导致钻孔偏斜或自垂的另一因素是后面钻杆的弯曲产生弯转作用，在钻杆与钻孔直径相差较大时，弯转作用表现更明显。当钻孔出现偏斜、自垂时就会由于钻孔没有按照设计要求施工而出现空白带，会给防突工作带来严重隐患。而且现在的钻孔方式还容易在钻孔时出现喷孔现象，由于喷孔会给生产带来安全隐患，因此，施工顺层深孔除了需要解决定向问题外，还需要减轻钻孔喷孔程度。现在也有一些针对钻孔时的喷孔现象而开发的技术，但是，这些技术都是采用增加辅助装置来减轻或抑制喷孔现象，而喷孔现象与钻杆的直径有直接关系。采用这些辅助装置不仅增加了使用成本，而且并不能从根本上解决上述的问题，同时也难以保证使用的稳定性，使用效果并不理想，操作也很不方便。

发明内容

本发明的目的是：提供一种提高煤矿顺层深孔成孔率的方法及装置，它在钻孔时的定向性好，能有效防止钻孔偏斜及自垂，并能够有效抑制喷孔，而且成本低廉，使用方便，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：提高煤矿顺层深孔成孔率的方法，将钻孔用的钻杆加工为外径不同的3段，使第二段钻杆的外径大于第一段钻杆的外径，第三段钻杆的直径大于第二段钻杆的直径，并在每段的钻杆的前端部分安装相应尺寸的钻头，利用该钻杆对煤矿顺层进行钻孔作业，以提高煤矿顺层深孔的成孔率。

三级引向钻头，包括初级钻杆，在初级钻杆的杆身上设有螺旋外纹，在初级钻杆的前端设有初级钻头；在初级钻杆的末端连接有次级钻杆，在次级钻杆的杆身上设有螺旋外纹，在次级钻杆的前端外侧设有次级钻头；在次级钻杆的末端连接有末级钻杆，在末级钻杆的杆身上设有螺旋外纹，在末级钻杆的前端外侧设有末级钻头；次级钻杆的外径大于初级钻杆的外径，末级钻杆的外径大于次级钻杆的外径。

初级钻杆的直径为20～25mm，次级钻杆的直径为40～45mm，末级钻杆的直径为48～52mm。

初级钻杆、次级钻杆及末级钻杆之间的长度比为2:2：1。

由于采用了上述的技术方案，与现有技术相比，本发明采用将钻杆加工为不同外径的数段，并在每段钻杆上配备相应的钻头，由于钻杆采用了分段结构，各段钻杆的长度都不长，因此由重力产生的弯曲极小，保证了各段钻杆上的钻头能同轴钻进，极大的降低了钻孔偏斜和自垂程度；由于各段钻杆的外径不同，先利用小外径的钻杆进行钻进后，再钻进较大外径的钻杆，因此能明显减少钻孔过程中的喷孔现象的发生。本发明的方法简单，容易实施，所采用的装置制作成本低廉，使用方便、效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例：提高煤矿顺层深孔成孔率的方法，将钻孔用的钻杆加工为外径不同的3段，使第二段钻杆的外径大于第一段钻杆的外径，第三段钻杆的直径大于第二段钻杆的直径，并在每段的钻杆的前端部分安装相应尺寸的钻头，利用该钻杆对煤矿顺层进行钻孔作业，以提高煤矿顺层深孔的成孔率。

三级引向钻头，将一根外径Φ₁为Ф22mm的光钻杆加工为表面带有螺旋外纹的初级钻杆1，并在初级钻杆1的前端安装上带螺纹的可更换的初级钻头2；再采用外径Φ₂为42mm的光钻杆加工成为表面带有螺旋外纹的次级钻杆3，在次级钻杆3的前端的螺旋接口处焊上次级钻头4，将次级钻杆3的前端与初级钻杆1的末端同轴焊接；采用常规的螺旋钻杆来制作末级钻杆5，在末级钻杆5前端的接口出焊接上末级钻头6，将末级钻杆5的前端与次级钻杆3的末端同轴焊接；初级钻杆1、次级钻杆3及末级钻杆5之间的长度比为2:2：1。

钻孔的偏斜、自垂首先是钻头钻进方向的改变引起的。本发明通过保证初级钻头2的定向钻进，也就保证了钻孔的定向钻进。将钻杆加工成三段，钻孔主要靠初级钻杆1进行引向，而后两段之间的钻杆由于长度不长，因此由重力产生的弯曲极小，保证了它们的同轴钻进，大大降低了钻孔偏斜和自垂程度。此外，导致钻孔偏斜或自垂的另一因素是后面钻杆的弯曲产生弯转作用。在钻杆外径与钻孔内径相差较大时，弯转作用表现更明显。为此，本发明还设计了直径与钻孔接近的次级钻头4及末级钻头6，使各段钻杆定位于钻孔中间，不产生弯曲，从而消除弯转作用。本发明可以进行定向钻进，防止偏斜、自垂现象的发生。