[实用新型]一种多功能防突钻杆

说明书

技术领域

本实用新型属于煤矿瓦斯综合治理技术领域，特别涉及针对煤层松软地应力大，瓦斯涌出量大，钻进困难的抽放钻孔施工的一种多功能防突钻杆。

背景技术

目前，针对煤层松软地应力大，瓦斯涌出量大，钻进困难的抽放钻孔施工主要采用光杆、三梭钻杆、肋骨钻杆（焊附螺施钢带）等种类钻杆钻进，依靠风力或水力排渣（这种钻进方式钻头比钻杆直径大，在高压风流或水流作用下，钻渣从钻杆与孔壁之间的空隙间排出），正常情况下（岩层或较硬煤层）可以满足钻进速度快、成孔深度等指标要求，成孔质量较好。但是在极软煤层和高地应力、高瓦斯涌出条件下，迅速瓦斯涌出和地应力作用，将钻杆抱死或堵塞排渣通道，造成堵塞处至孔底之间瓦斯大量积聚，形成较大压力造成顶钻、喷孔等事故。此时，如钻机继续旋转给力，当此动力大于钻杆的抗扭力矩时，便会发生断杆丢钻杆事故，使钻进难以进行，此种情况，钻孔施工到数米时，就有可能发生，甚至无法实施钻进。这种问题截止目前仍是煤矿治理瓦斯钻孔施工的一道世界性难题，众多科研人员、专家学者以及现场人员进行了大量反复的研究，在此方面，有个别改进，但仍未有效彻底解决该问题。

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，提供了一种彻底解决堵孔、顶钻、喷孔、抱死钻杆、钻孔内钻渣沉积等问题，保持排渣通道畅通，降低钻进功率，提高钻孔深度和成孔质量的多功能防突钻杆。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种多功能防突钻杆，包括中空的圆柱状杆体，杆体两端分别设有凸连接头和凹连接头，所述杆体上轴向设有至少一组凸棱结构，所述每组凸棱结构均由轴向设在杆体表面的线段状的凸棱条构成，所述每组凸棱结构中的凸棱条至少设有两道。

所述凸棱条通过等离子熔覆技术设置在杆体上，每组凸棱条沿杆体圆周均匀设置三道；相邻两组凸棱结构的凸棱条具有一截轴向交叉段，相邻两组凸棱结构的凸棱条轴向均匀交叉分布。

所述凸棱条的横截面的外边缘由圆弧线段和直线段构成。

所述直线段向内延伸通过杆体的中心。

采用上述技术方案，由于在杆体上设置了多组凸棱结构，每组凸棱结构由至少两道不连续并相邻交叉的凸棱条构成，凸棱条沿钻杆轴向设置，易于加工制造；每组凸棱结构设置两道凸棱时，对称设置，这样可以具备良好的旋转性能；在钻进过程中，凸棱条不间断地对钻渣进行搅拌和破碎，使其在排渣过程中始终处于悬浮状态，减少钻渣沉积和堵塞。凸棱条通过等离子熔覆技术设置在杆体上，而且凸棱条采用特殊合金材料和特殊的形状，使本实用新型的使用寿命可以提高三倍以上。凸棱条的横截面的外边缘的直线段向内延伸通过杆体的中心，这样直线段的长度最大，而且直线段与圆弧线段之间形成尖角，旋挖、搅拌效果最佳。本实用新型首次提出并采用了自旋挖功能，这种功能最大限度杜绝了缩孔的抱钻、堵塞排渣通道等事故，避免了喷孔、扭断钻杆等诱发事故，可有效提高钻孔深度30%-50%（相同条件下）。本实用新型结构简单、易于加工制造，可以彻底解决堵孔、顶钻、喷孔、抱死钻杆、钻孔内钻渣沉积等问题，保持排渣通道畅通，降低钻进功率，提高钻孔深度和成孔质量，具有极强的实用性，易于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的左视放大图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的一种多功能防突钻杆，包括中空的圆柱状杆体1，杆体1两端分别设有凸连接头2和凹连接头3，杆体1上轴向设有至少一组凸棱结构，所述每组凸棱结构均由轴向设在杆体1表面的线段状的凸棱条4构成，所述每组凸棱结构中的凸棱条4沿杆体圆周均匀设置三道。凸棱条4通过等离子熔覆技术设置在杆体1上，相邻两组凸棱结构的凸棱条4具有一截轴向交叉段，其中一道凸棱条4与相邻交叉的两道凸棱条4垂直距离相等。凸棱条4的横截面的外边缘由圆弧线段5和直线段6构成，该直线段6向内延伸通过杆体1的中心。

本实用新型在普通圆光杆体1上，沿圆周均分六等分，然后采用等离子熔覆技术对杆体1沿轴向进行熔覆凸棱条4，每条长度150-200mm，凸棱条4宽10-15mm，高度5mm。然后在凸棱条4的旋转方向一侧，采用特制刀具在龙门铣床上进行铣削加工，使每道凸棱条4的加工面成垂直立面，即凸棱条4横截面的外边缘形成圆弧线段5和直线段6，直线段6向内延伸最好通过杆体1的中心，使整个钻杆的断面形成锯片状结构（如图2所示），这样，该钻杆便具有旋挖、搅拌和连续排渣通道功能，由于在杆体1轴向进行熔覆凸棱条4加强，使杆体1在径向挠性变形减少，对整个钻杆保直功能有明显加强。

本实用新型的工作原理为：①在高地应力和软煤层钻孔条件下，当在高地应力和高瓦斯涌出的作用下发生缩孔、抱杆、堵塞排渣通道时，该钻杆在钻机动力作用下，沿旋转方向对突出变形的孔壁实施旋控，高压风通过杆体1中空吹向钻头处，将旋挖出的钻渣通过钻杆外壁排出钻孔外，此功能为旋挖功能。②随着钻孔深度增加，由于风力减弱或大颗粒的钻渣，有可能沉积在孔内某处，当达到一定值，该钻杆便对其进行挖掘和搅拌粉碎，以便在风力作用下将钻渣顺利排出，此功能为搅拌粉碎功能。③因对钻杆进行轴向熔覆凸棱条4加强，在深孔钻进时，钻杆变形小，不易发生偏斜，此功能为保直功能。由于本实用新型采用等离子熔覆技术，在杆体上设置凸棱条4，凸棱条4的形成为镍基合金粉末经高温等离子弧在杆体1上形成熔池，最后以冶金结合的方式形成凸棱条4，由于镍合金具有较强的硬度和抗冲击性能，故本实用新型具有抗磨损功能，使用寿命长，是普通产品的三倍以上。