[发明专利]钻抽一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿领域中的瓦斯抽放技术，具体涉及一种钻抽一体化装置。

背景技术

煤层长期深埋地下，其内部压力较大，不断产生的煤层气（瓦斯）被压缩在煤层中处于稳定状态，但在开采煤层过程中，破坏了煤层的平衡性，储存在煤层中的高压瓦斯气体会突然爆发出来导致突出事故。瓦斯突出是煤矿井下一种严重的灾害，制约煤矿的安全生产。另一方面，由于煤层气被局部密封，在正常情况下不容易被排除，按照规范的开采步骤，需要在开采前先对煤层钻孔和抽放瓦斯。一直以来，煤层钻孔都采用金属钻具作业，钻孔后拉出钻具，插入抽放管并封孔，利用抽风装置进行抽放，从而排放煤层深处的煤层气（瓦斯）。在实际钻孔和抽瓦斯过程中会遇到卡钻和塌孔问题。由于钻具深入煤层中，钻杆逐段加长可深入煤层60m以上，如此深入煤层的钻进工作，一旦发生塌孔，钻杆被卡入煤层深处无法取出，金属钻杆不能及时取出会影响开采机械的正常工作，从而影响开采工作的顺利进行，处理非常麻烦。另外，在退出钻杆过程中，更容易出现塌孔现象。即使将钻杆顺利取出，仅局部塌孔也会影响瓦斯抽放管的安装，使钻孔报废。在含有煤层气的煤层中，以上两种塌孔是常见的现象。不仅操作过程复杂缓慢，而且效果欠佳，还会影响整体开采速度。

发明内容

本发明的目的是针对现有煤矿瓦斯抽放过程中存在的问题和不足，提供一种可以有效兼顾钻孔和抽气的钻抽一体化装置。

为实现上述目的，采用如下技术方案：一种钻抽一体化装置，包括钻杆和钻头，以及钻机，其特征是：所述钻杆为空心PVC钻杆，所述钻头为PVC钻头，PVC钻杆逐段被密封对接，PVC钻杆的末端密封连接在抽气装置上。

所述PVC钻头上，在钻刃部位嵌入金属刃部形成复合钻头。嵌装的方式可以有多种，例如：在金属刃部的根部设置了凸棱，在钻头基座上设置匹配的凹槽，凸棱嵌装于凹槽中后通过热合工艺组成复合体。

相邻钻杆的对接面套装有密封圈，可以将相邻钻杆的密封面设置环形凹槽，密封圈匹配套装在两侧环形凹槽中。

可以在钻杆末端设置卡台，卡台外侧套装圆形支撑板，在圆形支撑板的外侧套装有圆形柔性密封片，圆形柔性密封片的外径大于圆形支撑板的外径，并大于钻孔的外径。还可以在所述PVC钻杆一侧设置抽气孔。

有益效果：本发明利用PVC钻杆和PVC钻头作为一次性钻孔工具，钻杆及钻头工作后直接留于钻孔中，作为瓦斯抽放管。由于煤矿开采领域中的煤层硬度有限，作为一次性钻具的PVC钻杆和钻头足以承受煤层钻孔的工作强度。

位于PVC钻杆上的抽气孔，不仅有利于钻孔时进行吹气或抽气，更利于作为瓦斯抽放的进气口。

本发明将钻杆作为瓦斯抽放管，简化了瓦斯抽放工序，直接对钻杆封孔处理后即可抽放瓦斯。可以避免因退钻过程形成钻孔的塌孔现象。即使偶尔因钻孔过程而塌孔，PVC材质的钻杆和钻头不会对开采构成障碍，从而不影响开采进度。可见，本发明操作简便、效率高、效果好，能够降低开采成本，不影响开采进度，非常利于推广实施。

附图说明

图1是本发明的外观结构示意图；

图2是图1的局部放大结构示意图；

图3是另一种钻头结构示意图；

图4是其中一种封孔结构。

图中，标号1为PVC钻头，2为PVC钻杆，21为螺母接头，22为螺杆接头，23为抽气孔，24和25为环形凹槽，3为密封圈，4为煤层，5为卡台，6为圆形支撑板，7为圆形柔性密封片，8为沟槽，9为金属刃部，10为抽气装置，11为连接头，12为钻机。

具体实施方式

实施例1：一种钻抽一体化装置，参见图1和图2，将空心的PVC钻杆2携带PVC钻头1向煤层深处钻孔，当钻孔达到目标位置（例如60m）时，再对PVC钻杆2进行封孔处理，可以采用传统的封孔手段对PVC钻杆进行封孔处理。

将空心的PVC钻杆2作为瓦斯抽放管使用。将PVC钻杆2的末端密封连接在抽气装置10上，利用抽气装置10对钻孔内部进行瓦斯抽放工作。

所述PVC钻杆2可以逐段被密封对接，使之不断得到延长，直至钻入合适位置为止。相邻PVC钻杆2的对接面最好设置密封层，例如套装密封圈3，可以将相邻钻杆的密封面设置环形凹槽24和25，密封圈3匹配套装在两侧环形凹槽24和25中。

本实施例中，选择PVC钻头1的硬度要求，使其与所开采煤层硬度达到最佳值，使一次性钻具的PVC钻杆2和PVC钻头1足以承受煤层钻孔的工作强度要求为准。