[发明专利]一种煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具及钻进方法

权利要求书

1.一种煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具，包括依次连接的钻柱体(5)和定向钻头(4)，所述的钻柱体(5)上设置有中心流道(6)，该中心流道(6)与定向钻头的底流孔(4-1)贯通，其特征在于，

所述钻柱体(5)包括依次连接的双流道送水器(1)、双壁钻杆(2)和双壁单弯螺杆马达(3)，所述双流道送水器(1)、双壁钻杆(2)和双壁单弯螺杆马达(3)的中心通道形成中心流道(6)，所述双流道送水器(1)内壁与外壁之间、双壁钻杆(2)内壁与外壁之间以及双壁单弯螺杆马达(3)内壁与外壁之间的空间形成内环空流道(7)；所述的内环空流道(7)靠近定向钻头(4)的一端与所述的中心流道(6)通过设置在钻柱体(5)上的第一旁通流道(8)贯通；内环空流道(7)的另一端通过设置在内环空流道上的第二旁通流道(9)与钻具的外部连通；

还包括用于连通中心流道(6)与内环空流道(7)或者中心流道(6)与外环空流道(10)的流道切换装置(11)；所述外环空流道(10)为钻具与孔壁之间的环形空间；所述的流道切换装置(11)上设置有第一封堵端和第二封堵端，所述的第一封堵端位于定向钻头(4)内部，所述的第二封堵端位于第一旁通流道(8)附近，所述的流道切换装置(11)能够在水压推动下移动，当第一封堵端封闭定向钻头(4)时，第二封堵端打开，中心流道(6)与内环空流道(7)连通；当第二封堵端封闭第一旁通流道(8)时，第一封堵端打开，中心流道(6)与外环空流道(10)连通；

所述的流道切换装置(11)包括阀头(11-1)、连杆(11-2)、阀球(11-3)、阀座(11-4)、复位弹簧(11-5)、限位过流架(11-6)，所述的阀球(11-3)和阀头(11-1)分别连接在连杆(11-2)的两端形成所述的第一封堵端和第二封堵端；所述的阀头(11-1)上设置有供冲洗液向定向钻头方向流动的第一过流孔(11-7)；所述的阀座(11-4)和限位过流架(11-6)设置在定向钻头(4)内，所述的阀球(11-3)和复位弹簧(11-5)依次设置在阀座(11-4)和限位过流架(11-6)之间；所述的限位过流架(11-6)上设置有供冲洗液流通的第二过流孔。

2.如权利要求1所述的煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具，其特征在于，所述的阀头(11-1)为锥台形柱体，锥台形柱体直径较大的一端设置有第一通孔(11-9)，直径较小的一端沿周向均匀设置有多个与所述的第一通孔(11-9)连通的第二通孔(11-10)。

3.如权利要求1所述的煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具，其特征在于，所述的双壁钻杆(2)包括同轴套设的钻杆内管(2-1)和钻杆外管(2-2)，所述的钻杆外管(2-2)与钻杆内管(2-1)之间的空腔形成所述的内环空流道(7)。

4.如权利要求1所述的煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具，其特征在于，所述的双流道送水器(1)包括送水器本体(1-1)和送水器外壳(1-2)，送水器本体(1-1)上的中心孔与所述的中心流道(6)连通，送水器本体(1-1)和送水器外壳(1-2)之间的空腔与所述的内环空流道(7)连通，所述的第二旁通流道(9)设置在送水器外壳(1-2)上；所述的送水器本体(1-1)和送水器外壳(1-2)之间可相对旋转。

5.如权利要求1所述的煤矿井下防治水孔高水压顶水定向钻具，其特征在于，所述的双壁单弯螺杆马达(3)沿径向由内到外依次包括转子(3-1)、定子橡胶(3-2)、定子外管(3-3)和马达外管(3-4)，定子外管(3-3)与马达外管(3-4)之间形成所述的内环空流道(7)；所述的定子外管(3-3)上设置有定子外管旁通孔(3-6)；双壁单弯螺杆马达输出轴(3-5)上设置有输出轴旁通孔(3-7)，所述的定子外管旁通孔(3-6)和输出轴旁通孔(3-7)连通形成所述的第一旁通流道(8)。