用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置制造方法
【专利摘要】用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，包括钻杆、设在钻杆前端的组合式钻头和穿设在钻杆内的护孔套管，组合式钻头包括外部钻头体、外部钻刀合金片、内部钻头体和内部钻刀合金片，外部钻头体为圆筒体结构，外部钻刀合金片设有至少两个，所有外部钻刀合金片沿外部钻头体周向均布在外部钻头体一端部，外部钻头体的端部沿径向设有凹形卡槽，内部钻头体通过销轴转动连接在外部钻头体上并可闭合在凹形卡槽内，内部钻头体打开时与钻杆同轴向，内部钻刀合金片设在内部钻头体上。本实用新型设计新颖、结构简单、易于制造、使用方便，在软煤钻孔施工至设计深度时，从钻杆和组合式钻头内下入护孔套管进行护孔，瓦斯抽采效果显著，实用性强，便于推广应用。
【专利说明】用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于煤矿安全生产【技术领域】，尤其涉及一种用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置。
【背景技术】
[0002]现有研究表明:在对破碎或者松软煤层进行钻孔时，煤的暴露面积大量增加，大量吸附瓦斯从微孔隙中解析出来进入大孔隙和裂缝中，与游离瓦斯汇集在一起从孔壁周围暴露表面释放出来；同时由于孔壁周围各类孔隙空间连通，煤层中瓦斯贮存的大量能量将迅速发散，在压力梯度的作用下流向钻孔，且松软煤层弹性模量较低、泊松比较高、脆性大、易破碎，使成孔孔径变小、塌孔，瓦斯通道变小、堵塞等。采用湿式钻孔时，水在排渣的同时，对煤层物理性质和力学性质影响较大。其原因主要是煤的水化作用，即物理弱化作用和力学作用。煤块浸水后，水沿裂隙、孔隙进入煤中，润湿煤块全部自由面上的每个颗粒；由于水分子的侵入，削弱了颗粒间的联系，使得煤的力学性质变差。同时当水进入到煤体孔隙、裂隙时会产生压力，使煤体弹性屈服极限降低，易于产生塑性变形同；时还会降低煤体的抗剪强度，使其易于发生剪切破坏，导致其强度降低。表现为松软煤层易发生“泥化”，失去支撑力。在地应力的作用下，发生坍塌、掉块等现象。由于钻孔垮塌后封堵了瓦斯流动的通道，大大影响煤层瓦斯的有效抽放，因此我国软煤层瓦斯抽放钻孔通常花管作为护孔套管进行护孔，以增加瓦斯的抽采效果。但是由于破碎或松软煤层成孔后塌孔速度较快，往往导致护孔套管无法下入设计深度，从而大大影响了通过下护孔套管护孔来增加钻孔瓦斯抽放的效果O
实用新型内容
[0003]本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种下护孔套管护孔效果明显、使用简单、维护方便、成本较低的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，包括钻杆、设在钻杆前端的组合式钻头和穿设在钻杆内的护孔套管，所述组合式钻头包括外部钻头体、外部钻刀合金片、内部钻头体和内部钻刀合金片，外部钻头体为圆筒体结构，外部钻刀合金片设有至少两个，所有外部钻刀合金片沿外部钻头体周向均布在外部钻头体一端部，外部钻头体的端部沿径向设有凹形卡槽，内部钻头体通过销轴转动连接在外部钻头体上并可闭合在凹形卡槽内，内部钻头体打开时与钻杆同轴向，内部钻刀合金片设在内部钻头体上；内部钻头体闭合到凹形卡槽内后内部钻刀合金片与外部钻刀合金片位于同一圆周平面。
[0005]所述内部钻头体为长方体形状，内部钻头体中部设有用于防止大块煤渣进入外部钻头体和钻杆内的金属过滤板。
[0006]所述外部钻头体径向设有通风通水孔。
[0007]所述护孔套管前端插设有木质材料制成的护孔套管塞，护孔套管塞的前后两端均为圆锥形结构，护孔套管外径略小于钻杆和组合式钻头的内径，护孔套管由钻杆内可穿过钻杆和内部钻头体打开后的组合式钻头。
[0008]所述组合式钻头和钻杆之间通过内平接头连接，钻杆的内径、内平接头的内径和外部钻头体的内径均相等。
[0009]采用上述技术方案，内部钻头体中部设置金属过滤板，防止钻进时大块煤渣通过外部钻头体和内部钻头体之间的间隙进入钻杆。护孔套管塞的两端为圆锥形，一端与护孔套管插入连接，另一端用来顶开闭合在凹形卡槽的内部钻头体和插入煤体中。
[0010]钻机在煤层中施工钻孔后，将第一节护孔套管插上护孔套管塞，连接护孔套管，将护孔套管从钻杆内伸入钻孔，当护孔套管进入至组合式钻头位置时，护孔套管塞将闭合状态的内部钻头体自由端顶起，呈立起状，然后将护孔套管塞和护孔套管穿过钻头后插入煤壁，最后将钻头和钻杆退出钻孔后，将护孔套管留在钻孔中。
[0011]本实用新型设计新颖、结构简单、易于制造、使用方便，在软煤钻孔施工至设计深度时，从钻杆和组合式钻头内下入护孔套管进行护孔，瓦斯抽采效果显著，实用性强，便于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型中内部钻头闭合在凹形卡槽内组合式钻头的结构示意图；
[0014]图3是图2中A-A向剖视图；
[0015]图4是本实用新型中内部钻头打开时组合式钻头的结构示意图；
[0016]图5是图4中B-B向剖视图。
【具体实施方式】
[0017]如图1?图5所示，本实用新型的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，包括钻杆
11、设在钻杆11前端的组合式钻头13和穿设在钻杆11内的护孔套管12，组合式钻头13包括外部钻头体6、外部钻刀合金片1、内部钻头体4和内部钻刀合金片2，外部钻头体6为圆筒体结构，外部钻刀合金片I设有至少两个，所有外部钻刀合金片I沿外部钻头体6周向均布在外部钻头体6—端部，外部钻头体6的端部沿径向设有凹形卡槽10，内部钻头体4通过销轴3转动连接在外部钻头体6上并可闭合在凹形卡槽10内，内部钻头体4打开时与钻杆11同轴向，内部钻刀合金片2设在内部钻头体4上；内部钻头体4闭合到凹形卡槽10内后内部钻刀合金片2与外部钻刀合金片I位于同一圆周平面。
[0018]内部钻头体4为长方体形状，内部钻头体4中部设有用于防止大块煤渣进入外部钻头体6和钻杆11内的金属过滤板。
[0019]外部钻头体6径向设有通风通水孔5，用于钻进过程中的排渣和降温。
[0020]护孔套管12前端插设有木质材料制成的护孔套管塞14，护孔套管塞14的前后两端均为圆锥形结构。
[0021]组合式钻头13和钻杆11之间通过内平接头连接，钻杆11的内径、内平接头的内径和外部钻头体6的内径均相等。
[0022]内部钻头体4中部设置护孔套管塞14的两端为圆锥形，一端与护孔套管12插入连接，另一端用来顶开闭合在凹形卡槽10的内部钻头体4和插入煤体中。
[0023]本实用新型在使用时，钻杆11和组合式钻头13在软煤层中施工钻孔，内部钻头体4为合上状态，内部钻头体4的两侧过滤金属板9阻止大块的钻屑进入钻杆11内，在完成钻孔施工后，钻杆11和组合式钻头13后撤0.5m，再将第一节护孔套管12插上护孔套管塞1414，连接护孔套管12，将护孔套管12从钻杆11内伸入钻孔，当护孔套管12进入至钻头位置时，护孔套管塞1414将内部钻头体4顶起至直立位置，然后将护孔套管塞1414和护孔套管12穿过组合式钻头13后插入煤壁，最后组合式钻头13和钻杆11退出钻孔后，将护孔套管12留在钻孔中。
[0024]当下护孔套管12的钻孔所较长时，下护孔套管12阻力较大，可采用钻机或者其它机械装置将护孔套管12往里顶入。
【权利要求】
1.用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，包括钻杆、设在钻杆前端的组合式钻头和穿设在钻杆内的护孔套管，其特征在于:所述组合式钻头包括外部钻头体、外部钻刀合金片、内部钻头体和内部钻刀合金片，外部钻头体为圆筒体结构，外部钻刀合金片设有至少两个，所有外部钻刀合金片沿外部钻头体周向均布在外部钻头体一端部，外部钻头体的端部沿径向设有凹形卡槽，内部钻头体通过销轴转动连接在外部钻头体上并可闭合在凹形卡槽内，内部钻头体打开时与钻杆同轴向，内部钻刀合金片设在内部钻头体上；内部钻头体闭合到凹形卡槽内后内部钻刀合金片与外部钻刀合金片位于同一圆周平面。
2.根据权利要求1所述的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，其特征在于:所述内部钻头体为长方体形状，内部钻头体中部设有用于防止大块煤渣进入外部钻头体和钻杆内的金属过滤板。
3.根据权利要求1或2所述的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，其特征在于:所述外部钻头体径向设有通风通水孔。
4.根据权利要求1或2所述的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，其特征在于:所述护孔套管前端插设有木质材料制成的护孔套管塞，护孔套管塞的前后两端均为圆锥形结构，护孔套管外径略小于钻杆和组合式钻头的内径，护孔套管由钻杆内可穿过钻杆和内部钻头体打开后的组合式钻头。
5.根据权利要求1或2所述的用于软煤层钻进的护孔式钻孔装置，其特征在于:所述组合式钻头和钻杆之间通过内平接头连接,钻杆的内径、内平接头的内径和外部钻头体的内径均相等。
【文档编号】E21B10/00GK203701968SQ201320639670
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】李定启 申请人:河南理工大学