一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置的制作方法

本发明涉及煤矿井下钻探，特别涉及能够应对井下塌方作业的井下探放水施工双向钻进结构，尤其是一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置。

背景技术：

1、煤矿井下钻探技术由常规回转钻进技术向定向钻进技术发展，地面与井下联合探查技术已经形成，无论是地面钻机还是井下钻机都实现了随钻测斜的功能，满足了隐蔽致灾因素探查、验证与治理的技术需求。

2、目前在进行煤矿井下钻探时一般采用合金钻头进行钻进。例如，在专利授权公告号为cn203248104u的专利文献中就公开了一种煤矿用高效螺旋钻杆，其主要结构可以概括为：包括钻杆、钻杆联接装置，钻杆由杆体以及位于杆体两端的公接头、母接头组成，钻杆联接装置包括卡槽销轴、孔用挡圈、弹簧、e形卡扣、垫圈、上护套、下护套；其中上护套、下护套分别焊接在母接头的销子孔两端，孔用挡圈安装在上护套上部卡槽内，e形卡扣、垫圈安装在上护套下部，卡槽销轴穿在弹簧内；所述卡槽销轴直径比弹簧上端孔径略小，下端孔径略大，卡槽销轴上有单向卡槽和凸起卡楞，单向卡槽位于卡槽销轴下部，凸起卡楞位于卡槽销轴上部。

3、综上可以看出，上述的煤矿用高效螺旋钻杆其主要是采用了六方体快插联接方式，利用弹簧的弹性和收缩性，使弹簧抱紧在卡槽销轴上，弹簧相当于一个滑动卡套；卡槽销轴向内插入联接两钻杆时，弹簧被卡在卡槽销轴上部，达到两钻杆之间的稳定的联接。

4、但是，这种钻杆结构在遇到塌孔现象时，受到周向挤压的影响会造成其无法进行正常提钻，当出现因塌孔钻头、钻杆不能提出时就会造成损失设备的风险发生、造成经济损失。

5、为此，本发明针对现有技术中存在的遇塌方无法提钻、造成设备损失的问题进行了优化与改进，特此提出了一种能够应对井下塌方作业的井下探放水施工双向钻进结构，用以更好地解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，包括用于与外部钻机的卡盘相连接的前端钻杆单元，在所述前端钻杆单元的下端设置有末端钻进单元，所述末端钻进单元与所述前端钻杆单元之间通过中部提钻锁紧两用单元实现固定连接；所述末端钻进单元包括竖直设置的末端钻杆，在所述末端钻杆的底部安装有一下钻钻具，在所述下钻钻具的顶部一体成型有一正钻螺杆，所述正钻螺杆螺纹旋合在所述末端钻杆底部的螺纹腔内并通过主锁紧销锁紧固定，所述末端钻杆为空心设置且其内部的下部空腔与所述正钻螺杆的下螺杆空腔相连通。

2、在上述任一方案中优选的是，所述前端钻杆单元包括与所述末端钻杆同轴设置的前端钻管，所述前端钻管内部的上部空腔贯通设置，所述上部空腔的顶部用于接收来自上游的高压气流或高压水流，在所述前端钻管的上部外侧壁上沿其圆周均匀间隔成型固定有花键齿。

3、在上述任一方案中优选的是，在各所述花键齿上部的所述前端钻管的外侧壁上一体成型有两阶梯盘，两所述阶梯盘之间形成用于与外部钻机的卡盘相卡接配合的环形槽。

4、在上述任一方案中优选的是，所述中部提钻锁紧两用单元包括竖直设置的合金连接管，在所述合金连接管的上部和下部的外侧壁上均设置有上部外螺纹连接段、下部外螺纹连接段，所述上部外螺纹连接段旋合伸至所述前端钻管下部的内螺纹腔内部并通过第一锁紧销锁紧，所述下部外螺纹连接段旋合伸至所述正钻螺杆上部的内螺纹腔内部并通过第二锁紧销锁紧，在所述合金连接管的外侧壁上一体成型有主提钻钻具，所述主提钻钻具的钻齿朝上设置，所述主提钻钻具用于遇钻孔塌孔提升钻杆时进行退回钻进，所述合金连接管的中部空腔的上端与所述上部空腔内部相连通、下端与所述下部空腔内部相连通。

5、在上述任一方案中优选的是，所述主提钻钻具的外径小于所述下钻钻具的外径。

6、在上述任一方案中优选的是，所述下钻钻具包括钻具本体，在所述钻具本体的下部外侧壁上沿其周向一体成型连接有若干个正钻合金钻刀，各所述正钻合金钻刀之间形成排屑槽。

7、在上述任一方案中优选的是，所述下螺杆空腔的底部与所述下钻钻具内部的各排水贯通通道相连通且各所述排水贯通通道的末端均与外部环境相连通。

8、在上述任一方案中优选的是，在所述下钻钻具上部的所述末端钻杆的外侧壁上设置有若干个正钻泄流冷却孔，所述正钻泄流冷却孔与所述末端钻杆的下部空腔内部相连通。

9、在上述任一方案中优选的是，在所述主提钻钻具的上部的所述前端钻管的外侧壁上设置有若干个提钻泄流冷却孔，所述提钻泄流冷却孔与所述前端钻管的上部空腔内部相连通。

10、在上述任一方案中优选的是，在所述末端钻杆的中部的外侧壁上一体成型固定有一副提钻钻具，所述副提钻钻具的各钻齿朝向斜上方设置。

11、在上述任一方案中优选的是，所述副提钻钻具的外径小于所述下钻钻具的外径。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

13、1、本发明中的钻进装置在使用时与正常的钻进单元相同，直接通过前端钻杆单元的上部与外部钻机的卡盘实现连接，连接后能够保证整个钻进装置跟随钻机向下钻进，保证钻进工作的稳定性。

14、2、本发明中采用自上而下贯通设置的通道，整个通道通过上部空腔、中部空腔、下部空腔相同，在钻进的过程中能够由上部通入高压气流或者高压水流或两者的混合体，以实现保证钻进过程中的进行气动除杂或者水流冷却的目的。

15、3、本发明适用于在矿下进行钻进时使用，当钻进的过程中利用下部的下钻钻具的向下钻取实现钻取地层或岩层；当钻进的过程中遇钻孔塌孔时，为了避免提钻困难，在此控制整个装置反转并配合外部钻机实现上提提钻，在提钻的过程中依靠向上钻取的主提钻钻具对塌孔部位落下的石块、岩块进行钻破钻碎处理，从而保证提钻动作的流畅性，防止因塌孔钻成的钻杆及钻具无法提出造成的刀具损失的问题。

技术特征：

1.一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：包括用于与外部钻机的卡盘相连接的前端钻杆单元，在所述前端钻杆单元的下端设置有末端钻进单元，所述末端钻进单元与所述前端钻杆单元之间通过中部提钻锁紧两用单元实现固定连接；所述末端钻进单元包括竖直设置的末端钻杆，在所述末端钻杆的底部安装有一下钻钻具，在所述下钻钻具的顶部一体成型有一正钻螺杆，所述正钻螺杆螺纹旋合在所述末端钻杆底部的螺纹腔内并通过主锁紧销锁紧固定，所述末端钻杆为空心设置且其内部的下部空腔与所述正钻螺杆的下螺杆空腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：所述前端钻杆单元包括与所述末端钻杆同轴设置的前端钻管，所述前端钻管内部的上部空腔贯通设置，所述上部空腔的顶部用于接收来自上游的高压气流或高压水流，在所述前端钻管的上部外侧壁上沿其圆周均匀间隔成型固定有花键齿。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：在各所述花键齿上部的所述前端钻管的外侧壁上一体成型有两阶梯盘，两所述阶梯盘之间形成用于与外部钻机的卡盘相卡接配合的环形槽。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：所述中部提钻锁紧两用单元包括竖直设置的合金连接管，在所述合金连接管的上部和下部的外侧壁上均设置有上部外螺纹连接段、下部外螺纹连接段，所述上部外螺纹连接段旋合伸至所述前端钻管下部的内螺纹腔内部并通过第一锁紧销锁紧，所述下部外螺纹连接段旋合伸至所述正钻螺杆上部的内螺纹腔内部并通过第二锁紧销锁紧，在所述合金连接管的外侧壁上一体成型有主提钻钻具，所述主提钻钻具的钻齿朝上设置，所述主提钻钻具用于遇钻孔塌孔提升钻杆时进行退回钻进，所述合金连接管的中部空腔的上端与所述上部空腔内部相连通、下端与所述下部空腔内部相连通。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：所述主提钻钻具的外径小于所述下钻钻具的外径。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：所述下钻钻具包括钻具本体，在所述钻具本体的下部外侧壁上沿其周向一体成型连接有若干个正钻合金钻刀，各所述正钻合金钻刀之间形成排屑槽。

7.根据权利要求6所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：所述下螺杆空腔的底部与所述下钻钻具内部的各排水贯通通道相连通且各所述排水贯通通道的末端均与外部环境相连通。

8.根据权利要求7所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：在所述下钻钻具上部的所述末端钻杆的外侧壁上设置有若干个正钻泄流冷却孔，所述正钻泄流冷却孔与所述末端钻杆的下部空腔内部相连通。

9.根据权利要求8所述的一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，其特征在于：在所述主提钻钻具的上部的所述前端钻管的外侧壁上设置有若干个提钻泄流冷却孔，所述提钻泄流冷却孔与所述前端钻管的上部空腔内部相连通。

技术总结
本发明涉及煤矿井下钻探技术领域，尤其是一种煤矿井下探放水施工双向钻进装置，包括用于与外部钻机的卡盘相连接的前端钻杆单元，在所述前端钻杆单元的下端设置有末端钻进单元，所述末端钻进单元与所述前端钻杆单元之间通过中部提钻锁紧两用单元固定连接；所述末端钻进单元包括末端钻杆，在所述末端钻杆的底部安装有一下钻钻具，在所述下钻钻具的顶部一体成型有正钻螺杆，所述正钻螺杆螺纹旋合在所述末端钻杆底部的螺纹腔内。本发明适用于在矿下进行钻进时使用，当钻进的过程中利用下部的下钻钻具的向下钻取实现钻取地层或岩层；当钻进的过程中遇钻孔塌孔时，为了避免提钻困难，控制整个装置反转并配合外部钻机实现上提提钻。

技术研发人员：高守峰,张会德,闫久雷,张洋,李伟,张辉,接俊海,徐杰,姚方青,石青,曹新鹏,丁猛
受保护的技术使用者：山东里能鲁西矿业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29