一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置的制造方法
【专利摘要】一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，主要包括三棱钻杆、复合式钻头、钻杆内的护孔套管、伞形套管固定装置。所述的复合式钻头包括钻头体、外部切削翼和内部钻芯、凹形卡槽，钻头体上设置有外部切削翼、排渣凹槽和喷嘴，排渣凹槽位于四个外部切削翼之间，切削翼上镶嵌有金刚石切割齿，内部钻芯内置有压缩弹簧和钢珠，内部钻芯外表面上镶嵌有金刚石切割齿和挡煤板；钻杆内的护孔套管包括护孔实管和护孔花管；伞形套管固定装置包括伞形骨架、支撑架、套环和套锁。该实用新型装置设计独特、结构简单、便于操作。解决了在煤层中打钻后退出钻杆和钻头的过程中，能够将伞形套管固定装置撑开，达到护孔套管不随钻杆和钻头向外退出的目的。
【专利说明】
一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置
技术领域
[0001]本实用新型属于煤矿安全开采技术领域，具体涉及一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置。
【背景技术】
[0002]我国煤炭资源丰富，近年来虽然煤炭煤炭占一次能源消费的比重在减少，但其作为主要能源和重要工业原料的主体能源地位难以改变。我国煤层瓦斯赋存条件复杂，煤层占我国在采煤层的60%?80%，具有煤层破碎、稳定性差，瓦斯含量高、压力大等特点，在煤层打钻施工过程中常常遇到钻孔孔壁坍塌、喷孔和卡埋钻等现象。打钻完成，退出钻具之后，孔壁周围的煤体会覆盖住钻孔，钻孔垮塌，堵塞了瓦斯流动的通道，大大降低了瓦斯抽采效率。传统的做法是钻进至设计位置后取出钻具，然后下套管。但由于煤层打钻后钻孔周围稳定性差，钻具取出后即出现塌孔，导致套管无法到达设计深度，造成钻孔成孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差，导致防突成本和瓦斯抽采成本很高。
[0003]针对这些问题，一些科研工作者、相关工程技术人员采用在打钻之后，将钻具的中心通道内下设套管，这种方法可以将套管送到设计深度，但退钻过程中套管容易随钻杆向外退出，从而使套管无法到达设计深度。同时在打钻过程中，钻头向煤层钻进时，煤粉会从钻头体进入钻杆中心通道，当下设套管时，进入钻杆的煤粉阻碍套管穿过钻头体。因此严重制约了瓦斯抽采问题。
[0004]为此，针对上述出现的问题，经过前期调研以及后期的深入研究和设计，研发了一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，以此来解决上述所出现的难题。
【发明内容】
[0005]针对上述出现的情况，为了解决现有的技术问题，本实用新型的目的是要提供一种一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，可有效解决煤层中瓦斯抽采孔深孔钻进之后成孔效果差、送入套管难同时也解决了退钻过程中套管容易随钻杆向外退出的问题。
[0006]本实用新型解决的技术方案是:一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，主要包括三棱钻杆、复合式钻头、护孔套管、伞形套管固定装置。所述的复合式钻头包括钻头体、夕卜部切削翼、内部钻芯和凹形卡槽，钻头体上设置有外部切削翼、排渣凹槽和喷嘴，排渣凹槽位于四个外部切削翼之间，切削翼上镶嵌有金刚石切割齿，内部钻芯内置有压缩弹簧和钢珠，内部钻芯外表面上镶嵌有金刚石切割齿和挡煤板，凹形卡槽、内部钻芯与喷头体连接的部位靠转动销轴连接，呈对称分布，内部钻芯可闭合在凹形卡槽内，内部钻芯和凹形卡槽打开时与钻杆同轴向；护孔套管包括护孔实管和护孔花管;伞形套管固定装置包括伞形骨架、支撑架、套环和套锁。
[0007]进一步，所述四个外部切削翼均匀分布在钻头体的外端部，旋转轨迹形成螺旋状。
[0008]进一步，所述四个外部切削翼之间设有排渣槽。
[0009]进一步，所述钻头体上设置有喷嘴。
[0010]进一步，所述凹形卡槽和内部钻芯上均镶嵌有金刚石切削齿，正常的打钻过程中，凹形卡槽和内部钻芯呈闭合状态，所设的挡煤板能阻止煤渣进入钻头体内，在打钻完成后，下设伞形套管固定装置可以经由钻杆内可穿过钻头体内部使钢珠与凹形卡槽分离，然后将内部钻芯和凹形卡槽打开，直到伞形套管固定装置进入到钻孔底部。
[0011]进一步，所述伞形套管固定装置能够在钻头和钻杆退钻时，套环冲进套锁，可以使伞形套管固定装置伞形骨架撑开，套锁将套环锁住，促使护孔套管不随钻杆和钻头向外退出。
[0012]进一步，所述护孔实管和护孔花管等长，采用螺纹连接。
[0013]采用上述技术方案，向煤层中打钻过程中，复合式钻头能有效地切割煤体，钻头体内部内部钻芯在关闭状态下能够有效阻挡煤渣进入钻头内部，四个外部切削翼之间的排渣槽，在转动过程中能将煤渣排出，采用的三棱钻杆可以将煤渣排出钻孔外。
[0014]钻孔施工到设计深度后，第一节护孔花管连接伞形套管固定装置并固定，然后将其从三棱钻杆体内插入钻孔，再连接护孔实管，插入到钻杆内，依次交叉连接护孔花管和护孔实管，送入钻杆内，直至伞形套管固定装置送入到钻头体内部，伞形套管固定装置使钢珠与凹形卡槽分离，然后将闭合的内部钻芯和凹形卡槽打开，然后继续将护孔管送入钻孔，直到伞形套管固定装置进入到钻孔底部，开始退出钻杆和钻头，而钻杆和钻头在退出的过程中，能够将伞形套管固定装置撑开，促使套管不随钻杆和钻头向钻孔外退出。
[0015]本实用新型的有益效果是，本实用有效解决煤层中瓦斯抽采孔深孔钻进之后成孔效果差、送入套管难同时也解决了退钻过程中套管容易随钻杆向外退出的问题。该实用新型装置设计独特、结构简单、便于操作使用，在护孔管头的作用下，内部钻芯能够实现自由的撑开，钻杆和钻头在退出的过程中，能够将伞形套管固定装置撑开伞形套管固定装置，达到护孔套管不随钻杆和钻头向外退出的目的。
【附图说明】
[0016]图1是实用新型的结构不意图。
[0017]图2是本实用新型中复合式钻头打开时的主视图示意图。
[0018]图3是本实用新型中复合式钻头俯视图示意图。
[0019]图4是本实用新型中伞形套管固定装置主视图示意图。
[0020]图5是本实用新型中伞形套管固定装置内部A-A向剖视图示意图。
[0021]图中，1-三棱钻杆，2-复合式钻头，3-伞形套管固定装置，4-钻杆内的护孔套管(4-1护孔实管，4-2护孔花管)，5_钻头体，6-金刚石切割齿，7-外部切削翼，8-喷嘴，9-内部钻芯，10-排渣凹槽，11-挡煤板，12-钢珠，13-压缩弹簧，14-凹形卡槽，15-转动销轴，16-伞形骨架，17-支撑架，18-套环，19-套锁，20-锁簧，21-螺旋接头。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图，通过对实施例的描述，对本实用新型做进一步说明:
[0023]一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，如图所示，主要包括三棱钻杆1、复合式钻头2、钻杆内的护孔套管4、伞形套管固定装置3。所述的复合式钻头2包括钻头体5、外部切削翼7、内部钻芯9和凹形卡槽14，钻头体5上设置有排渣凹槽10和喷嘴8，四个外部切削翼均匀分布在钻头体5的外端部，排渣凹槽10位于四个外部切削翼之间，转轨迹形成螺旋状，切削翼上镶嵌有金刚石切割齿6，内部钻芯9内置有压缩弹簧13和钢珠12，内部钻芯9外表面上镶嵌有金刚石切割齿6和挡煤板11;凹形卡槽14、内部钻芯9与喷头体23连接的部位靠转动销轴15连接，呈对称分布，内部钻芯9可闭合在凹形卡槽14内，内部钻芯9和凹形卡槽14打开时与钻杆同轴向；钻杆内的护孔套管4包括护孔实管4-1和护孔花管4-2;伞形套管固定装置3包括伞形骨架16、支撑架17、套环18和套锁19。
[0024]实施步骤:在煤层打钻过程中，内部钻芯9始终处于关闭状态，挡煤板11能够阻挡煤渣进入钻头体5内。四个外部切削翼7上的金刚石切割齿6能将钻孔内的煤破碎，经由排渣凹槽10将煤渣从钻头体5排出，然后通过三棱钻杆I从钻孔中排出。钻孔施工到设计深度后，将第一节护孔花管4-1连接伞形套管固定装置3并固定，然后将其从三棱钻杆I体内推入钻孔，再连接护孔实管4-2，以此推入到钻杆内，依次交叉连接护孔花管4-2和护孔实管4-1，送入钻杆内，直至伞形套管固定装置3送入到钻头体5内部，伞形套管固定装置3使钢珠12与凹形卡槽14分离，然后将闭合的内部钻芯9和凹形卡槽14打开，然后继续将护孔管4送入钻孔，直到伞形套管固定装置3进入到钻孔底部，开始退出钻杆I和复合式钻头2，而在退出的过程中，钻杆I和复合式钻头2能够使套环18穿过套锁19，套锁19将套环18锁住，顶起支撑架17，撑开伞形骨架16，固定护孔套管4，促使护孔套管4不随钻杆I和钻头2向钻孔外退出，以致于护孔套管4留在钻孔内。其中护孔套管4不仅起到了护孔的作用，而且又充当瓦斯抽采管抽采瓦斯的用途。
[0025]本实用新型提供的煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，应当说明的是上述实例用于说明本实用新型的详细说明，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型设计前提下，还可以做出一些改进或变换，这些都属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，主要包括三棱钻杆、复合式钻头、护孔套管、伞形套管固定装置;所述的复合式钻头包括钻头体、外部切削翼、内部钻芯和凹形卡槽，钻头体上设置有外部切削翼、排渣凹槽和喷嘴，排渣凹槽位于四个外部切削翼之间，切削翼上镶嵌有金刚石切割齿，内部钻芯内置有压缩弹簧和钢珠，内部钻芯外表面上镶嵌有金刚石切割齿和挡煤板，凹形卡槽、内部钻芯与喷头体连接的部位靠转动销轴连接，呈对称分布，内部钻芯可闭合在凹形卡槽内，内部钻芯和凹形卡槽打开时与钻杆同轴向；护孔套管包括护孔实管和护孔花管;伞形套管固定装置包括伞形骨架、支撑架、套环和套锁。2.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，其特征在于:四个外部切削翼均匀分布在喷头体的外端部，四个外部切削翼之间设有排渣槽，旋转轨迹形成螺旋状。3.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，其特征在于:钻头体上设置有喷嘴。4.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，其特征在于:凹形卡槽和内部钻芯上均镶嵌有金刚石切削齿。5.根据权利要求1所述的一种煤层瓦斯抽采孔钻护抽一体化装置，其特征在于:护孔实管和护孔花管等长，采用螺纹连接。
【文档编号】E21B10/46GK205503011SQ201620020248
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】徐冬冬, 周正涛
【申请人】河南理工大学