阅读说明：本技术 一种煤层钻孔保直防斜装置 (Coal seam drilling is protected directly and is prevented oblique device ) 是由 许彦鹏 段志国 王兆丰 芦海广 陈立伟 李慧文 樊阳洋 栗海滔 杨万里 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种煤层钻孔保直防斜装置,包括钻头、保直防斜杆、反向钻头和三棱接杆,所述保直防斜杆通过其头部设置的杆接头与钻头相连接,通过其尾部设置的螺纹孔与三棱接杆相连接,所述反向钻头设置在保直防斜杆上并位于保直防斜杆与三棱接杆的连接端。本发明可靠性高,有利于改进钻进技术,改善成孔质量,提高钻孔合格率,从而促使钻孔偏移距离的减小,有助于减少瓦斯抽采的空白带,提高瓦斯抽采效果,保证矿井安全生产。(The invention discloses a coal seam drilling straight-keeping and inclination-preventing device which comprises a drill bit, a straight-keeping and inclination-preventing rod, a reverse drill bit and a triangular connecting rod, wherein the straight-keeping and inclination-preventing rod is connected with the drill bit through a rod joint arranged at the head of the straight-keeping and inclination-preventing rod, and is connected with the triangular connecting rod through a threaded hole arranged at the tail of the straight-keeping and inclination-preventing rod, and the reverse drill bit is arranged on the straight-keeping and inclination-preventing rod and is positioned at the connecting end of the straight-. The invention has high reliability, is beneficial to improving the drilling technology, improving the pore-forming quality and improving the qualified rate of the drilled hole, thereby promoting the reduction of the offset distance of the drilled hole, being beneficial to reducing the blank zone of gas extraction, improving the gas extraction effect and ensuring the safe production of a mine.)

一种煤层钻孔保直防斜装置

技术领域

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种煤层钻孔保直防斜装置。

背景技术

随着我国煤层开采深度的逐渐加深，以及矿井对安全生产的要求越来越高，我国的瓦斯抽采技术发展进入到了低透气性煤层强化抽采阶段。煤层瓦斯抽采都需要抽采钻孔，瓦斯抽采钻孔是实现瓦斯抽采的根本保障，钻孔质量的高低将对瓦斯抽采的效果起到关键性的作用。抽采钻孔保直防斜技术是煤层瓦斯抽采的关键技术之一，但是瓦斯抽采钻孔普遍存在偏斜的问题。在钻孔施工的过程中，钻孔受到方位角、倾角、煤（岩）层硬度变化、倾向变化，以及施工过程中的给进力、转速和泵量等工艺参数的影响较大，因此钻孔左右和上下偏差较大，甚至有些钻孔由于偏离较大，直接成为废孔。钻孔一旦发生偏斜，会使得煤层里的部分钻孔间距过大，形成抽采的空白带，无法达到降低瓦斯消突的目的，从而影响瓦斯的抽采效果。因此，钻孔的偏斜问题是影响瓦斯抽采效果的最大难题之一。

虽然国内外，针对钻孔偏移的问题进行了研究，也提出了一些纠正方法，但是，迄今为止，煤矿缺乏一种高精度、适应性强、易用便利的保直防斜技术及装置。为解决此问题，有必要设计一种煤层钻孔保直防斜装置，促使偏移距离的减小，减少瓦斯抽采的空白带，提高瓦斯抽采效果，保证矿井安全生产。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种煤层钻孔保直防斜装置，其能够在钻孔过程中保证抽采钻孔施工质量，解决普遍存在的钻孔偏斜问题，全面提高瓦斯抽采效果。

本发明所采用的技术方案是：一种煤层钻孔保直防斜装置，包括钻头、保直防斜杆、反向钻头和三棱接杆，所述保直防斜杆通过其头部设置的杆接头与钻头相连接，通过其尾部设置的螺纹孔与三棱接杆相连接，所述反向钻头设置在保直防斜杆上并位于保直防斜杆与三棱接杆的连接端。

优选的，所述保直防斜杆上设有三螺旋槽，所述三螺旋槽宽度为20mm，深度12 mm，导程为192mm，螺旋角α为12.8°。通过三螺旋槽使装置同时兼具流体排渣与机械排渣的双重方式，所述保直防斜杆排渣方式以流体排渣为主，机械排渣为辅，充分体现了流体排渣与机械排渣的协同排渣特点。机械排渣动力来自于钻机在钻进过程中的给进力，而且保直防斜杆表面三螺旋槽内的钻屑处于流动状态，能及时带走表面产生的热量，提高装置的可靠性。

优选的，所述保直防斜杆周向每120°的方向上各铣有三道20mm宽，12mm深的竖槽，以提高本装置搅拌钻屑的频率与排渣效率。

优选的，所述保直防斜杆的杆体采用27SiMn钢管管材，所述杆体的外径为94mm，内径48mm，壁厚23mm，长度为800mm，抗扭强度T 为21927.4~26281.4N•m。杆体采用27SiMn钢管管材，具有较高的强度和耐磨性，有利于提高装置的可靠性。

优选的，所述保直防斜杆头部设置的杆接头采用42CrMo钢管管材，其静抗扭强度T为7844.7~9413.6N•m，42CrMo钢管管材强度高，保证装置的可靠性。

优选的，所述反向钻头包括三个合金片，所述三个合金片沿保直防斜杆的周向均布。采取保直钻进时，由于采用的是满孔钻进，因此，在退钻的过程中，可能会出现钻具难以退出的情况，尤其是在遇见塌孔钻屑堆积较多的孔段，装置直径与钻孔直径相同极易形成卡钻现象，使得保直防斜杆无法退出掉入孔内。通过设置反向钻头，在旋转退钻时，实现反向钻进，既方便退钻，又不较大幅度的对装置进行改动，实现顺利退钻。

优选的，所述三棱接杆的长度为500mm。当钻孔正常开孔时，先将三棱接杆与钻头相连接，开钻2m后，再将保直防斜杆接入三棱接杆与钻头之间，实现保直钻进，有利于延长保直防斜杆的使用寿命。

本发明还包括能够使该钻孔保直防斜装置正常使用的其它组件，均为本领域的常规技术手段。另外，本发明中未加限定的装置或组件均采用本领域中的常规技术手段。

本发明的工作原理是：通过增大钻头处与孔壁的接触面积的技术原理，在钻进过程中，由于传统钻杆会围绕着钻孔中轴线旋转并沿着孔壁滑动，即产生公转，容易出现扩孔现象，而加装保直防斜杆以后，由于其直径与钻孔相同，一方面可以抑制钻头的甩动，即使出现扩孔现象，保直防斜杆紧挨钻头连接，可以利用该装置与钻孔孔壁的相互作用来扶正钻头的钻进方向，实现保直钻进。

本发明的有益效果是，结构简单，可靠性高，有利于改进钻进技术，改善成孔质量，提高钻孔合格率，从而促使钻孔偏移距离的减小，有助于减少瓦斯抽采的空白带，提高瓦斯抽采效果，保证矿井安全生产。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明,本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解,并非一定是按比例绘制。在附图中,同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的保直防斜杆结构示意图。

图中：1.钻头，2.保直防斜杆，3.反向钻头，4.三棱接杆。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图以及具体实施例对本发明进行清楚地描述，在此处的描述仅仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1-2所示，本发明提供了一种煤层钻孔保直防斜装置，包括钻头1、保直防斜杆2、反向钻头3和三棱接杆4，所述保直防斜杆2通过其头部设置的杆接头与钻头1相连接，通过其尾部设置的螺纹孔与三棱接杆4相连接，所述反向钻头3设置在保直防斜杆2上并位于保直防斜杆2与三棱接杆4的连接端。

所述保直防斜杆2上设有三螺旋槽，所述三螺旋槽宽度为20mm，深度12 mm，导程为192mm，螺旋角α为12.8°。通过三螺旋槽使装置同时兼具流体排渣与机械排渣的双重方式，所述保直防斜杆2的排渣方式以流体排渣为主，机械排渣为辅，充分体现了流体排渣与机械排渣的协同排渣特点。机械排渣动力来自于钻机在钻进过程中的给进力，而且保直防斜杆2表面三螺旋槽内的钻屑处于流动状态，能及时带走表面产生的热量，提高装置的可靠性。

所述保直防斜杆2的周向每120°的方向上各铣有三道20mm宽，12mm深的竖槽，以提高本装置搅拌钻屑的频率与排渣效率。

所述保直防斜杆2的杆体采用27SiMn钢管管材，所述杆体的外径为94mm，内径48mm，壁厚23mm，长度为800mm，抗扭强度T 为21927.4~26281.4N•m。杆体采用27SiMn钢管管材，具有较高的强度和耐磨性，有利于提高装置的可靠性。

所述保直防斜杆2头部设置的杆接头采用42CrMo钢管管材，其静抗扭强度T为7844.7~9413.6N•m，42CrMo钢管管材强度高，保证装置的可靠性。

所述反向钻头3包括三个合金片，所述三个合金片沿保直防斜杆2的周向均布。采取保直钻进时，由于采用的是满孔钻进，因此，在退钻的过程中，可能会出现钻具难以退出的情况，尤其是在遇见塌孔钻屑堆积较多的孔段，装置直径与钻孔直径相同极易形成卡钻现象，使得保直防斜杆2无法退出掉入孔内。通过设置反向钻头3，在旋转退钻时，实现反向钻进，既方便退钻，又不较大幅度的对装置进行改动，实现顺利退钻。

所述三棱接杆4的长度为500mm。当钻孔正常开孔时，先将三棱接杆4与钻头1相连接，开钻2m后，再将保直防斜杆2接入三棱接杆4与钻头1之间，实现保直钻进，有利于延长保直防斜杆2的使用寿命。

本发明的工作原理是：通过增大钻头1处与孔壁的接触面积的技术原理，在钻进过程中，由于传统钻杆会围绕着钻孔中轴线旋转并沿着孔壁滑动，即产生公转，容易出现扩孔现象，而加装保直防斜杆2以后，由于其直径与钻孔相同，一方面可以抑制钻头1的甩动，即使出现扩孔现象，保直防斜杆2紧挨钻头1连接，可以利用该装置与钻孔孔壁的相互作用来扶正钻头1的钻进方向，实现保直钻进。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。