【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤礦井下打鉆領域，特別是一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具及其使用方法。
技術介紹
1、通過鉆孔預抽煤層瓦斯是防治煤與瓦斯突出的有效技術措施。然而在突出煤層中進行鉆孔施工時，受地應力、瓦斯壓力、鉆具擾動等影響，鉆孔極易發生塌孔、堵孔、噴孔、卡鉆等異常動力現象，不僅影響鉆孔的鉆進深度，還會造成噴孔瓦斯超限，給現場施工造成重大安全隱患。
2、目前煤礦在防噴孔方面主要采取在鉆孔外部安裝防噴裝置的措施，這些措施是鉆孔發生噴孔后的被動性技術措施，無法在鉆孔內部進行主動性防噴，尤其是無法解決由鉆孔堵塞誘發的噴孔。在打鉆過程中若發生鉆孔堵塞，鉆孔深處的瓦斯將會逐漸集聚，進而形成具有一定壓力、一定體積的“瓦斯包”；當鉆孔堵塞段突然被疏通時，集聚的高壓瓦斯將會突然向外噴出，造成孔口及巷道瓦斯超限。突出煤層具有高地應力、高瓦斯壓力、煤體松軟的特點，鉆進過程中鉆孔堵塞現象不可避免，因此，在突出煤層鉆進過程中堵噴現象頻發。
3、因此，針對這一問題，迫切需要開發一種具有泄壓防噴功能而且鉆進阻力小的鉆具，以滿足松軟突出煤層安全高效、深孔鉆進的需要。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具及其使用方法。
2、為達到上述目的，本專利技術是按照以下技術方案實施的：
3、本專利技術的技術方案之一是一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，包括在傾斜向上鉆孔中布置的鉆桿桿體和用于驅動鉆桿桿體鉆進
4、進一步地，所述篩孔螺旋鉆桿段由若干根篩孔螺旋鉆桿組成，每根所述篩孔螺旋鉆桿的外表面設有2-4條i型螺旋葉片，相鄰的兩條i型螺旋葉片之間形成第一螺旋排渣通道，篩孔螺旋鉆桿第一螺旋排渣通道之間開設有多個徑向進渣孔，所述進渣孔與篩孔螺旋鉆桿中心的圓形泄氣排渣通道連通；所述篩孔螺旋鉆桿一端設有公螺紋、另一端設有母螺紋。
5、進一步地，所述螺旋鉆桿段由若干根螺旋鉆桿組成，每根所述螺旋鉆桿外表面設有2-4條ⅱ型螺旋葉片，相鄰的兩條ⅱ型螺旋葉片之間形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋鉆桿的中心為圓形泄氣排渣通道；每根所述螺旋鉆桿一端設有公螺紋、另一端設有母螺紋。
6、進一步地，所述螺旋進渣鉆頭包括承載管和若干個切削刃，切削刃設在承載管前端，切削刃處為鏤空結構，相鄰的兩個切削刃之間為進渣口，進渣口與承載管的中心孔連通；所述承載管的外表面設有2-4條ⅲ型螺旋葉片，相鄰的兩條ⅲ型螺旋葉片之間形成第三螺旋排渣通道；所述承載管的后端設有與篩孔螺旋鉆桿的公螺紋配合的內螺紋。
7、進一步地，所述螺旋鉆桿段后端連接有旋轉出渣裝置，旋轉出渣裝置后端與鉆尾集渣裝置通過滑動插接的方式連接。
8、進一步地，所述旋轉出渣裝置包括殼體，所述殼體前端設有公螺紋，所述殼體前端通過螺紋與螺旋鉆桿段后端連接，所述殼體的后端內同軸插裝有出渣管，所述殼體的后端內安裝有軸承，所述出渣管前端固定在軸承的內圈中。
9、進一步地，所述鉆尾集渣裝置包括箱體，所述箱體為薄壁中空結構，箱體一側面設有向上傾斜的柔性進渣口，旋轉出渣裝置的出渣管的后端滑動插接在柔性進渣口中；箱體頂部設有與煤礦井下的瓦斯抽放管路連接的瓦斯抽采口；所述箱體的底部為漏斗型卸渣口，卸渣口處安設有可抽插的擋板，用于鉆進期間封閉箱體。
10、本專利技術的技術方案之二是一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具的使用方法，包括以下步驟：
11、步驟1：將鉆機移動至設計鉆孔位置；
12、步驟2：將螺旋鉆桿段、篩孔螺旋鉆桿段和螺旋進渣鉆頭組裝成鉆桿桿體后安裝在鉆機上；
13、步驟3：將旋轉出渣裝置安裝在螺旋鉆桿段的后端；
14、步驟4：調整鉆尾集渣裝置的位置，將鉆尾集渣裝置的柔性進渣口與旋轉出渣裝置的出渣管滑動插接，將鉆尾集渣裝置的擋板封閉卸渣口；將鉆尾集渣裝置頂部的抽采口與瓦斯抽放管路連接；
15、步驟5：調整鉆機施工角度，開啟鉆機驅動鉆桿桿體鉆進；
16、步驟6：鉆進期間，根據鉆尾集渣裝置內部積存鉆渣量及時抽出擋板卸出鉆尾集渣裝置中的鉆渣，然后插入擋板后繼續進行鉆進。
17、與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：
18、(1)使用本專利技術的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具在煤(巖)層中進行仰孔鉆進時，鉆桿外部的鉆渣一部分通過鉆桿外表葉片的螺旋輸送作用向外排出，另一部分會通過螺旋進渣鉆頭前段的進渣口以及篩孔螺旋鉆桿表面的進渣孔進入鉆桿中心的泄氣排渣通道，進入泄氣排渣通道的鉆渣在重力向下分力的作用下沿鉆桿內孔向外排出，鉆桿的旋轉會減小鉆渣與鉆桿內孔壁面之間的阻力，使下滑速度加快；鉆孔內部的瓦斯可通過螺旋進渣鉆頭的進渣口以及篩孔螺旋鉆桿上的眾多進渣孔進入鉆桿中心的泄氣排渣通道，直連鉆孔外部，可有效解決孔內瓦斯異常涌出導致的噴孔以及因鉆孔坍塌堵塞導引發的噴孔。
19、(2)組合式螺旋鉆具的螺旋進渣鉆頭和篩孔螺旋鉆桿均具有進渣卸壓的功能，可以大幅降低鉆桿的旋轉阻力，在鉆機扭矩一定的情況下有利于提高軟煤層鉆孔的鉆進深度，進而提高鉆孔瓦斯抽采的效果。
20、(3)組合式螺旋鉆具的除了具有螺旋葉片螺旋排渣的功能外，還充分發揮了重力輔助排渣的功能，可極大地提高軟煤層仰孔鉆進時的排渣效率，進而提高鉆進效率。
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1.一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，包括在傾斜向上鉆孔中布置的鉆桿桿體和用于驅動鉆桿桿體鉆進的鉆機(6)，其特征在于：所述鉆桿桿體包括螺旋進渣鉆頭(1)、連接在螺旋進渣鉆頭(1)后端的篩孔螺旋鉆桿段(2)和連接在篩孔螺旋鉆桿段(2)后端的螺旋鉆桿段(3)；所述螺旋進渣鉆頭(1)、篩孔螺旋鉆桿段(2)和螺旋鉆桿段(3)的外表面均設有2-4條連續型螺旋葉片，相鄰的兩條螺旋葉片之間形成螺旋排渣通道；所述螺旋進渣鉆頭(1)、篩孔螺旋鉆桿段(2)和螺旋鉆桿段(3)的內孔為等直徑的圓形泄氣排渣通道；所述螺旋進渣鉆頭(1)上設有若干進渣口，所述篩孔螺旋鉆桿段(2)的螺旋排渣通道上設有若干個徑向進渣孔，所述進渣口和進渣孔均與泄氣排渣通道連通。
2.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述篩孔螺旋鉆桿段(2)由若干根篩孔螺旋鉆桿組成，每根所述篩孔螺旋鉆桿的外表面設有2-4條I型螺旋葉片(21)，相鄰的兩條I型螺旋葉片(21)之間形成第一螺旋排渣通道，篩孔螺旋鉆桿第一螺旋排渣通道之間開設有多個徑向進渣孔(22)，所述進渣孔(22)與篩孔螺旋鉆桿
3.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述螺旋鉆桿段(3)由若干根螺旋鉆桿組成，每根所述螺旋鉆桿外表面設有2-4條Ⅱ型螺旋葉片(31)，相鄰的兩條Ⅱ型螺旋葉片(31)之間形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋鉆桿的中心為圓形泄氣排渣通道；每根所述螺旋鉆桿一端設有公螺紋、另一端設有母螺紋。
4.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述螺旋進渣鉆頭(1)包括承載管(12)和若干個切削刃(11)，切削刃(11)設在承載管(12)前端，切削刃(11)處為鏤空結構，相鄰的兩個切削刃(11)之間為進渣口(14)，進渣口(14)與承載管(12)的中心孔連通；所述承載管(12)的外表面設有2-4條Ⅲ型螺旋葉片(13)，相鄰的兩條Ⅲ型螺旋葉片(13)之間形成第三螺旋排渣通道；所述承載管的后端設有與篩孔螺旋鉆桿的公螺紋配合的內螺紋。
5.根據權利要求1-4任一所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述螺旋鉆桿段(3)后端連接有旋轉出渣裝置(4)，旋轉出渣裝置(4)后端與鉆尾集渣裝置(5)通過滑動插接的方式連接。
6.根據權利要求5所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述旋轉出渣裝置(4)包括殼體(41)，所述殼體(41)前端設有公螺紋，所述殼體(41)前端通過螺紋與螺旋鉆桿段(3)后端連接，所述殼體(41)的后端內同軸插裝有出渣管(42)，所述殼體(41)的后端內安裝有軸承(43)，所述出渣管(42)前端固定在軸承(43)的內圈中。
7.根據權利要求6所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述鉆尾集渣裝置(5)包括箱體(51)，所述箱體(51)為薄壁中空結構，箱體(51)一側面設有向上傾斜的柔性進渣口(52)，旋轉出渣裝置(4)的出渣管(42)的后端滑動插接在柔性進渣口(52)中；箱體(51)頂部設有與煤礦井下的瓦斯抽放管路連接的瓦斯抽采口(54)；所述箱體(51)的底部為漏斗型卸渣口，卸渣口處安設有可抽插的擋板(55)，用于鉆進期間封閉箱體。
8.一種如權利要求7所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，包括在傾斜向上鉆孔中布置的鉆桿桿體和用于驅動鉆桿桿體鉆進的鉆機(6)，其特征在于：所述鉆桿桿體包括螺旋進渣鉆頭(1)、連接在螺旋進渣鉆頭(1)后端的篩孔螺旋鉆桿段(2)和連接在篩孔螺旋鉆桿段(2)后端的螺旋鉆桿段(3)；所述螺旋進渣鉆頭(1)、篩孔螺旋鉆桿段(2)和螺旋鉆桿段(3)的外表面均設有2-4條連續型螺旋葉片，相鄰的兩條螺旋葉片之間形成螺旋排渣通道；所述螺旋進渣鉆頭(1)、篩孔螺旋鉆桿段(2)和螺旋鉆桿段(3)的內孔為等直徑的圓形泄氣排渣通道；所述螺旋進渣鉆頭(1)上設有若干進渣口，所述篩孔螺旋鉆桿段(2)的螺旋排渣通道上設有若干個徑向進渣孔，所述進渣口和進渣孔均與泄氣排渣通道連通。
2.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述篩孔螺旋鉆桿段(2)由若干根篩孔螺旋鉆桿組成，每根所述篩孔螺旋鉆桿的外表面設有2-4條i型螺旋葉片(21)，相鄰的兩條i型螺旋葉片(21)之間形成第一螺旋排渣通道，篩孔螺旋鉆桿第一螺旋排渣通道之間開設有多個徑向進渣孔(22)，所述進渣孔(22)與篩孔螺旋鉆桿中心的圓形泄氣排渣通道(23)連通；所述篩孔螺旋鉆桿一端設有公螺紋、另一端設有母螺紋。
3.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述螺旋鉆桿段(3)由若干根螺旋鉆桿組成，每根所述螺旋鉆桿外表面設有2-4條ⅱ型螺旋葉片(31)，相鄰的兩條ⅱ型螺旋葉片(31)之間形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋鉆桿的中心為圓形泄氣排渣通道；每根所述螺旋鉆桿一端設有公螺紋、另一端設有母螺紋。
4.根據權利要求1所述的用于仰孔鉆進的泄壓防噴組合式螺旋鉆具，其特征在于：所述螺旋進渣鉆頭...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁立培，劉梓，戶燕會，董營，淮鵬，馬明星，王剛，孟令瑤，
申請(專利權)人：河南工業職業技術學院，
類型：發明
國別省市：
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