【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于煤礦井下鉆進領域，涉及一種擴孔鉆具，具體是一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合與成孔方法。
技術介紹
1、煤礦井下鉆孔工程中，瓦斯治理、水害防治類鉆孔絕大部分都需要下孔口管封固、以滿足鉆進過程中孔內瓦斯、涌水控制及后續負壓抽采、疏放水、高壓注漿等需求。對于多分支定向長鉆孔，通常需要鉆前下管封孔(即在實施隨鉆測量定向鉆進之前，先施工封孔段，下入一定長度的套管并封固，合格后再實施定向鉆進作業)，且下管封孔的質量對鉆孔的安全施工和高效使用十分重要，一方面是定向鉆進過程中能夠防控瓦斯、地層水異常涌出，確保施工安全的基本措施，另一方面也是充分發揮定向孔功能、達到預期工程目的的基本前提條件。
2、煤礦井下各類鉆孔通?；诓煌墓こ棠康亩O計不同的開孔方向，在剖面上，封孔段的姿態可分為近水平、上仰、下斜三種典型形式，與絕大多數地面孔的封孔段豎直向下不同，煤礦井下鉆孔封孔段的特殊姿態使得其成孔質量對下管作業的難易程度影響極大。目前，煤礦井下常規大直徑孔、定向鉆孔封孔段主要采取“先導孔鉆進+多級擴孔鉆進”的工藝方法進行施工，該方法具有合理性：先施工小直徑先導孔有利于實現保直鉆進，后進行多級擴孔降低了對鉆機設備能力的要求、可達到利用小型機具設備成大直徑鉆孔的目的。
3、隨著煤礦井下常規回轉鉆進、定向鉆進技術裝備配套不斷完善，自動化、智能化水平不斷提升，施工直徑超過200mm的大直徑、深鉆孔不斷增多，一次定向鉆進直徑200mm長鉆孔的技術裝備已日臻完善、開始規模化推廣應用，最大擴孔直徑超過了300mm；常規大直徑鉆
技術實現思路
1、針對現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于，提供一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合與成孔方法，以解決現有大直徑孔段多級擴孔鉆具組合復雜，更換鉆具工作量大、效率低的技術問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案予以實現：
3、一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，包括依次相連的擴孔鉆頭、多個鉆桿和送水器，部分相鄰的鉆桿之間設置有扶正器，其特征在于，所述擴孔鉆頭包括滑動軸，所述滑動軸的中部可移動套設有輔助鉆頭體，所述滑動軸的軸向后端套設有限位短節，所述滑動軸的軸向前端套設有擴孔鉆頭主體，所述擴孔鉆頭主體的軸向前端套設有固定套，所述固定套內設置有球頭鉸接軸的軸向后端，所述球頭鉸接軸的軸向前端設置有導向短節；
4、所述固定套的軸向前端面均勻開設有多個u型槽，所述固定套的內腔為相連通的球面腔和錐面腔；
5、所述擴孔鉆頭主體包括本體，所述本體的軸向前端面上均勻設置有多個棱翼，每個所述棱翼的前端面上設置有不同圈徑焊裝pdc復合片，相鄰棱翼之間形成沿軸向分布的導流槽，所述本體的中部設置有球窩，所述本體的軸向后端設置有與所述球窩連通的封堵球座，所述封堵球座的內壁上開設有沿周向均勻分布的孔底流道，所述孔底流道包括相連通且沿周向均勻分布的徑向孔和軸向孔，所述軸向孔與擴孔鉆頭主體的外部連通；
6、所述滑動軸包括第一圓筒，所述第一圓筒的外壁上沿周向等間距設置有多個導向鍵，所述導向鍵上開設有深度不同且連通的第一通流槽和第二通流槽，所述第二通流槽中設置有徑向流道，所述徑向流道連通第一圓筒的內腔、第一通流槽和第二通流槽；
7、所述輔助鉆頭體包括第二圓筒，所述第二圓筒外壁的軸向前端均勻設置有輔助棱翼，所述輔助棱翼與擴孔鉆頭主體的導流槽周向上一一對應，所述輔助棱翼的軸向后端設置有硬質合金切削齒；
8、所述輔助棱翼的周向寬度大于擴孔鉆頭主體上導流槽的寬度，所述輔助導流槽的周向寬度小于擴孔鉆頭主體上棱翼的寬度；
9、所述第二圓筒的內壁上沿周向等間距設置有多個導向鍵槽，多個所述導向鍵槽與滑動軸外壁上的多個導向鍵一一對應配合；所述第二圓筒的內壁上開設有連通槽，所述連通槽與所述導向鍵槽連通；
10、所述第二圓筒的內壁的軸向后端開設有滑動空腔，所述滑動空腔的側壁上沿周向均勻開設有多個液流孔。
11、本專利技術還包括以下技術特征：
12、所述扶正器包括相連的前桿體和后桿體；所述前桿體和后桿體的連接處套設有多個扶正翼，多個所述扶正翼圍成一個圓筒。
13、所述前桿體包括安裝桿體，所述安裝桿體的外壁上沿周向相間布設有多個燕尾槽和多個矩形槽，所述安裝桿體的外壁上開設有第三安裝槽，所述第三安裝槽與所述燕尾槽和多個矩形槽均垂直且連通；所述前桿體的內部開設有中心流道；
14、所述后桿體包括沿軸向相連的連接加持段和限位圓臺，所述連接加持段外徑與鉆桿相同的圓柱面，限位圓臺的外徑與前桿體的安裝桿體外徑相同；后桿體的內部開設有中心通道；
15、每個所述扶正翼的內壁的周向兩端分別設置有一個直筋板，所述直筋板位于所述矩形槽中，所述扶正翼的內壁的中部設置有燕尾筋板，所述燕尾筋板位于所述燕尾槽中，所述燕尾筋板上開設有限位槽，所述限位槽中設置有限位塊。
16、所述限位槽中開設有鎖定孔；所述限位塊上開設有限位孔，所述限位孔與所述鎖定孔中共同設置有螺栓。
17、所述限位塊包括矩形塊和扇形塊，所述矩形塊與扶正翼上的限位槽配合；所述扇形塊與前桿體上的第三安裝槽配合。
18、所述第一圓筒的外壁呈沿軸向直徑增大的臺階狀，且所述第一圓筒的軸向后端的外壁呈錐形。
19、所述擴孔鉆頭主體的棱翼的軸向后端面開設有錐面，所述輔助鉆頭體的輔助棱翼的軸向前端面開設有與棱翼的軸向后端面角度相同的錐面。
20、所述扶正翼上開設有多個窗口。
21、一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合的成孔方法，基于所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，具體包括以下步驟：
22、步驟1，利用小直徑鉆頭、鉆桿施工先導孔至設計深度，依次退出鉆桿和小直徑鉆頭；
23、步驟2，將擴孔鉆頭的導向短節下入步驟1得到的先導孔內，啟動泥漿泵，高壓水通過管路進入送水器，高壓水到達孔底后冷卻pdc復合片，并攜帶鉆渣屑返出鉆孔；
24、步驟3，擴孔至一定深度后，觀察孔口返渣情況，進行局部孔段提鉆機械排渣；
25、所述局部孔段提鉆機械排渣為采用輔本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，包括依次相連的擴孔鉆頭(1)、多個鉆桿(3)和送水器(4)，部分相鄰的鉆桿(3)之間設置有扶正器(2)，其特征在于，所述擴孔鉆頭(1)包括滑動軸(105)，所述滑動軸(105)的中部可移動套設有輔助鉆頭體(106)，所述滑動軸(105)的軸向后端套設有限位短節(107)，所述滑動軸(105)的軸向前端套設有擴孔鉆頭主體(104)，所述擴孔鉆頭主體(104)的軸向前端套設有固定套(103)，所述固定套(103)內設置有球頭鉸接軸(102)的軸向后端，所述球頭鉸接軸(102)的軸向前端設置有導向短節(101)；
2.如權利要求1所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述扶正器(2)包括相連的前桿體(201)和后桿體(202)；所述前桿體(201)和后桿體(202)的連接處套設有多個扶正翼(202)，多個所述扶正翼(202)圍成一個圓筒。
3.如權利要求2所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述前桿體(201)包括安裝桿體(2011)，所述安裝桿體(2011)的外壁上沿周向相間布設有多個燕尾槽(201
4.如權利要求3述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述限位槽(2023)中開設有鎖定孔(2026)；所述限位塊(204)上開設有限位孔(2043)，所述限位孔(2043)與所述鎖定孔(2026)中共同設置有螺栓(203)。
5.如權利要求3所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述限位塊(204)包括矩形塊(2041)和扇形塊(2042)，所述矩形塊(2041)與扶正翼(202)上的限位槽(2023)配合；所述扇形塊(2042)與前桿體(201)上的第三安裝槽(2015)配合。
6.如權利要求1所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述第一圓筒(1056)的外壁呈沿軸向直徑增大的臺階狀，且所述第一圓筒(1056)的軸向后端的外壁呈錐形。
7.如權利要求1所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述擴孔鉆頭主體(104)的棱翼1041的軸向后端面開設有錐面，所述輔助鉆頭體(106)的輔助棱翼(1061)的軸向前端面開設有與棱翼1041的軸向后端面角度相同的錐面。
8.如權利要求1所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述扶正翼(202)上開設有多個窗口(2022)。
9.一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合的成孔方法，其特征在于，基于權利要求1～8任一項所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，具體包括以下步驟：
10.如權利要求9所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合的成孔方法，其特征在于，還包括：每間隔一定距離在孔內鉆桿上加接扶正器，送入孔內繼續擴孔鉆進。
...【技術特征摘要】
1.一種煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，包括依次相連的擴孔鉆頭(1)、多個鉆桿(3)和送水器(4)，部分相鄰的鉆桿(3)之間設置有扶正器(2)，其特征在于，所述擴孔鉆頭(1)包括滑動軸(105)，所述滑動軸(105)的中部可移動套設有輔助鉆頭體(106)，所述滑動軸(105)的軸向后端套設有限位短節(107)，所述滑動軸(105)的軸向前端套設有擴孔鉆頭主體(104)，所述擴孔鉆頭主體(104)的軸向前端套設有固定套(103)，所述固定套(103)內設置有球頭鉸接軸(102)的軸向后端，所述球頭鉸接軸(102)的軸向前端設置有導向短節(101)；
2.如權利要求1所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述扶正器(2)包括相連的前桿體(201)和后桿體(202)；所述前桿體(201)和后桿體(202)的連接處套設有多個扶正翼(202)，多個所述扶正翼(202)圍成一個圓筒。
3.如權利要求2所述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述前桿體(201)包括安裝桿體(2011)，所述安裝桿體(2011)的外壁上沿周向相間布設有多個燕尾槽(2012)和多個矩形槽(2013)，所述安裝桿體(2011)的外壁上開設有第三安裝槽(2015)，所述第三安裝槽(2015)與所述燕尾槽(2012)和多個矩形槽(2013)均垂直且連通；所述前桿體(201)的內部開設有中心流道(2014)；
4.如權利要求3述煤礦井下大直徑孔段擴孔鉆具組合，其特征在于，所述限位槽(...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉建林，李泉新，王明仲，趙建國，袁益平，方俊，余富佳，張彥虎，
申請(專利權)人：中煤科工西安研究院集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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