[发明专利]高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿井安全开采技术，尤其涉及一种高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置。

背景技术

煤炭是我国重要的基础产业，长期以来，煤炭在我国一次能源生产和消费构成中均占2/3以上，但煤矿安全形式严峻。我国煤炭95％以上为井工开采，由于煤炭赋存的地质条件复杂多变，煤层瓦斯赋存含量普遍较高，现在开采的矿井30％以上都是高瓦斯矿井。建国以来，一次死亡百人以上的事故共发生23起，其中瓦斯(或者瓦斯煤尘)爆炸事故发生21起，占91.3％。瓦斯是一种以吸附和游离两种状态存在于煤层和煤系地层中，开采时会向采掘空间涌出，瓦斯具有燃烧、爆炸性质，当与空气或氧气混合并达到一定浓度后，一旦遇到一定强度诱发能量的作用，即可发生燃烧、爆炸。目前国内外煤矿瓦斯治理的主要手段是通过井下瓦斯抽采钻孔来实现。井下瓦斯抽采钻孔主要包括本煤层钻孔、高位钻孔和穿层钻孔，其中本煤层瓦斯抽采钻孔是煤矿瓦斯抽采应用最广的钻孔类型。由于穿层钻孔的有效煤孔段往往仅占整个钻孔的一小部分，所以瓦斯抽放效率较低。而本煤层钻孔一般都是在煤层中钻进，相比于其他方法，呈几何倍数地增大了煤层暴露面积，大大提高了瓦斯抽放效率。

目前，松软突出煤层顺层钻孔的高效成孔技术一直是制约我国煤矿井下瓦斯抽采的难题。松软突出煤层由于煤层松散破碎、硬度很低，采用常规钻进技术与装备施钻时极易发生垮孔、塌孔等突发情况，从而引起卡钻、抱钻甚至埋钻事故的发生。因此，在松软突出煤层进行本煤层钻孔普遍存在施工深度浅、成孔困难、成孔率低等问题。如大淑村矿属于高应力松软煤层，因此在钻进过程中经常有埋钻、夹钻和抱钻现象的发生，钻进不长距离就发生抱钻、顶钻事故，导致钻进效率低，达不到设计孔深，从而严重制约着瓦斯抽采的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在高应力松软突出厚煤层中进行大直径钻孔，并能解决钻进过程中埋钻、夹钻、喷孔、卡钻和抱钻现象发生的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置，包括钻车、钻杆，所述钻杆的横截面为三棱状。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置，由于钻杆的横截面为三棱状，可以在高应力松软突出厚煤层中进行大直径钻孔，并能解决钻进过程中埋钻、夹钻、喷孔、卡钻和抱钻现象的发生。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置的钻孔状态示意图；

图2为本发明实施例中钻杆的截面结构示意图；

图3为本发明实施例中钻杆的凹槽示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置，其较佳的具体实施方式是：

包括钻车、钻杆，所述钻杆的横截面为三棱状。

所述钻杆的侧壁两道弧形凹槽，所述弧形凹槽沿所述钻杆的表面螺旋状上升。

所述钻杆的外接圆的直径大于或等于100mm。

所述钻车设有钻杆的变量驱动系统。

所述钻车设有液压马达驱动履带行走装置。

所述的钻车设有钻杆自动装卸装置。

该钻孔装置在钻孔施工时采用风力排粉，所述弧形凹槽在旋转时形成排粉通道。

本发明的高应力松软突出厚煤层大直径钻孔装置，可以在高应力松软突出厚煤层中进行大直径钻孔，解决在煤层松软透气性低条件下，抽采钻孔实施困难，钻孔深度不够，钻进过程中埋钻、夹钻、喷孔、卡钻和抱钻现象的发生的技术难题。

具体实施例：

如图1、图2、图3所示，本发明首先对松软煤层特点分析，研制双弧凹槽三棱钻杆，再对不同直径双弧凹槽三棱钻杆的进行受力分析，确定不同直径双弧凹槽三棱钻杆所需扭矩，然后根据扭矩选取钻车，最后利用所选双弧凹槽三棱钻杆和钻车配合使用完成松软煤层的大直径钻孔。

所述的大扭矩新型钻车选用液压马达驱动履带和钻具，并采用了变量系统，空载转速快，随负载变化转速降低扭矩逐步加大。

所述的大直径三棱钻杆为双弧凹槽三棱钻杆。

所述的双弧凹槽三棱钻杆的六个面为弧形结构，钻杆体的横截面圆弧形的弧线长度大于钻机卡瓦之间张开的间隙，小于钻机卡瓦的弧线宽度。同时在钻杆上刻有螺旋型凹槽，在旋转时形成排粉通道，更利于风力强排煤粉。钻孔施工时采用风力排粉。

所述的钻车可以实现对双弧凹槽三棱钻杆的自动装卸。