[实用新型]矿山事故井下大直径水平救援的钻孔成孔装置

说明书

技术领域

本实用新型属于矿山事故救援技术领域，具体涉及一种矿山事故井下大直径水平救援的钻孔成孔装置。

背景技术

煤矿井下事故主要包括：瓦斯事故、水灾、火灾、冒顶以及粉尘灾害等。这些灾害事故往往会造成巨大的设备及财产损失，乃至人员被困和人身伤亡。在煤矿生产过程中应采取有效措施预防井下灾害事故发生；对于已经发生的灾害事故应及时补救，尤其是在有人员被困的情况，须进行全力、及时营救，将伤亡降至最低。目前，人工救援是矿山事故救援的常规手段，并在矿山救援中占有主导地位。但在有些情况下（如：巷道坍塌、严重火灾、瓦斯突出等）救援人员无法及时到达人员被困区域实施救援，可能会导致被困人员因为缺氧、中毒、食物缺乏等原因造成身心健康受损乃至失去生命。这种情况下，可采用煤矿井下钻孔对被困人员提供给养，维持其生命，等待救援人员的到来；或者直接采用煤矿井下大直径救援钻孔将被困人员救援到井下安全区域。

钻孔救援是矿山事故救援技术的重要组成部分。煤矿井下救援钻孔是在煤矿井下救援、逃生通道被毁情况下，在煤矿井下安全区域向人员被困区施工的用于生命侦查、心理疏导、给养输送以及人员逃生的钻孔或者向灾害区事故区施工的用于灾害治理的钻孔的统称。救援钻孔根据用途不同可分为常规救援钻孔和大直径救援钻孔，常规救援钻孔是主要用于生命侦查、心理疏导、给养输送以及灾害治理的救援钻孔，这类钻孔孔径一般不大于200mm，施工难度较低，在救援中应用较多；大直径救援钻孔是向人员被困区域施工的用于人员逃生的救援钻孔，这类钻孔形成的通孔直径一般可达到500mm以上，成孔难度大，尤其是在松散破碎地层条件下，目前，煤矿井下还没有将大直径救援钻孔用于事故被困人员救援的成熟方法。

现有的可用于大直径救援钻孔成孔的工艺主要是常规回转钻进工艺，其技术特点是：先采用常规钻具施工先导孔，再采用大直径螺旋钻杆配套不同规格的扩孔钻头从小到大进行2～3次正向扩孔，最终形成大直径救援钻孔。这种钻进工艺采用的是裸孔钻进工艺，孔壁无支撑保护，仅适用于稳定地层条件下的大直径救援钻孔施工，在松散破碎地层（如：巷道塌岩体、松软破碎煤层、裂隙发育岩层等）中钻进，孔壁稳定性差，成孔难度大，无法满救援的需要；这种施工工艺的钻具配套复杂、施工步骤繁琐，导致钻孔施工工作量大、施工效率低下，从而影响救援进度；采用该钻进工艺进行大直径救援钻孔施工，岩屑往往无法完全排出钻孔，遗留在孔内的岩屑会在孔壁下缘堆积，给救援作业带来不利影响；在煤层中施工的大直径救援钻孔，煤体会向钻孔中释放瓦斯，造成钻孔内氧气缺乏，威胁安全救援。

实用新型内容

为解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种矿山事故井下大直径水平救援的钻孔成孔装置。

为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种矿山事故井下大直径水平救援的钻孔成孔装置，该装置包括：环形钻头、中心钻头、套管靴，所述环形钻头上设置有环形钻头台肩和用于旋转解锁的环形钻头螺旋锁定结构，所述中心钻头上设置有中心钻头台肩和用于旋转解锁的中心钻头螺旋锁定结构，所述中心钻头的侧壁上沿轴向方向设置有排屑槽，所述套管靴的一端套设在环形钻头上，另一端套设在中心钻头上，所述环形钻头螺旋锁定结构与中心钻头螺旋锁定结构配合连接。

上述方案中，所述中心钻头的一端与潜孔锤的一端连接，所述潜孔锤的另一端与螺旋钻杆连接。

上述方案中，所述套管靴与套设在潜孔锤、螺旋钻杆外的套管连接。

上述方案中，所述环形钻头台肩与第一套管靴台肩重合，所述套管靴上的第二套管靴台肩与所述中心钻头台肩配合。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型能够实现大直径救援钻孔一次性成孔，钻孔施工效率高，有利于加快救援进度；套管对孔壁的实时支撑和保护使得跟管钻进工艺同时适用于稳定地层条件和不稳定地层条件下大直径救援钻孔施工的需要；跟管钻进中，套管内壁形成了最理想的排渣条件，螺旋钻杆可以将岩屑完全排出，保持救援通道畅通；在煤层中施工救援钻孔时，套管可以将救援通道与煤层有效隔离，防止了煤层中瓦斯涌入救援通道，有利于救援安全。

附图说明

图1为本实用新型的环形钻头的结构图；

图2为本实用新型的中心钻头的结构图；

图3为本实用新型的套管靴的结构图；

图4为本实用新型的成孔装置连接结构图；

图5为本实用新型的成孔方法原理图；

图6为本实用新型的救援方法原理图。

具体实施方式