[发明专利]一种提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置与方法

说明书

本发明涉及一种提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置与方法，可以在磨损钻孔周围煤体突出部位的同时，排除磨损下来的煤渣，将煤层钻孔凹凸不平的表面变成光滑的表面；如果将封孔器放在该位置，必然具有很好的密封性能，并最终提高煤层瓦斯压力测定数据的准确性、瓦斯抽采浓度和煤层注水的效果。

技术领域

本发明涉及一种改善煤层钻孔孔壁粗糙度的装置，特别是关于一种提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置与方法。

背景技术

在煤矿井下，煤层瓦斯压力测定、瓦斯抽采和煤层注水等工作均需要密封钻孔，封孔器是一种常用的钻孔密封装置，其密封性能是上述工作成败的关键。

封孔器一般由钢丝网1层或多层、内壁橡胶和外表面橡胶组成；通过向封孔器内注入高压膨胀液，封孔器膨胀，其外表面的橡胶与钻孔孔壁接触，阻碍流体（包括气体和液体）渗透，实现密封功能。

在钻孔施工过程中，由于钻杆的晃动、煤质松软和钻孔周围应力集中等原因，煤层钻孔壁面往往比较粗糙，这必将影响封孔器对钻孔的密封效果。

在公开的资料文献上，有关钻孔施工的研究主要集中在提高打钻深度、预防钻孔塌孔和有效排除钻孔煤渣等方面，而关于如何提高钻孔孔壁光滑性的研究，却少有报道。

因此，为了进一步提高封孔器的密封性能，应用封孔器更加准确的测定煤层瓦斯压力、抽采出更高浓度的瓦斯和获得更好的煤层注水效果，就需要施工出孔壁光滑的钻孔；探索出一种能够提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置与方法就显得尤为迫切。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种能够提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置与方法。

解决上述技术问题的技术方案是：一种提高煤层钻孔孔壁光滑性的装置，包括钻机、钻杆、通气管、打磨装置、气体流向转换器、压风装置和电源；所述电源为钻机供电，压风装置为通气管提供高压气体；所述钻杆安装在钻机上，钻杆的前端与打磨装置密封连接；所述打磨装置包括的胶皮套，以及设于胶皮套外部的钢砂；所述通气管依次轴向穿过钻机、钻杆和打磨装置，其后端通过压风管连接压风装置，前端从打磨装置的前端伸出，其位于打磨装置内的部位安装有气体流向转换器；使用时，钻机通电转动，钻杆带动打磨装置旋转，打开压风装置，气流进入通气管，在气体流向转换器的调节下，气流产生两种流向，一种为，气流全部进入胶皮套内使其膨胀贴紧孔壁对孔壁旋转打磨；另一种为，气流从通气管前端喷入钻孔底部，胶皮套收缩，流入钻孔底部的气体将磨损的煤渣从胶皮套与钻孔孔壁之间的缝隙携带出去，将煤渣排出孔外；两种情况交替进行，对钻孔孔壁实施光滑性操作。

所述气体流向转换器包括变径钢管和常径钢管，常径钢管安装在变径钢管的两侧，变径钢管的内径大于常径钢管的内径；常径钢管与通气管的内径相同，且其两端分别与通气管连接；位于变径钢管两侧的常径钢管内分别固设支架，支架之间连接有弹簧，所述弹簧的中部连接有活塞，以气流流动方向为准，位于变径钢管后方的常径钢管管壁上设置出气孔；所述活塞在出气孔与变径钢管之间的常径钢管以及变径钢管内往复移动，实现气流在进入胶皮套和进入钻孔两种情况之间转换。

所述胶皮套为圆柱形，两端口收缩，并由端面密封；两端面的中心均设有能够使通气管穿过的通孔，两端面的外缘沿径向由内向外依次设置环形联接器和圆筒状端头，所述胶皮套的两端包裹在端头的外部并通过卡箍紧固密封，其中一端头的远端设有内螺纹，与钻杆螺纹连接；所述钻杆为麻花钻杆。

所述胶皮套的表面喷洒了钢砂，并用粘结剂粘结牢固。

所述钻杆通过联接器与电机连接，钻杆的一端设有外螺纹，另一端设有安装孔，安装孔的孔壁设有销孔，通过安装孔与联接器插接并用销钉固定。

所述通气管由安装在胶皮套内的钢管、设置在钻杆中心的轴向通气孔以及与钻机连接的空心联接器通过密封轴承连接器首尾连接而成，可防止输入的高压气体泄漏。