[发明专利]一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法

说明书

本发明涉及一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头，螺杆钻具的转子接头部分连接有全端面钻头，且置于排渣接头内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子驱动全端面钻头旋转切削，靠近岩心管一端的排渣接头周向设置多个排渣通道，螺杆钻具的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔，钻机将钻机的扭矩及给进载荷传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管内部，在螺杆钻具的转子驱动下，带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头的排渣通道排入环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排出孔外。

技术领域

本发明属于煤矿机械领域，涉及一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，尤其涉及一种煤矿井下岩心管保直防斜钻进装置及钻进方法。

背景技术

煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工是实现瓦斯抽采的基本技术保障，而钻孔施工质量的高低对瓦斯抽采的效果起到关键性的作用。抽采钻孔保直防斜技术是煤层瓦斯抽采的关键技术之一，但目前瓦斯抽采普通钻孔普遍存在钻孔轨迹偏斜的问题。在钻孔施工的过程中，钻孔轨迹受到方位角、倾角、煤(岩)层硬度变化、倾向变化，以及施工过程中的给进力、转速和泵量等工艺参数的影响较大，经常导致钻孔左右和上下轨迹偏差较大，甚至有些钻孔由于偏离较大，直接成为废孔；钻孔一旦发生偏斜，会使得煤层里的部分钻孔间距过大，形成瓦斯抽采空白带，无法达到防突消突的目的，影响瓦斯的抽采效果，无法有效保障煤矿的安全高效生产，因此，普通钻孔的偏斜问题是影响瓦斯抽采效果的难题之一。

目前国内外，针对钻孔偏移的问题进行了研究。现有的保直钻进技术，主要在工艺和钻具上进行了一些改进，如采用岩心管钻进，但需要反复提取岩心管，工程量大；或者利用扶正器，或者反循环，或者钻进工艺参数上变化提高保直度。但均未能有效解决普通钻孔偏斜的问题，缺乏一种高精度、适应性强、便于施工的保直防斜技术及装置，因此，有必要设计一种煤层钻孔保直防斜装置，促使偏移距离的减小，减少瓦斯抽采盲区，提高瓦斯抽采效果，保障煤矿安全高效生产。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有的保直钻机不能有效解决钻孔偏斜，精度低、适用性不强，影响瓦斯抽采效果的问题，提供一种煤矿井下岩心管保直钻进装备及钻进方法，该钻进装备能够减小轨迹偏移，减少瓦斯抽采盲区，提高瓦斯抽采效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种煤矿井下岩心管保直钻进装备，包括依次通过螺纹连成一体的钻杆、螺杆钻具、排渣接头、岩心管及岩心钻头，螺杆钻具的转子接头部分连接有全端面钻头，且置于排渣接头内部，螺杆钻具在高压切削液的作用下带动螺杆钻具的转子驱动全端面钻头旋转切削，靠近岩心管一端的排渣接头周向设置多个排渣通道，螺杆钻具的外表面和煤岩孔壁之间形成便于排渣的环腔。

本基础方案的原理在于：钻机将钻机的扭矩及给进载荷依次通过钻杆、螺杆钻具的定子、排渣接头、岩心管传递至岩心钻头，驱动岩心钻头钻取煤岩柱，煤岩柱进入岩心管内部，在螺杆钻具的转子驱动下，带动全端面钻头对岩心管内部的煤岩柱进行旋转切削，破碎后的废渣经过排渣接头的排渣通道排入环腔，在全端面钻头旋转和切削液作用下，排出孔外。

进一步，排渣接头的两端为内径大小不同的螺纹接头，内径小的一端螺纹连接螺杆钻具，内径大的一端螺纹连接岩心管。

进一步，岩心钻头的前端周向设置多个切削具。

进一步，排渣接头周侧的排渣通道呈圆形。

进一步，钻杆内设置有与螺杆钻具相通的通道。有益效果：高压切削液通过钻杆的内通道输送到螺杆钻具，驱动螺杆钻具的转子带动全端面钻头旋转，并且为岩心钻头及全端面钻头提供冲洗液和切削液。

一种煤矿井下岩心管保直钻进装备的钻进方法，包括以下步骤：