提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法，實(shí)現(xiàn)提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)tx，以提尚擴(kuò)孔效率，解決鉆孔偏斜冋題。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)中所占的比例，居高不下，特別是市場(chǎng)化后，煤炭行業(yè)得到了迅速發(fā)展，與之相應(yīng)的煤礦安全問(wèn)題也越來(lái)越受到重視。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，為提高瓦斯抽采效率、施工通風(fēng)孔等，均需要較大直徑的鉆孔，以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。但受井下條件限制，一次完成大直徑鉆孔施工存在困難，目前采用多級(jí)擴(kuò)孔的施工方法，即施工小直徑先導(dǎo)孔后，提出鉆桿，然后換成擴(kuò)孔鉆頭和鉆桿，進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，該施工方法存在輔助鉆進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，成孔效率低，且極易發(fā)生鉆孔偏斜，保直性差，影響后續(xù)下管作業(yè)等。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，一種方法包含如下步驟:步驟1、采用小鉆頭施工先導(dǎo)孔，完成先導(dǎo)孔后，將鉆桿、鉆頭提出孔外。步驟2、將擴(kuò)孔鉆頭連接鉆桿，進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)；這種方法存在如下缺點(diǎn):提下鉆兩次，施工周期長(zhǎng)；擴(kuò)孔時(shí)，容易偏離原來(lái)的鉆孔軌跡。
[0004]另一種回拉擴(kuò)孔工藝包含如下步驟:步驟1、采用小鉆頭施工先導(dǎo)孔，完成先導(dǎo)孔后，將鉆桿、鉆頭提出孔外。步驟2、將鉆桿下入孔內(nèi)，直至穿出鉆孔，工人將回拉擴(kuò)孔鉆頭接到鉆桿上，采用回拉方式擴(kuò)孔。該方法的優(yōu)點(diǎn)是擴(kuò)孔時(shí)鉆孔比較直，缺點(diǎn)是，提下鉆兩次，并且要求兩端都要有巷道，能進(jìn)人，才能采用該工藝。
[0005]為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過(guò)潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于:針對(duì)煤礦井下多級(jí)擴(kuò)孔施工時(shí)，存在成孔效率低，鉆孔偏斜嚴(yán)重等難題，提供一種解決的鉆具及方法。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具，包括依次順序連接的扶正短節(jié)、增擴(kuò)裝置和先導(dǎo)鉆頭，其特征在于:
[0008]所述先導(dǎo)鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴(kuò)裝置的容納凹槽內(nèi)，所述增擴(kuò)裝置的后端連接于扶正短節(jié)的前端，其中部設(shè)有多個(gè)切削部件，各切削部件設(shè)有切削齒，所述多個(gè)切削部件在鉆孔時(shí)收入增擴(kuò)裝置內(nèi)，在擴(kuò)孔時(shí)能擴(kuò)開(kāi)并通過(guò)切削齒進(jìn)行擴(kuò)孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進(jìn)行提鉆擴(kuò)孔的操作。
[0009]其中:所述扶正短節(jié)的最大外徑等于或稍小于先導(dǎo)鉆頭的外徑，且扶正短節(jié)的最大外徑小于鉆削頭的外徑，兩者之間的差值可為2-5cm。
[0010]其中:扶正短節(jié)的最大外徑和鉆削頭的外徑之間的差值為2.5_3cm。
[0011]其中:所述扶正短節(jié)的外緣設(shè)有多條螺旋凸起。
[0012]其中:所述扶正短節(jié)的外表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層為鉻合金涂層，其中所述鉻合金中含鉻量為15-18%，還含有3-8%的鉬，以提高耐磨性能。
[0013]其中:所述切削部件2-4個(gè)且等距間隔排列，所述切削部件的前端鉸接于增擴(kuò)裝置的內(nèi)部，一直桿可滑動(dòng)的設(shè)置于增擴(kuò)裝置的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個(gè)中間桿的一端，各中間桿的另一端鉸接于切削部件的中部。
[0014]其中:所述切削部件上固定的切削齒選用硬質(zhì)合金、PDC形成。
[0015]還公開(kāi)了如上所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具的施工方法，能應(yīng)用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴(kuò)孔，該施工方法包含以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0016]a.將扶正短節(jié)、增擴(kuò)裝置和先導(dǎo)鉆頭依次連接后，采用回轉(zhuǎn)工藝，施工先導(dǎo)孔；
[0017]b.先導(dǎo)孔施工完成后，提鉆之前將增擴(kuò)裝置上的切削部件打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行。
[0018]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法具有如下效果:
[0019](1)將鉆孔施工中的提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行，可減少鉆進(jìn)輔助時(shí)間，大幅度提高擴(kuò)孔施工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；
[0020](2)提鉆擴(kuò)孔時(shí)，擴(kuò)孔軌跡和先導(dǎo)孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問(wèn)題；
[0021](3)提下鉆僅需一次，即可完成擴(kuò)孔鉆進(jìn)，另一端不需要掘進(jìn)巷道，也不需要人進(jìn)去連接鉆頭；
[0022](4)鉆孔直，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
[0023]本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容可通過(guò)后述的說(shuō)明及所附圖而得到。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1顯示了本發(fā)明的提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其先導(dǎo)孔施工示意圖。
[0025]圖2顯示了本發(fā)明的提鉆擴(kuò)孔用鉆具及提鉆擴(kuò)孔作業(yè)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參見(jiàn)圖1和2，顯示了本發(fā)明的提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法。
[0027]所述提鉆擴(kuò)孔用鉆具包括依次順序連接的扶正短節(jié)1、增擴(kuò)裝置2和先導(dǎo)鉆頭3，所述先導(dǎo)鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴(kuò)裝置2的容納凹槽內(nèi)，所述增擴(kuò)裝置2的后端連接于扶正短節(jié)1的前端，其中部設(shè)有多個(gè)切削部件4，各切削部件4設(shè)有切削齒5，所述多個(gè)切削部件4在鉆孔時(shí)收入增擴(kuò)裝置2內(nèi)，在擴(kuò)孔時(shí)能擴(kuò)開(kāi)并通過(guò)切削齒5進(jìn)行擴(kuò)孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進(jìn)行提鉆擴(kuò)孔的操作。
[0028]其中，所述扶正短節(jié)1的最大外徑等于或稍小于先導(dǎo)鉆頭3的外徑，且扶正短節(jié)1的最大外徑小于鉆削頭的外徑，兩者之間的差值可根據(jù)需要進(jìn)行，以提供扶正并導(dǎo)向，優(yōu)選的是，兩者之間的差值可為2-5cm，優(yōu)選為2.5-3cm,以提供更好的扶正效果。
[0029]其中，所述扶正短節(jié)1的外緣可設(shè)有多條如圖所示的螺旋凸起，也可設(shè)有多個(gè)直槽等扶正結(jié)構(gòu)，當(dāng)然螺旋凸起的效果為佳，在扶正過(guò)程中，多條間隔排列且等螺距的螺旋凸起在旋轉(zhuǎn)時(shí)形成更好的導(dǎo)向力。
[0030]可選的是，所述扶正短節(jié)1的外表面涂覆有耐磨涂層，可選的是，所述耐磨涂層為鉻合金涂層，其中所述鉻合金中含鉻量為15-18%，還含有3-8%的鉬，以提高耐磨性能。
[0031]所述切削部件4優(yōu)選為2-4個(gè)且等距間隔排列，在先導(dǎo)孔施工時(shí)，切削部件4閉合，閉合方式可采用彈簧、限位銷(xiāo)等方式；提鉆擴(kuò)孔時(shí)，切削部件4張開(kāi)，張開(kāi)方式可采用液壓、彈簧等方式，在圖實(shí)施例中，采用了杠桿結(jié)構(gòu)，在該實(shí)施例中，所述切削部件4的前端鉸接于增擴(kuò)裝置2的內(nèi)部，一直桿可滑動(dòng)的設(shè)置于增擴(kuò)裝置2的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個(gè)中間桿的一端，各中間桿的另一端鉸接于切削部件4的中部，由此，通過(guò)滑動(dòng)直桿在中心通孔內(nèi)的前后滑動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)各切削部件4的收入和張開(kāi)，優(yōu)選的是，所述直桿可通過(guò)液壓、氣壓等驅(qū)動(dòng)，也可采用直線(xiàn)電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)，這種杠桿模式結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，維護(hù)為便捷，極具實(shí)用性能。
[0032]所述切削部件4上固定的切削齒5可選用硬質(zhì)合金、PDC等材質(zhì)形成。
[0033]其中，本發(fā)明還涉及一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具的施工方法，能有效應(yīng)用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴(kuò)孔，該施工方法包含以下步驟實(shí)現(xiàn):
[0034]a.將扶正短節(jié)1、增擴(kuò)裝置2和先導(dǎo)鉆頭3依次連接后，采用回轉(zhuǎn)工藝，施工先導(dǎo)孔；
[0035]b.先導(dǎo)孔施工完成后，提鉆之前將增擴(kuò)裝置2上的切削部件4打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行。
[0036]上述的大直徑近水平鉆孔提鉆擴(kuò)孔的快速施工方法，其特征在于:可采用水、風(fēng)等介質(zhì)進(jìn)行正循環(huán)工藝鉆進(jìn)，當(dāng)孔徑較大時(shí)，也可以采用反循環(huán)鉆進(jìn)工藝。如果水、風(fēng)量等不能滿(mǎn)足排渣要求時(shí)，可在擴(kuò)孔作業(yè)完成后，下入小直徑螺旋鉆桿進(jìn)行排渣。
[0037]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0038](1)將鉆孔施工中的提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行，可減少鉆進(jìn)輔助時(shí)間，大幅度提高擴(kuò)孔施工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度；
[0039](2)提鉆擴(kuò)孔時(shí)，擴(kuò)孔軌跡和先導(dǎo)孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問(wèn)題；
[0040](3)提下鉆僅需一次，即可完成擴(kuò)孔鉆進(jìn)，另一端不需要掘進(jìn)巷道，也不需要人進(jìn)去連接鉆頭；
[0041](4)鉆孔直，施工速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
[0042]顯而易見(jiàn)的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過(guò)并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說(shuō)明書(shū)和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具，包括依次順序連接的扶正短節(jié)、增擴(kuò)裝置和先導(dǎo)鉆頭，其特征在于: 所述先導(dǎo)鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴(kuò)裝置的容納凹槽內(nèi)，所述增擴(kuò)裝置的后端連接于扶正短節(jié)的前端，其中部設(shè)有多個(gè)切削部件，各切削部件設(shè)有切削齒，所述多個(gè)切削部件在施工先導(dǎo)鉆孔時(shí)收入增擴(kuò)裝置內(nèi)，在擴(kuò)孔時(shí)能擴(kuò)開(kāi)并通過(guò)切削齒進(jìn)行擴(kuò)孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進(jìn)行提鉆擴(kuò)孔的操作。2.如權(quán)利要求1所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節(jié)的最大外徑等于或稍小于先導(dǎo)鉆頭的外徑，且扶正短節(jié)的最大外徑小于鉆削頭的外徑，兩者之間的差值可為 2_5cm03.如權(quán)利要求2所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:扶正短節(jié)的最大外徑和鉆削頭的外徑之間的差值為2.5-3cm。4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節(jié)的外緣設(shè)有多條螺旋凸起。5.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節(jié)的外表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層為鉻合金涂層，其中所述鉻合金中含鉻量為15-18%，還含有3-8%的鉬，以提高耐磨性能。6.如權(quán)利要求1所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:所述切削部件2-4個(gè)且等距間隔排列，所述切削部件的前端鉸接于增擴(kuò)裝置的內(nèi)部，一直桿可滑動(dòng)的設(shè)置于增擴(kuò)裝置的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個(gè)中間桿的一端，各中間桿的另一端鉸接于切削部件的中部。7.如權(quán)利要求6所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具，其特征在于:所述切削部件上固定的切削齒選用硬質(zhì)合金、PDC形成。8.如權(quán)利要求1-7中所述的提鉆擴(kuò)孔用鉆具的施工方法，能應(yīng)用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴(kuò)孔，該施工方法包含以下步驟實(shí)現(xiàn): a.將扶正短節(jié)、增擴(kuò)裝置和先導(dǎo)鉆頭依次連接后，采用回轉(zhuǎn)工藝，施工先導(dǎo)孔； b.先導(dǎo)孔施工完成后，提鉆之前將增擴(kuò)裝置上的切削部件打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行。
【專(zhuān)利摘要】一種提鉆擴(kuò)孔用鉆具及其施工方法，該鉆具包括扶正短節(jié)、增擴(kuò)裝置和先導(dǎo)鉆頭，所述先導(dǎo)鉆頭后端連接于增擴(kuò)裝置，所述增擴(kuò)裝置的后端連接于扶正短節(jié)的前端，其中部設(shè)有多個(gè)切削部件，各切削部件設(shè)有切削齒，所述多個(gè)切削部件在鉆孔時(shí)收入增擴(kuò)裝置內(nèi)，在擴(kuò)孔時(shí)能擴(kuò)開(kāi)并通過(guò)切削齒進(jìn)行擴(kuò)孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進(jìn)行提鉆擴(kuò)孔的操作，該施工方法采用回轉(zhuǎn)工藝施工先導(dǎo)孔，先導(dǎo)孔施工完成后，在提鉆之前將增擴(kuò)裝置上的切削部件打開(kāi)，實(shí)現(xiàn)提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行；由此，本發(fā)明的提鉆作業(yè)和擴(kuò)孔作業(yè)同步進(jìn)行，可減少鉆進(jìn)輔助時(shí)間，大幅度提高擴(kuò)孔施工效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，且擴(kuò)孔軌跡和先導(dǎo)孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】E21B7/28, E21B10/32, E21B17/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105370209
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510836255
【發(fā)明人】王傳留, 孫榮軍, 張獻(xiàn)振, 高曉亮, 田宏杰, 董萌萌, 許超, 路前海
【申請(qǐng)人】中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日