松软破碎煤层钻孔扩孔装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106837179A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710203007.7(22)申请日2017.03.30(71)申请人河南理工大学地址454000河南省焦作市高新区世纪大道2001号(72)发明人向道辉冯浩人王晓博张晓辉赵明利吴帮福赵波高国富焦锋童景琳(74)专利代理机构郑州豫开专利代理事务所(普通合伙)41131代理人朱俊峰(51)Int.Cl.E21B7/28(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称松软破碎煤层钻孔扩孔装置(57)摘要松软破碎煤层钻孔扩孔装置，包括支架、动力驱动装置、旋转密封供水供风装置、导向支撑架、钻头连接件、护孔管、中心回流钻头、内排屑钻杆和集渣容器，护孔管套在内排屑钻杆外部，护孔管的管壁上均布有若干瓦斯排放孔。本发明在进行钻进扩孔作业的同时，对钻孔进行支撑，避免坍塌收缩，影响钻具的抽出。旋转密封供水供风装置的高压气流推动水流到达中心回流钻头处，水渣通过内排屑钻杆向外排出。本发明避免了外排屑水流破外成孔以及拔出钻头时钻头破坏成孔，可有效地解决松软破碎煤层中成孔易坍塌收缩及瓦斯不易排出的问题，提高了瓦斯抽采的质量。本发明提高了瓦斯抽采孔施工的速度，保证施工的安全性，是松软破碎煤层钻孔扩孔装置的创新。CN106837179ACN106837179A权利要求书1/1页1.松软破碎煤层钻孔扩孔装置，其特征在于：包括支架、动力驱动装置、旋转密封供水供风装置、导向支撑架、钻头连接件、护孔管、中心回流钻头、内排屑钻杆和集渣容器，护孔管套在内排屑钻杆外部，护孔管和内排屑钻杆均设置有若干根，相邻两根护孔管之间以及相邻两根内排屑钻杆之间均螺纹连接，护孔管内壁与内排屑钻杆之间形成环形通道，以钻进的方向为由后到前的方向，内排屑钻杆的后端与集渣容器连接，旋转密封供水供风装置的进水进风口与护孔管的后端连接，动力驱动装置和导向支撑架固定设置在支架上，动力驱动装置的动力输出端与内排屑钻杆传动连接，内排屑钻杆穿过并支撑在导向支撑架上，钻头连接件同轴向安装在内排屑钻杆的前端，中心回流钻头后端同轴向安装在钻头连接件的前端部，护孔管的管壁上均布有若干瓦斯排放孔。2.根据权利要求1所述的松软破碎煤层钻孔扩孔装置，其特征在于：中心回流钻头包括头部和杆部，头部的外径大于杆部的外径，头部的前端面沿圆周方向均匀设置有一圈金刚石钻孔刀片，杆部内开设有后端敞口的中心回流腔，杆部前端沿圆周方向以及头部的中心处开设有与中心回流腔连通的回流孔；钻头连接件为圆管状结构，钻头连接件后端内壁设置有与内排屑钻杆前端外壁螺纹连接的内螺纹，钻头连接件外壁由后向前依次为第一圆柱段和第二圆柱段，第二圆柱段的外径等于杆部的内径，第一圆柱段的外径等于杆部的外径，第二圆柱段与第一圆柱段的连接处具有环形台阶，第二圆柱段的前部伸入到杆部内，杆部后端与钻头连接件外壁之间设置有轴向滑动变径扩孔机构。3.根据权利要求2所述的松软破碎煤层钻孔扩孔装置，其特征在于：轴向滑动变径扩孔机构包括压缩弹簧、前连板和后连板，前连板和后连板均设置有两个，第一圆柱段的外壁关于第一圆柱段中心线对称开设有两个安装槽，每个安装槽内均固定设置有一个后连接耳，杆部的后端外壁关于杆部中心线对称固定设置有两个前连接耳，两个后连接耳和两个前连接耳位于同一平面上，后连接耳与后连板后端铰接，前连接耳与前连板前端铰接，同侧的后连板前端与前连板后端铰接，前连板外表面沿前后方向设置有金刚石扩孔刀片，压缩弹簧套装在第二圆柱段上，压缩弹簧前端和后端分别与杆部的后端面和环形台阶顶压配合；钻头连接件的第一圆柱段前侧与中心回流钻头的杆部之间设置有扭矩传递及导向结构。4.根据权利要求3所述的松软破碎煤层钻孔扩孔装置，其特征在于：扭矩传递及导向结构包括限位柱，杆部关于中心线对称开设有两道导向孔，导向孔的长度方向与杆部的中心线平行，第一圆柱段沿径向方向开设有与两道导向孔内外对应的螺孔，限位柱螺纹连接在螺孔内，限位柱两端分别位于导向孔内，限位柱的外径与导向孔的宽度相等。2CN106837179A说明书1/5页松软破碎煤层钻孔扩孔装置技术领域[0001]本发明属于煤矿瓦斯抽采钻孔施工技术领域，尤其涉及一种松软破碎煤层钻孔扩孔装置。背景技术[0002]瓦斯抽采技术是矿井瓦斯安全治理的必要保障，受煤层自身因素的影响，安全可靠的瓦斯抽采必须以成孔技术为前提。长久以来，松软破碎煤层的成孔难是一直制约其瓦斯高效抽取的主要技术难题。目前，瓦斯抽采成孔是利用钻头与钻杆接长来实现钻孔工作。而松软破碎煤层具有煤质松软、渗透性差、瓦斯压力较大等特点，导致成孔易发生收缩坍塌，从而引起煤层卡孔卡钻的问题，使钻具无法拔出，甚至在抱钻时破坏钻具性能。因