提鉆擴孔用鉆具及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種提鉆擴孔用鉆具及其施工方法，實現提鉆作業和擴孔作業同步進tx，以提尚擴孔效率，解決鉆孔偏斜冋題。
【背景技術】
[0002]煤炭在我國能源消費中所占的比例，居高不下，特別是市場化后，煤炭行業得到了迅速發展，與之相應的煤礦安全問題也越來越受到重視。在煤礦開采過程中，為提高瓦斯抽采效率、施工通風孔等，均需要較大直徑的鉆孔，以滿足生產需要。但受井下條件限制，一次完成大直徑鉆孔施工存在困難，目前采用多級擴孔的施工方法，即施工小直徑先導孔后，提出鉆桿，然后換成擴孔鉆頭和鉆桿，進行擴孔作業，該施工方法存在輔助鉆進時間長，成孔效率低，且極易發生鉆孔偏斜，保直性差，影響后續下管作業等。
[0003]在現有技術中，一種方法包含如下步驟:步驟1、采用小鉆頭施工先導孔，完成先導孔后，將鉆桿、鉆頭提出孔外。步驟2、將擴孔鉆頭連接鉆桿，進行擴孔鉆進；這種方法存在如下缺點:提下鉆兩次，施工周期長；擴孔時，容易偏離原來的鉆孔軌跡。
[0004]另一種回拉擴孔工藝包含如下步驟:步驟1、采用小鉆頭施工先導孔，完成先導孔后，將鉆桿、鉆頭提出孔外。步驟2、將鉆桿下入孔內，直至穿出鉆孔，工人將回拉擴孔鉆頭接到鉆桿上，采用回拉方式擴孔。該方法的優點是擴孔時鉆孔比較直，缺點是，提下鉆兩次，并且要求兩端都要有巷道，能進人，才能采用該工藝。
[0005]為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種提鉆擴孔用鉆具及其施工方法，以克服上述缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題在于:針對煤礦井下多級擴孔施工時，存在成孔效率低，鉆孔偏斜嚴重等難題，提供一種解決的鉆具及方法。
[0007]為解決上述問題，本發明公開了一種提鉆擴孔用鉆具，包括依次順序連接的扶正短節、增擴裝置和先導鉆頭，其特征在于:
[0008]所述先導鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴裝置的容納凹槽內，所述增擴裝置的后端連接于扶正短節的前端，其中部設有多個切削部件，各切削部件設有切削齒，所述多個切削部件在鉆孔時收入增擴裝置內，在擴孔時能擴開并通過切削齒進行擴孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進行提鉆擴孔的操作。
[0009]其中:所述扶正短節的最大外徑等于或稍小于先導鉆頭的外徑，且扶正短節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:所述扶正短節的外緣設有多條螺旋凸起。
[0012]其中:所述扶正短節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個且等距間隔排列，所述切削部件的前端鉸接于增擴裝置的內部，一直桿可滑動的設置于增擴裝置的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個中間桿的一端，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合金、PDC形成。
[0015]還公開了如上所述的提鉆擴孔用鉆具的施工方法，能應用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴孔，該施工方法包含以下步驟實現:
[0016]a.將扶正短節、增擴裝置和先導鉆頭依次連接后，采用回轉工藝，施工先導孔；
[0017]b.先導孔施工完成后，提鉆之前將增擴裝置上的切削部件打開，實現提鉆作業和擴孔作業同步進行。
[0018]通過上述結構可知，本發明的提鉆擴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和擴孔作業同步進行，可減少鉆進輔助時間，大幅度提高擴孔施工效率，降低工人勞動強度；
[0020](2)提鉆擴孔時，擴孔軌跡和先導孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問題；
[0021](3)提下鉆僅需一次，即可完成擴孔鉆進，另一端不需要掘進巷道，也不需要人進去連接鉆頭；
[0022](4)鉆孔直，施工速度快，勞動強度低。
[0023]本發明的詳細內容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【附圖說明】
[0024]圖1顯示了本發明的提鉆擴孔用鉆具及其先導孔施工示意圖。
[0025]圖2顯示了本發明的提鉆擴孔用鉆具及提鉆擴孔作業示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參見圖1和2，顯示了本發明的提鉆擴孔用鉆具及其施工方法。
[0027]所述提鉆擴孔用鉆具包括依次順序連接的扶正短節1、增擴裝置2和先導鉆頭3，所述先導鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴裝置2的容納凹槽內，所述增擴裝置2的后端連接于扶正短節1的前端，其中部設有多個切削部件4，各切削部件4設有切削齒5，所述多個切削部件4在鉆孔時收入增擴裝置2內，在擴孔時能擴開并通過切削齒5進行擴孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進行提鉆擴孔的操作。
[0028]其中，所述扶正短節1的最大外徑等于或稍小于先導鉆頭3的外徑，且扶正短節1的最大外徑小于鉆削頭的外徑，兩者之間的差值可根據需要進行，以提供扶正并導向，優選的是，兩者之間的差值可為2-5cm，優選為2.5-3cm,以提供更好的扶正效果。
[0029]其中，所述扶正短節1的外緣可設有多條如圖所示的螺旋凸起，也可設有多個直槽等扶正結構，當然螺旋凸起的效果為佳，在扶正過程中，多條間隔排列且等螺距的螺旋凸起在旋轉時形成更好的導向力。
[0030]可選的是，所述扶正短節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優選為2-4個且等距間隔排列，在先導孔施工時，切削部件4閉合，閉合方式可采用彈簧、限位銷等方式；提鉆擴孔時，切削部件4張開，張開方式可采用液壓、彈簧等方式，在圖實施例中，采用了杠桿結構，在該實施例中，所述切削部件4的前端鉸接于增擴裝置2的內部，一直桿可滑動的設置于增擴裝置2的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個中間桿的一端，各中間桿的另一端鉸接于切削部件4的中部，由此，通過滑動直桿在中心通孔內的前后滑動，可實現各切削部件4的收入和張開，優選的是，所述直桿可通過液壓、氣壓等驅動，也可采用直線電機進行直接驅動，這種杠桿模式結構非常簡單，維護為便捷，極具實用性能。
[0032]所述切削部件4上固定的切削齒5可選用硬質合金、PDC等材質形成。
[0033]其中，本發明還涉及一種提鉆擴孔用鉆具的施工方法，能有效應用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴孔，該施工方法包含以下步驟實現:
[0034]a.將扶正短節1、增擴裝置2和先導鉆頭3依次連接后，采用回轉工藝，施工先導孔；
[0035]b.先導孔施工完成后，提鉆之前將增擴裝置2上的切削部件4打開，實現提鉆作業和擴孔作業同步進行。
[0036]上述的大直徑近水平鉆孔提鉆擴孔的快速施工方法，其特征在于:可采用水、風等介質進行正循環工藝鉆進，當孔徑較大時，也可以采用反循環鉆進工藝。如果水、風量等不能滿足排渣要求時，可在擴孔作業完成后，下入小直徑螺旋鉆桿進行排渣。
[0037]通過上述結構可知，本發明的優點在于:
[0038](1)將鉆孔施工中的提鉆作業和擴孔作業同步進行，可減少鉆進輔助時間，大幅度提高擴孔施工效率，降低工人勞動強度；
[0039](2)提鉆擴孔時，擴孔軌跡和先導孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問題；
[0040](3)提下鉆僅需一次，即可完成擴孔鉆進，另一端不需要掘進巷道，也不需要人進去連接鉆頭；
[0041](4)鉆孔直，施工速度快，勞動強度低。
[0042]顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發明的公開內容、應用或使用。雖然已經在實施例中描述過并且在附圖中描述了實施例，但本發明不限制由附圖示例和在實施例中描述的作為目前認為的最佳模式以實施本發明的教導的特定例子，本發明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權利要求的任何實施例。
【主權項】
1.一種提鉆擴孔用鉆具，包括依次順序連接的扶正短節、增擴裝置和先導鉆頭，其特征在于: 所述先導鉆頭的前端為鉆削頭，后端連接于增擴裝置的容納凹槽內，所述增擴裝置的后端連接于扶正短節的前端，其中部設有多個切削部件，各切削部件設有切削齒，所述多個切削部件在施工先導鉆孔時收入增擴裝置內，在擴孔時能擴開并通過切削齒進行擴孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進行提鉆擴孔的操作。2.如權利要求1所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節的最大外徑等于或稍小于先導鉆頭的外徑，且扶正短節的最大外徑小于鉆削頭的外徑，兩者之間的差值可為 2_5cm03.如權利要求2所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:扶正短節的最大外徑和鉆削頭的外徑之間的差值為2.5-3cm。4.如權利要求1-3中任一項所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節的外緣設有多條螺旋凸起。5.如權利要求1-3中任一項所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:所述扶正短節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.如權利要求1所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:所述切削部件2-4個且等距間隔排列，所述切削部件的前端鉸接于增擴裝置的內部，一直桿可滑動的設置于增擴裝置的中心通孔，所述直桿的前端分別鉸接于多個中間桿的一端，各中間桿的另一端鉸接于切削部件的中部。7.如權利要求6所述的提鉆擴孔用鉆具，其特征在于:所述切削部件上固定的切削齒選用硬質合金、PDC形成。8.如權利要求1-7中所述的提鉆擴孔用鉆具的施工方法，能應用于煤礦井下大直徑近水平鉆孔的提鉆擴孔，該施工方法包含以下步驟實現: a.將扶正短節、增擴裝置和先導鉆頭依次連接后，采用回轉工藝，施工先導孔； b.先導孔施工完成后，提鉆之前將增擴裝置上的切削部件打開，實現提鉆作業和擴孔作業同步進行。
【專利摘要】一種提鉆擴孔用鉆具及其施工方法，該鉆具包括扶正短節、增擴裝置和先導鉆頭，所述先導鉆頭后端連接于增擴裝置，所述增擴裝置的后端連接于扶正短節的前端，其中部設有多個切削部件，各切削部件設有切削齒，所述多個切削部件在鉆孔時收入增擴裝置內，在擴孔時能擴開并通過切削齒進行擴孔操作，從而該鉆具能方便快捷的進行提鉆擴孔的操作，該施工方法采用回轉工藝施工先導孔，先導孔施工完成后，在提鉆之前將增擴裝置上的切削部件打開，實現提鉆作業和擴孔作業同步進行；由此，本發明的提鉆作業和擴孔作業同步進行，可減少鉆進輔助時間，大幅度提高擴孔施工效率，降低工人勞動強度，且擴孔軌跡和先導孔軌跡一致性較高，解決了鉆孔偏斜問題。
【IPC分類】E21B7/28, E21B10/32, E21B17/10
【公開號】CN105370209
【申請號】CN201510836255
【發明人】王傳留, 孫榮軍, 張獻振, 高曉亮, 田宏杰, 董萌萌, 許超, 路前海
【申請人】中煤科工集團西安研究院有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月26日