專利名稱：提高煤礦順層深孔成孔率的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤礦作業(yè)的方法及裝置，尤其是一種提高煤礦深孔成孔率的方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，煤炭行業(yè)在對煤礦的順層進(jìn)行深孔施工時，由于鉆進(jìn)時鉆桿的絕對偏移量增大，容易導(dǎo)致施鉆時鉆孔穿出煤層，而達(dá)不到預(yù)定深度。鉆孔的偏斜、自垂首先是鉆頭鉆進(jìn)方向的改變引起的，導(dǎo)致鉆孔偏斜或自垂的另一因素是后面鉆桿的彎曲產(chǎn)生彎轉(zhuǎn)作用， 在鉆桿與鉆孔直徑相差較大時，彎轉(zhuǎn)作用表現(xiàn)更明顯。當(dāng)鉆孔出現(xiàn)偏斜、自垂時就會由于鉆孔沒有按照設(shè)計(jì)要求施工而出現(xiàn)空白帶，會給防突工作帶來嚴(yán)重隱患。而且現(xiàn)在的鉆孔方式還容易在鉆孔時出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象，由于噴孔會給生產(chǎn)帶來安全隱患，因此，施工順層深孔除了需要解決定向問題外，還需要減輕鉆孔噴孔程度?，F(xiàn)在也有一些針對鉆孔時的噴孔現(xiàn)象而開發(fā)的技術(shù)，但是，這些技術(shù)都是采用增加輔助裝置來減輕或抑制噴孔現(xiàn)象，而噴孔現(xiàn)象與鉆桿的直徑有直接關(guān)系。采用這些輔助裝置不僅增加了使用成本，而且并不能從根本上解決上述的問題，同時也難以保證使用的穩(wěn)定性，使用效果并不理想，操作也很不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種提高煤礦順層深孔成孔率的方法及裝置，它在鉆孔時的定向性好，能有效防止鉆孔偏斜及自垂，并能夠有效抑制噴孔，而且成本低廉，使用方便， 以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的提高煤礦順層深孔成孔率的方法，將鉆孔用的鉆桿加工為外徑不同的3段，使第二段鉆桿的外徑大于第一段鉆桿的外徑，第三段鉆桿的直徑大于第二段鉆桿的直徑，并在每段的鉆桿的前端部分安裝相應(yīng)尺寸的鉆頭，利用該鉆桿對煤礦順層進(jìn)行鉆孔作業(yè)，以提高煤礦順層深孔的成孔率。三級引向鉆頭，包括初級鉆桿，在初級鉆桿的桿身上設(shè)有螺旋外紋，在初級鉆桿的前端設(shè)有初級鉆頭；在初級鉆桿的末端連接有次級鉆桿，在次級鉆桿的桿身上設(shè)有螺旋外紋，在次級鉆桿的前端外側(cè)設(shè)有次級鉆頭；在次級鉆桿的末端連接有末級鉆桿，在末級鉆桿的桿身上設(shè)有螺旋外紋，在末級鉆桿的前端外側(cè)設(shè)有末級鉆頭；次級鉆桿的外徑大于初級鉆桿的外徑，末級鉆桿的外徑大于次級鉆桿的外徑。初級鉆桿的直徑為20 25mm，次級鉆桿的直徑為40 45mm，末級鉆桿的直徑為 48 52mm。初級鉆桿、次級鉆桿及末級鉆桿之間的長度比為2:2 :1。由于采用了上述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用將鉆桿加工為不同外徑的數(shù)段，并在每段鉆桿上配備相應(yīng)的鉆頭，由于鉆桿采用了分段結(jié)構(gòu)，各段鉆桿的長度都不長，因此由重力產(chǎn)生的彎曲極小，保證了各段鉆桿上的鉆頭能同軸鉆進(jìn)，極大的降低了鉆孔偏斜和自垂程度；由于各段鉆桿的外徑不同，先利用小外徑的鉆桿進(jìn)行鉆進(jìn)后，再鉆進(jìn)較大外徑的鉆桿，因此能明顯減少鉆孔過程中的噴孔現(xiàn)象的發(fā)生。本發(fā)明的方法簡單，容易實(shí)施，所采用的裝置制作成本低廉，使用方便、效果好。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施例方式提高煤礦順層深孔成孔率的方法，將鉆孔用的鉆桿加工為外徑不同的3段，使第二段鉆桿的外徑大于第一段鉆桿的外徑，第三段鉆桿的直徑大于第二段鉆桿的直徑，并在每段的鉆桿的前端部分安裝相應(yīng)尺寸的鉆頭，利用該鉆桿對煤礦順層進(jìn)行鉆孔作業(yè)，以提高煤礦順層深孔的成孔率。三級引向鉆頭，將一根外徑O1為Φ22πιπι的光鉆桿加工為表面帶有螺旋外紋的初級鉆桿1，并在初級鉆桿1的前端安裝上帶螺紋的可更換的初級鉆頭2 ；再采用外徑φ2為 42mm的光鉆桿加工成為表面帶有螺旋外紋的次級鉆桿3，在次級鉆桿3的前端的螺旋接口處焊上次級鉆頭4，將次級鉆桿3的前端與初級鉆桿1的末端同軸焊接；采用常規(guī)的螺旋鉆桿來制作末級鉆桿5，在末級鉆桿5前端的接口出焊接上末級鉆頭6，將末級鉆桿5的前端與次級鉆桿3的末端同軸焊接；初級鉆桿1、次級鉆桿3及末級鉆桿5之間的長度比為2:2 1。鉆孔的偏斜、自垂首先是鉆頭鉆進(jìn)方向的改變引起的。本發(fā)明通過保證初級鉆頭 2的定向鉆進(jìn)，也就保證了鉆孔的定向鉆進(jìn)。將鉆桿加工成三段，鉆孔主要靠初級鉆桿1進(jìn)行引向，而后兩段之間的鉆桿由于長度不長，因此由重力產(chǎn)生的彎曲極小，保證了它們的同軸鉆進(jìn)，大大降低了鉆孔偏斜和自垂程度。此外，導(dǎo)致鉆孔偏斜或自垂的另一因素是后面鉆桿的彎曲產(chǎn)生彎轉(zhuǎn)作用。在鉆桿外徑與鉆孔內(nèi)徑相差較大時，彎轉(zhuǎn)作用表現(xiàn)更明顯。為此， 本發(fā)明還設(shè)計(jì)了直徑與鉆孔接近的次級鉆頭4及末級鉆頭6，使各段鉆桿定位于鉆孔中間， 不產(chǎn)生彎曲，從而消除彎轉(zhuǎn)作用。本發(fā)明可以進(jìn)行定向鉆進(jìn)，防止偏斜、自垂現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)踐證明，小直徑鉆孔周圍應(yīng)力集中小于大直徑鉆孔，噴孔程度也明顯比大直徑鉆孔輕微。因此，本發(fā)明前端用直徑鉆孔鉆進(jìn)時一般不易噴孔，在相隔一段距離后再跟進(jìn)較大外徑鉆頭，此時該段鉆孔已部分釋放了地應(yīng)力和瓦斯，從而也不易發(fā)生噴孔。通過以上兩點(diǎn)可以看出，本發(fā)明可以有效的進(jìn)行定向鉆進(jìn)和抑制噴孔現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)實(shí)際情況，可以在前端和后端的鉆頭之間增加過渡直徑鉆頭，也可以調(diào)整各級鉆頭之間的距離，從而可以針對性的抑制噴孔現(xiàn)象的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種提高煤礦順層深孔成孔率的方法，其特征在于將鉆孔用的鉆桿加工為外徑不同的3段，使第二段鉆桿的外徑大于第一段鉆桿的外徑，第三段鉆桿的直徑大于第二段鉆桿的直徑，并在每段的鉆桿的前端部分安裝相應(yīng)尺寸的鉆頭，利用該鉆桿對煤礦順層進(jìn)行鉆孔作業(yè)，以提高煤礦順層深孔的成孔率。
2.一種三級引向鉆頭，包括初級鉆桿(1)，其特征在于在初級鉆桿(1)的桿身上設(shè)有螺旋外紋，在初級鉆桿(1)的前端設(shè)有初級鉆頭(2)；在初級鉆桿(1)的末端連接有次級鉆桿(3)，在次級鉆桿(3)的桿身上設(shè)有螺旋外紋，在次級鉆桿(3)的前端外側(cè)設(shè)有次級鉆頭 (4)；在次級鉆桿(3)的末端連接有末級鉆桿(5)，在末級鉆桿(5)的桿身上設(shè)有螺旋外紋， 在末級鉆桿(5)的前端外側(cè)設(shè)有末級鉆頭(6);次級鉆桿(3)的外徑大于初級鉆桿(1)的外徑，末級鉆桿(5)的外徑大于次級鉆桿(3)的外徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三級引向鉆頭，其特征在于初級鉆桿(1)的直徑(?！窞?20 25mm，次級鉆桿(3)的直徑(Φ2)為40 45mm，末級鉆桿(5)的直徑(Φ3)為48 52mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三級引向鉆頭，其特征在于初級鉆桿(1)、次級鉆桿(3)及末級鉆桿(5)之間的長度比為2:2 :1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高煤礦順層深孔成孔率的方法，將鉆孔用的鉆桿加工為外徑不同的3段，使第二段鉆桿的外徑大于第一段鉆桿的外徑，第三段鉆桿的直徑大于第二段鉆桿的直徑，并在每段的鉆桿的前端部分安裝相應(yīng)尺寸的鉆頭，利用該鉆桿對煤礦順層進(jìn)行鉆孔作業(yè)，以提高煤礦順層深孔的成孔率。本發(fā)明采用將鉆桿加工為不同外徑的數(shù)段，并在每段鉆桿上配備相應(yīng)的鉆頭，由于鉆桿采用了分段結(jié)構(gòu)，各段鉆桿的長度都不長，因此由重力產(chǎn)生的彎曲極小，保證了各段鉆桿上的鉆頭能同軸鉆進(jìn)，極大的降低了鉆孔偏斜和自垂程度；而且由于每段鉆桿的外徑不同，從小外徑的鉆桿先進(jìn)行鉆進(jìn)后再鉆進(jìn)大外徑的鉆桿，能明顯減輕鉆孔過程中的噴孔現(xiàn)象。
文檔編號E21B10/00GK102383738SQ20111017471
公開日2012年3月21日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者張保東, 張懷民, 李志強(qiáng), 臧寶, 高鴻彪 申請人:永貴能源開發(fā)有限責(zé)任公司