突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具发明专利

专利名称：突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210737746.5

专利申请（专利权）人：河南理工大学
权利人地址：河南省焦作市高新区世纪大道2001号

专利发明（设计）人：发明人:孙玉宁,王志明,赵同谦,李振华,宋维宾,丁立培,马建宏

专利摘要：本发明公开本发明公开突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，所述组合钻具包括盾护卸压扩孔钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套，盾护卸压扩孔钻具由筛孔钻杆和空心扩孔钻头组成，螺旋叶片钻具由螺旋叶片钻杆和普通钻头组成，利用剪切销将滑移导向套安装在空心扩孔钻头的内腔，螺旋凹槽内设置有泄渣筛孔，锥孔板条焊接在螺旋凹槽内；钻进时，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧随其后实施盾护卸压扩孔钻进；本发明组合钻具与双动力头钻机配套使用，用于松软突出煤层、高应力煤层等难以成孔的瓦斯抽采钻孔的施工，因采用螺旋机械排渣，打钻作业环境良好。

主权利要求：
1.突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，其特征在于，包括穿套配合的盾护卸压扩孔钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套，所述盾护卸压扩孔钻具包含多根筛孔钻杆和空心扩孔钻头，所述螺旋叶片钻具包含多根螺旋叶片钻杆和普通钻头，所述滑移导向套利用剪切销安装在空心扩孔钻头的内孔；
钻进时，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧随其后实施盾护卸压扩孔钻进，螺旋叶片钻杆在筛孔钻杆的内腔实施螺旋排渣；退钻时，螺旋叶片钻具连同滑移导向套从盾护卸压扩孔钻具的内腔退出孔外；
所述筛孔钻杆的外表面上设置有反向的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽内设置多个贯穿筛孔钻杆壁厚的泄渣筛孔，所述螺旋凹槽内焊接有螺旋锥孔板条；
所述螺旋叶片钻杆之间采用插接式连接，所述筛孔钻杆之间采用丝扣连接，工作时，所述螺旋叶片钻具正向旋转，所述盾护卸压扩孔钻具反向旋转。
2.根据权利要求1所述的突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，其特征在于，所述筛孔钻杆的外径等于或小于所述空心扩孔钻头的外径，所述筛孔钻杆对钻孔壁起盾护作用，遏制钻孔壁的崩落坍塌。
3.根据权利要求2所述的突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，其特征在于，所述螺旋锥孔板条上设有多个锥孔，所述锥孔的小径小于泄渣筛孔的直径，所述锥孔的大径等于泄渣筛孔的直径，使得泄渣筛孔的进渣口直径小于出渣口直径；所述螺旋锥孔板条上的锥孔数量与泄渣筛孔数量对等并同轴对照；所述螺旋锥孔板条的厚度小于螺旋凹槽的深度；所述泄渣筛孔对筛孔钻杆具有卸压作用。
4.根据权利要求3所述的突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，其特征在于，所述空心扩孔钻头内腔中安装的滑移导向套与空心扩孔钻头之间采用剪切销连接，所述滑移导向套使空心扩孔钻头与螺旋叶片钻杆保持同轴。
5.根据权利要求4所述的突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，其特征在于，所述滑移导向套的外径等于空心扩孔钻头的内径，所述空心扩孔钻头的内径等于筛孔钻杆的内径，所述滑移导向套的内径等于螺旋叶片钻杆的外径，所述普通钻头外径大于滑移导向套的内径且小于滑移导向套的外径；所述螺旋叶片钻具从盾护卸压扩孔钻具内腔中退出时，剪切销被剪断，滑移导向套随同螺旋叶片钻具退出孔外。 说明书 : 突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具技术领域[0001] 本发明涉及煤矿瓦斯抽采钻孔钻进技术领域，主要针对深部突出煤层、松软煤层及难以成孔的煤层瓦斯抽采的施工，特别涉及突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具。背景技术[0002] 现行深部突出煤层、软硬复合煤层、碎软煤层的本煤层瓦斯抽采钻孔施工所用的钻杆多为刻槽钻杆、肋骨钻杆、三棱刻槽钻杆、三棱钻杆等异形钻杆，其中前三种钻杆的专利申请人为本申请人，即河南理工大学，专利号分别为ZL200610111830.7，ZL200920088879.4，ZL200910064973.0。这些异形钻杆的共同特点是采用流体排渣，钻杆外表与钻孔壁之间的环状空间为排渣通道，由于排渣通道在钻杆外表之外，称之为外排渣通道。[0003] 深部煤层的地应力高、瓦斯含量高、瓦斯压力高，煤孔塌孔、打钻煤炮、孔内煤与瓦斯突出等动力现象均可导致外排渣通道的崩落坍塌和堵塞，排渣困难是突出煤层钻进困难的根本原因。采用外排渣通道，由于外排渣通道需要空间尺度，钻杆直径必须小于钻头直径，钻杆在煤孔内的扰动空间大，扶正装置在煤孔内缺乏稳固的支撑基础而无法正常采用，导致煤层钻孔偏斜严重，钻孔轨迹过早的遇到煤层顶板或煤层底板，钻孔偏斜不仅影响钻进深度，而且使钻杆受到交变应力，增加了断钻的概率。现行螺杆马达定向钻进技术虽然可以解决煤孔的偏斜问题，但在突出煤层中的钻进深度有限，且压钻丢钻的代价太高，不宜在突出煤层中使用，因此螺杆马达定向钻进技术在突出煤层中没有推广应用。[0004] 双管钻进技术在上世纪被用于浅层松散岩土层的钻进，利用双管内循环和外管钻具防护钻孔的冲刷损毁和孔壁坍塌，成孔之后首先将内管钻具退出，然后将埋线管、管道等通过外管钻具插入孔内，最后再将外管钻具拔出孔外，由于浅层岩土的地应力很小，外管钻具的提拔退出容易实现，因此，双管钻具在地面或浅层隧道工程中应用普遍。若将传统的双管钻进用于突出煤层，由于地应力高、煤层松软等因素，外管（外管钻具）被压死是大概率事件，2005年河南能化集团的鹤壁矿区曾经利用日本产的双管钻具，在鹤壁矿区的突出煤层中进行了打钻试验，试验表明外管极易被压死卡阻，试验没有成功。[0005] 为解决突出煤层打钻难题，申请人相继申报了一系列盾护卸压式钻杆，如：一种突出煤层圆周供流护孔卸压筛孔钻杆（ZL202110726041.9）、一种护孔卸压内排渣钻杆（ZL201810488034.8）、一种突出煤层护孔卸压组合钻具及其使用方法（ZL202010648997.7）、一种突出煤层边角供流盾护卸压筛孔弧棱钻杆（ZL202111152968.2）等，上述公开的发明的钻杆为双层结构，基本思路是：利用钻杆的双层结构，使杆体自身包含内排渣通道、供流通道和径向泄渣筛孔，以可靠的内排渣通道取代不可靠的外排渣通道，因此可使钻杆外径等于或略小于钻头的直径，从而使钻杆对钻孔具有盾护作用和保直作用，泄渣筛孔对钻杆具有卸压作用，以防钻杆被压死。[0006] 上述的钻具，均需要采用风流或水流作为排渣动力，属流体排渣钻具的范畴，流体排渣钻具的钻进作业地点常常存在水流、风流、水煤渣、粉尘弥漫等恶略环境，工作环境极差。水力排渣情况下，需要配备水煤渣分离设备、压滤设备、污水泵、沉淀箱（池）、防喷孔引流装置等。风力排渣情况下，需要配备除尘装置、负压水射流除尘装置、防尘水帘、防喷孔引流装置，由于除尘用水，也存在处理水的问题。[0007] 传统的螺旋叶片钻具，因为不需要流体排渣动力，所以打钻环境良好，不存在水煤渣处理问题，因为粉尘很少，所以一般不需要除尘装置，因为螺旋叶片钻具自身就具备一定的防喷孔功能，所以一般不需要配备防喷孔装置。但是，由于突出煤层的钻孔极易坍塌，加之煤炮等动力现象频发，螺旋叶片钻具在突出煤层的钻进过程中，螺旋叶片钻具极易发生吸钻、卡钻现象，吸钻和卡钻导致钻进深度很浅，使用效果很差。2008年前后，当刻槽钻杆、肋骨钻杆、三棱刻槽钻杆和三棱钻杆等异形钻杆被发明出来之后，在突出煤层打钻领域，这些以流体作为排渣动力的异形钻杆不仅取代了传统的机械排渣的螺旋叶片钻杆，也取代了传统的流体排渣的圆面钻杆。[0008] 为了发挥螺旋叶片钻具的优越性，同时克服螺旋叶片钻具的不适应性，本发明提出：突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，基本思路是：采用现行的双动力头钻机，利用两个旋转动力头分别驱动盾护卸压扩孔钻具（外管钻具）和传统的螺旋叶片钻具（管内钻具），利用盾护卸压扩孔钻具来保护传统的螺旋叶片钻具，使盾护卸压钻进的优势和机械螺旋钻进的优势有机结合，构成盾护卸压螺旋排渣组合钻具，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧随其后实施扩孔钻进，使螺旋叶片钻具避免受地压的挤压、避免受煤炮干扰，使螺旋叶片钻具不再发生吸钻和卡钻现象，使两种钻具共用一条螺旋输送的内排渣通道。本发明人此前发明的所有钻具均为流体排渣钻具，本次发明的钻具为螺旋机械排渣钻具。发明内容[0009] 本发明针对现有煤层钻进存在的问题，本发明公开突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，主要针对深部突出煤层、松软煤层及难以成孔的瓦斯抽采钻孔的施工，也可用于其它大孔径钻孔施工。[0010] 为达到上述目的所采取的技术方案是：[0011] 突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具，包括穿套配合的盾护卸压扩孔钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套，所述盾护卸压扩孔钻具包括多根筛孔钻杆（2）和空心扩孔钻头（1），所述螺旋叶片钻具包含多根螺旋叶片钻杆（3）和普通钻头（4），利用剪切销（6）将所述滑移导向套（5）安装在空心扩孔钻头（1）的内孔。钻进时，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧跟螺旋叶片钻具之后实施盾护卸压扩孔钻进，螺旋叶片钻杆（3）在筛孔钻杆（2）的内腔实施螺旋排渣；退钻时，螺旋叶片钻具连同滑移导向套（5）先从盾护卸压扩孔钻具的内腔退出孔外，然后盾护卸压扩孔钻具再从钻孔内退出孔外。[0012] 进一步，所述螺旋叶片钻具与现行的螺旋叶片钻具没有本质区别，其区别在于螺旋叶片钻具的绝大多数螺旋叶片钻杆（3）位于在筛孔钻杆（2）的内腔，普通钻头（4）与空心扩孔钻头（1）之间的距离保持0～1根钻杆的长度，即螺旋叶片钻杆的前出长度为0～1根钻杆的长度，这样可以避免螺旋叶片钻具出现卡钻、压钻或吸钻的情况，克服螺旋叶片钻具单独使用的弊端。[0013] 进一步，所述筛孔钻杆（2）的外径等于或小于所述空心扩孔钻头（1）的外径，打钻的过程中，钻孔壁发生缩颈变形，会使筛孔钻杆（2）接触钻孔壁，筛孔钻杆（2）对钻孔壁有盾护作用，可遏制钻孔壁的崩落坍塌，类似盾构机的作用。[0014] 进一步，所述盾护卸压扩孔钻具的筛孔钻杆（2）上设置反向螺旋凹槽（21），螺旋凹槽（21）内设置多个贯穿筛孔钻杆（2）壁厚的泄渣筛孔（22），在设置有泄渣筛孔（22）的凹槽内焊接螺旋锥孔板条（7），锥孔（71）的小径小于泄渣筛孔（22）的直径，锥孔（71）的大径等于泄渣筛孔（22）的直径，使泄渣筛孔（22）进渣口直径小于出渣口直径，这样做可以提高泄渣筛孔的泄渣效率，使筛孔不易堵塞；螺旋锥孔板条上（7）的锥孔数量与泄渣筛孔（22）数量对等并同轴对照；螺旋锥孔板条（7）的厚度小于螺旋凹槽（21）的深度。为增加螺旋锥孔板条（7）迎煤面的揉搓碎渣功能，可在螺旋锥孔板条（7）上实施压痕、喷涂耐磨颗粒等方法，锥孔可采用冲压锥孔或钻取锥孔等，类似相关辅助技术也在本发明保护范畴。在具体实施时，也可以把螺旋凹槽（21）设计成轴向凹槽，对应的泄渣筛孔（22）沿轴向布置，这种改变会降低筛孔钻杆（2）的降温功能和泄渣效果，但会提高筛孔的加工效率，也在本专利保护范畴。在具体实施时，还可以取消上述凹槽和泄渣筛孔，而在盾护卸压扩孔钻具的钻杆外表开挖尺寸较大的椭圆孔、长条孔等，来自钻孔壁的煤渣通过圆孔、长条孔进入盾护卸压扩孔钻具的内腔，然后再有螺旋叶片钻杆（3）排出孔外，这种改变也属于可行方案，会给盾护卸压扩孔钻具的孔外排渣带来便利，但会给盾护卸压扩孔钻具的强度匹配设计带来难度，也会增加螺旋叶片钻具的排渣阻力，也在本发明保护范畴。[0015] 进一步，所述泄渣筛孔（22）通过泄渣来减轻钻孔壁对筛孔钻杆（2）径向压力，因此盾护卸压扩孔钻具有自身卸压的功能，这样做可以避免盾护卸压扩孔钻具出现卡钻、压钻的情况。盾护和卸压是一对矛盾，解决这对矛盾的方法是调整扩孔钻头（1）的外半径与筛孔钻杆（2）的外半径之差δ，针对具体煤层地质条件，优化调整δ值，获得可以满足钻进身体、直度要求的盾护卸压效果；另外，优化筛孔钻杆（2）凹槽深度、凹槽宽度、筛孔数量、筛孔直径等参数也会影响盾护卸压的效果，钻机转速及推进速度等也会对盾护卸压效果产生影响，在实际应用中，采用物理模拟、数值模拟和现场试验等方法，获得的相关参数匹配结论或结果，因原理方法没有改变，也在办发明保护范畴。[0016] 进一步，所述空心扩孔钻头的内腔中安装的滑移导向套与空心扩孔钻头（1）之间采用剪切销（6）连接，所述滑移导向套（5）使空心扩孔钻头（1）与螺旋叶片钻杆（3）保持同轴，剪切销（6）为一次性耗材。[0017] 进一步，所述滑移导向套（5）的外径等于空心扩孔钻头（1）的内径，空心扩孔钻头（1）的内径等于筛孔钻杆（2）的内径，滑移导向套（5）的内径等于螺旋叶片钻杆（3）的外径，普通钻头（4）外径大于滑移导向套（5）的内径且小于滑移导向套（5）的外径。所有这些尺寸匹配，其目的是，当螺旋叶片钻具从盾护卸压扩孔钻具内腔中退出时，剪切销（6）被剪断，滑移导向套（5）随同螺旋叶片钻具退出孔外，螺旋叶片钻具从盾护卸压扩孔钻具内腔退出之后，可以通过盾护卸压扩孔钻具的内腔下放护孔筛管，然后再把盾护卸压扩孔钻具退出孔外，而把护孔筛管留在钻孔中。盾护卸压扩孔钻具与螺旋叶片钻具还有多种其它替代配合方式，以下替代配合方式也在本专利保护范畴：[0018] 替代配合一：若将普通钻头（4）的外径和螺旋叶片钻杆（3）的外径设计为相等，则剪切销（6）可更改为固定销，滑移导向套（5）可不随螺旋叶片钻具退出钻孔。[0019] 替代配合二：若将普通钻头（4）的外径和螺旋叶片钻杆（3）的外径设计为相等，并且等于筛孔钻杆（2）的内径，则剪切销（6）和滑移导向套（5）可取消，但这种简化方案所带来的问题是，打钻所产生的瓦斯气体排泄不畅，可适应于高应力低瓦斯煤层，不适应于松软突出煤层。[0020] 替代配合三：若将普通钻头（4）的外径和螺旋叶片钻杆（3）的外径设计为相等且等于筛孔钻杆（2）的内径，并在螺旋叶片钻杆的叶片边缘设置穿越叶片厚度的排气孔，则剪切销（6）和滑移导向套（5）可取消，但这种方案虽然能够解决瓦斯排泄的问题，但加工成本提高。[0021] 替代配合四：在每根筛孔钻杆（2）的内孔嵌装支撑环，普通钻头（4）的外径和螺旋叶片钻杆（3）的外径设计为相等且等于支撑环的内径，则剪切销（6）和滑移导向套（5）可取消，这种方案可避免筛孔钻杆（2）和螺旋叶片钻杆（3）的接触撞击，但筛孔钻杆（2）内部的煤渣不易排净，同时对瓦斯的排泄也有一定影响，也会使钻具的加工成本提高。[0022] 进一步，所述螺旋叶片钻杆（3）之间采用插接式连接，插接式连接是现行螺旋叶片钻杆最常用的连接方式，所述筛孔钻杆（2）之间采用丝扣连接。工作时，所述螺旋叶片钻具正向旋转，所述盾护卸压扩孔钻具反向旋转。螺旋叶片钻具与盾护卸压扩孔钻具的旋转方向相反，可以使螺旋叶片钻杆（3）与筛孔钻杆（2）的相对转速更高，可提高螺旋机械排渣的排渣效率。具体实施时，螺旋叶片钻杆（3）之间可以插接式连接，也可以采用丝扣连接，采用丝扣连接时还可以向螺旋叶片钻杆（3）的中心孔供给适量的压风，以提高螺旋叶片钻具的排渣效率，在向下倾斜的钻孔施工中，可以添加此辅助措施，也在本发明保护范畴；若遇到粘性较强的泥岩等岩层时，还可以向螺旋叶片钻杆（3）的中心孔供给适量的静压水，以防泥岩粘结螺旋叶片而影响螺旋排渣效果，也在本发明保护范畴。[0023] 本发明所具有的有益效果为：[0024] （1）本发明将盾护卸压扩孔钻具和传统的螺旋叶片钻具有机结合，构成盾护卸压螺旋排渣组合钻具，利用盾护卸压扩孔钻进的盾护卸压特点，外护钻孔、内护螺旋叶片，从而克服螺旋叶片钻具吸钻卡钻的缺点，可提高突出煤层瓦斯抽采钻孔的深度、直度和成孔质量。[0025] （2）本发明的盾护卸压螺旋排渣组合钻具，以螺旋机械排渣代替应用广泛的流体排渣，省去了流体排渣所必需的水煤渣、粉尘等辅助处理装备，打钻时不用水力或风力，打钻作业场所无粉尘、无水煤渣，作业环境良好。附图说明[0026] 图1为本发明盾护卸压螺旋排渣组合钻具的方案图；[0027] 图2为本发明盾护卸压扩孔钻具方案图；[0028] 图3为本发明螺旋凹槽、泄渣筛孔及锥孔板条配合图；[0029] 图4为本发明螺旋锥孔板条方案图；[0030] 图5为本发明的螺旋叶片钻具方案图。具体实施方式[0031] 下面结合附图对本发明进一步描述。[0032] 图1为本发明盾护卸压螺旋排渣组合钻具的方案图，突出煤层双动力盾护卸压螺旋排渣组合钻具包括穿套配合的盾护卸压扩孔钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套5，所述盾护卸压扩孔钻具包括空心扩孔钻头1和多根筛孔钻杆2连接组成，螺旋叶片钻具包括普通钻头4和多根螺旋叶片钻杆3，螺旋叶片钻具穿越盾护卸压钻具的内腔，利用剪切销6将滑移导向套5安装在空心扩孔钻头1的内孔，滑移导向套5使空心扩孔钻头1与螺旋叶片钻杆3保持同轴，盾护卸压钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套5共同构成组合钻具。[0033] 钻进时，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧随螺旋叶片钻具之后实施盾护卸压扩孔钻进，螺旋叶片钻杆3在筛孔钻杆3的内腔实施螺旋排渣。具体实施时，筛孔钻杆2的有效长度与螺旋叶片钻杆3的有效长度相同，普通钻头4与空心扩孔钻头1之间的距离保持0～1根钻杆的长度，即螺旋叶片钻杆的伸出长度为0～1根钻杆的长度，这样可以避免螺旋叶片钻具出现卡钻、压钻或吸钻的情况，克服螺旋叶片钻具单独使用时的弊端。具体实施时，也可让与普通钻头4连接的首根螺旋叶片钻杆3比普通钻杆的长度长出200mm～300mm，螺旋叶片钻具钻出的钻孔及时被盾护卸压扩孔钻具保护起来，有类似盾构机的原理。[0034] 退钻时，剪切销6被退钻力剪断，螺旋叶片钻具连同滑移导向套5先从盾护卸压扩孔钻具的内腔退出孔外，然后盾护卸压扩孔钻具再从钻孔内退出孔外，在盾护卸压扩孔钻具退钻之前，可利用盾护卸压扩孔钻具的内腔下放护孔筛孔。[0035] 图2为本发明盾护卸压扩孔钻具方案图，空心扩孔钻头1的内孔中通过剪切销6安装有滑移导向套5，剪切销6用软金属制作，剪切销6采用易剪断材质，剪切销6的内径等于螺旋叶片钻杆3的外径，剪切销6的外径等于空心扩孔钻头1的内径，剪切销6的外径等于或略小于筛孔钻杆2的内径。在具体实施时，筛孔钻杆2的外径等于或小于空心扩孔钻头1的外径，直径差取0～15mm，打钻的过程中，钻孔发生缩颈变形，会使筛孔钻杆2接触钻孔壁，筛孔钻杆2对钻孔壁有盾护作用，可遏制钻孔壁的崩落坍塌。在筛孔钻杆2的外表设置有反向的螺旋凹槽21，螺旋凹槽21内设置有贯穿筛孔钻杆2壁厚的泄渣筛孔22，钻孔变形、塌孔所产生的煤渣同过泄渣筛孔22进入筛孔钻杆2的内腔，泄渣筛孔22对筛孔钻杆2具有卸压作用，可防止筛孔钻杆2被压死。实施时，盾护卸压扩孔钻具与螺旋叶片钻具的旋转方向相反，这样可以提高螺旋叶片钻杆3在筛孔钻杆2内的螺旋排渣效率，也可防止钻具脱扣，因此螺旋凹槽21为反螺旋，盾护卸压钻具的丝扣采用反扣。[0036] 图3为本发明螺旋凹槽、泄渣筛孔及螺旋锥孔板条的配合图。试验表明，倒锥形泄渣筛孔的泄渣效果优于直孔，但倒锥形泄渣筛孔加工困难，加工成本高，加工效率低，为了提高泄渣筛孔22的泄渣效果，在螺旋凹槽21内焊接如图4所示的螺旋锥孔板条7，螺旋锥孔板条7上设置有多个锥孔71，所述锥孔71的小径小于泄渣筛孔22的直径，所述锥孔71的大径等于泄渣筛孔22的直径，使泄渣筛孔22的进渣口直径小于出渣口直径，这样做可以提高泄渣筛孔22的泄渣效率，使筛孔不易被堵塞。螺旋锥孔板条7上的锥孔71的数量与泄渣筛孔22数量对等并同轴对照；螺旋锥孔板条7的厚度小于螺旋凹槽21的深度。在具体实施时，对于极松软突出煤层，来自钻孔壁的煤渣将非常细碎，可以取消螺旋锥孔板条7，因此取消螺旋锥孔板条7的方案也在本发明保护范畴，但对于深井高应力中硬突出煤层，来自钻孔壁的煤渣将很坚硬，泄渣筛孔若采用直孔，很容易发生筛孔阻塞，这对盾护卸压钻具的泄渣卸压是不利的。[0037] 图5为本发明的螺旋叶片钻具方案图，本发明螺旋叶片钻具与现行的螺旋叶片钻具没有本质性区别，普通钻头4为与螺旋叶片类钻杆配套的多类型钻头，普通钻头4的外径大于滑移导向套5的内径，普通钻头4的外径小于滑移导向套5的外径，螺旋叶片钻具退钻时，提钻力将剪切销6剪断，滑移导向套5随同螺旋叶片钻具从盾护卸压钻具的内腔中退出，滑移导向套5有多个作用，一是让两种钻具同轴钻进，二是让螺旋叶片钻杆3和筛孔钻杆2之间有个间隙，这个间隙有利于瓦斯气体的排泄，三是防止螺旋叶片钻具在退钻的过程中与盾护卸压钻具发生剐蹭。[0038] 本发明的工作过程为：[0039] 钻进时，利用现行的双动力头钻机，把盾护卸压扩孔钻具、螺旋叶片钻具和滑移导向套5穿套组合在一起，螺旋叶片钻具在孔底实施螺旋排渣钻进，盾护卸压扩孔钻具紧跟螺旋叶片钻具之后进行盾护卸压扩孔钻进，钻进过程中利用筛孔钻杆2对钻孔壁实施盾护，利用筛孔钻杆2对螺旋叶片钻杆3实施保护，利用泄渣筛孔22对筛孔钻杆2实施卸压，一方面可防止盾护卸压钻具被压死，另一方面可防止螺旋叶片钻具发生吸钻干和卡钻。螺旋叶片钻具超前扩孔钻头一根钻杆的距离或200mm‑300mm的距离，盾护卸压防护下的螺旋叶片钻具的受孔壁径向压力的长度与同传统的单独的螺旋叶片钻具相比，螺旋叶片钻杆的受压力长度缩减百倍，因此可以从根本上避免螺旋叶片钻具的吸钻和卡钻。[0040] 退钻时，钻进工作完毕后，螺旋叶片钻具退出筛孔钻杆2时，剪切销6被剪断，滑移导向套5随同螺旋叶片钻具退出孔外。为了使换衣导向套在后退的过程中畅通无阻，需要筛孔钻杆2保持恒定的内径，即丝扣搭接处的内径等于杆体中部的内径。[0041] 本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。[0042] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。[0043] 如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。[0044] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

专利地区：河南

专利申请日期：2022-06-28

专利公开日期：2024-10-11

专利公告号：CN115012850B