煤矿井下套管扩孔下筛管装置及施工方法制造方法及图纸

一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置及其施工方法，该套管扩孔下筛管装置包括套管、开闭式扩孔钻头、筛管和悬挂装置，所述套管壁薄，通孔直径大；所述开闭式扩孔钻头的前端设有开闭式结构，中部外缘设有扩孔组件，后端包含连接结构；所述开闭式扩孔钻头内可通过筛管和悬挂装置，所述筛管的前端连接有悬挂装置；所述开闭式结构和扩孔组件均设有切削元件，以分别实现前端钻孔和扩孔操作，其施工方法包含先导孔施工、回转扩孔钻进和护孔。由此，本发明专利技术合了扩孔及下筛管工艺，实现一次长孔段下入大直径筛管护孔，简化了工艺流程，节省了施工时间，可靠性好，成功率高，大大提高钻孔的利用率，增强瓦斯抽采效果。

Coal mine down-hole casing reaming pipe screen device and construction method

A coal mine under the screen casing reaming device and construction method thereof, the device comprises a casing liner casing reaming, reaming bit, open closed screen and a suspension device, the casing wall is thin, large diameter of the through hole; the front end of the drill hole closed with opening and closing type structure, the outer edge of the middle part is provided with reaming assembly the back end, contains the connection structure; the opening and closing type reaming bit can pass through the screen and a suspension device, the front end of the screen is connected with the hanging device; the closed structure and reaming assembly are equipped with cutting elements, to respectively realize the front end of the drill hole and reaming operation, its construction method includes the pilot hole construction, rotary the drilling and reaming hole protection. Thus, the invention combines expanding and liner technology, to achieve a long hole section in large diameter pipe retaining hole, simplifies the process, saves the construction time, good reliability, high success rate, greatly improve the drilling efficiency, enhance the effect of gas drainage.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿井下钻孔长孔段下大直径筛管完孔的
，尤其涉及一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置及施工方法。
技术介绍
煤矿瓦斯治理效果是制约煤矿安全生产的重要因素之一，但由于松软突出煤层及泥岩坍塌缩径等原因造成的成孔难、成孔后缩径坍塌导致抽采通道堵塞，大大降低了瓦斯抽采效果。为有效提高钻孔利用率，提高瓦斯抽采效果，煤矿井下瓦斯抽采钻孔通常采用筛管护孔。目前通常采用先完成钻孔施工然后再下筛管的方法来实现，该方法下入筛管直径较小，远小于钻孔直径，且由于钻渣堵塞和钻孔坍塌影响，存在无法下到预期深度的问题；而筛管完孔技术虽然可靠性更高，但是由于受到钻杆内径限制，下入筛管直径比一般筛管直径更小，对于一定直径的钻孔，造成钻孔利用率的降低，造成一定的浪费。对于煤矿井下钻孔，一般采用裸眼完孔，部分钻孔施工完成后采取先扩孔后裸眼直接下筛管护孔的方式进行完孔，同样也存在下入深度浅和筛管直径较小两方面的问题，且可靠性低，无法长期有效保障抽采通道的畅通，未能充分发挥钻孔的作用，造成了极大的浪费。为此，本专利技术的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置及施工方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置及施工方法，实现钻孔长孔段大直径筛管护孔，提高钻孔利用率，增强瓦斯抽采效果。为实现上述目的，本专利技术公开了一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置，包括套管、开闭式钻头、筛管和悬挂装置，其特征在于：所述套管壁薄，通孔直径大；所述开闭式扩孔钻头的前端设有开闭式结构，中部外缘设有扩孔组件，后端包含连接结构；所述开闭式钻头内可通过筛管和悬挂装置，筛管的前端连接有悬挂装置；所述开闭式结构和扩孔组件均设有切削元件，以分别实现前端钻孔和扩孔操作。其中：所述扩孔组件包含扩孔钢体、扩孔切削齿和保径合金反向切削齿，所述扩孔切削齿设置于扩孔钢体的前端缘，所述保径合金反向切削齿设置于扩孔突起的外缘。其中：所述扩孔切削齿的外径大于保径合金反向切削齿的外径，且保径合金反向切削齿的齿向与扩孔切削齿的齿向相反。其中：所述开闭式结构通过一字型铰接件铰接于开闭式扩孔钻头的前端，其前端缘设有多个一字铰接切削齿，前端外侧还设有多个导向端切削齿，所述开闭式扩孔钻头的前端外缘还间隔设有多个导向端保径合金齿，以提供钻削时的保护。其中：所述悬挂装置包含悬挂本体，所述悬挂本体内设有悬挂翼片，所述悬挂翼片为两片相对设置且可从悬挂本体向外弹出和缩回。其中：所述悬挂本体内设有一容置所述悬挂翼片的弹卡室，所述弹卡室的上下两侧设有相对设置的侧壁，所述两侧壁的后部纵向设有滑槽，所述两悬挂翼片的前端通过第一销轴枢转连接于两侧壁上，中后部分别枢接于一连接杆的一端，所述连接杆的另一端枢接于一两端滑动设置于滑槽内的第二枢轴，且第二枢轴设有提供转动动力的扭簧。还公开了一种如上所述的煤矿井下套管扩孔下筛管装置的施工方法，包含如下步骤：步骤一：先导孔施工，通过常规回转钻进或定向钻进实现先导孔的施工，所述先导孔的直径大于开闭式扩孔钻头的导向端直径；步骤二：回转扩孔钻进，连接好套管和开闭式扩孔钻头，在回转和给进作用下，前端起导向作用，开闭式扩孔钻头进行钻进切削；步骤三：护孔，在回转扩孔钻进到预定位置后，停止钻进并通过套管将开闭式扩孔钻头提离孔底一定距离，从孔口顺着套管内部下入连接好的筛管和悬挂装置，此时悬挂装置的悬挂翼片由于套管壁的限位而处于收缩状态，当下至钻头部位时，开闭式扩孔钻头的前端打开，悬挂装置伸出，悬挂翼片张开并楔入孔壁内，通过悬挂翼片的支撑定位，提出套管，筛管和悬挂装置则留在孔内，起到护孔作用。本专利技术有益效果是：结合了扩孔及下筛管工艺，针对煤矿井下常规钻孔或定向长钻孔实现一次长孔段下入大直径筛管护孔；扩孔下筛管一次性成孔技术，减少起下钻次数，简化了工艺流程，节省了施工时间；从套管内下筛管，筛管下入阻力小，可靠性好，成功率高，大大提高钻孔的利用率，增强瓦斯抽采效果。本专利技术的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。附图说明图1显示了本专利技术中煤矿井下套管扩孔下筛管装置的结构示意图。图2显示了本专利技术中筛管和悬挂装置结构示意图。图3显示了本专利技术中开闭式扩孔钻头的结构示意图。图4显示了本专利技术套管钻进的示意图。图5显示了本专利技术筛管护孔的示意图。附图标记：1-套管；2-开闭式扩孔钻头；3-扩孔组件；4-开闭式结构；5-筛管；6-悬挂装置；7-悬挂翼片；8-一字型铰接件；9-一字铰接切削齿；10-导向端切削齿；11-导向端保径合金齿；12-扩孔切削齿；13-保径合金反向切削齿。具体实施方式参见图1和2，显示了本专利技术的煤矿井下套管扩孔下筛管装置。所述煤矿井下套管扩孔下筛管装置及施工方法包括套管1、开闭式扩孔钻头2、筛管5和悬挂装置6，所属套管1壁薄，内通孔直径大；所述开闭式扩孔钻头2前端设有开闭式结构4，中部外缘设有扩孔组件3，后端包含连接结构；所述开闭式扩孔钻头内可通过筛管5和悬挂装置6，筛管5的前端连接有悬挂装置6。由此，通过孔口回转带动套管1和开闭式扩孔钻头2进行旋转扩孔钻入，通过套管1内部下入筛管5和悬挂装置6，然后顶开开闭式钻头2，伸出筛管5和悬挂装置6，利用悬挂装置6进行固定护孔。其中，参见图1，所述开闭式扩孔钻头2的后端包含连接结构，所述连接结构为螺纹连接，前端设有开闭式结构4，中部外缘设有扩孔组件3，所述开闭式结构4和扩孔组件3均设有切削元件，以分别实现前端钻孔和扩孔操作。参见图2，所述筛管5的周缘设有多个通孔，以提供瓦斯抽采通道，所述悬挂装置6包含悬挂本体，所述悬挂本体内设有悬挂翼片7，所述悬挂翼片7为两片相对设置且可从悬挂本体向外弹出和缩回，由此，当悬挂装置6通过丝扣连接安装在筛管5的前端后，从套管1内下入时悬挂装置6内的悬挂翼片7处于缩回的关闭状态，当伸出时悬挂翼片7处于弹出的张开状态，悬挂翼片7能嵌入钻孔的孔壁内，确保筛管5不从钻孔内滑出。为提供悬挂翼片7的快速弹出和缩回，所述悬挂本体内设有一容置所述悬挂翼片7的弹卡室，所述弹卡室的上下两侧设有相对设置的侧壁，左右两侧为供悬挂翼片7的两翼爪伸缩的开口，所述两侧壁的后部纵向设有滑槽，所述两悬挂翼片7的前端通过第一销轴枢转连接于两侧壁上，中后部分别枢接于一连接杆的一端，所述连接杆的另一端枢接于一两端滑动设置于滑槽内的第二枢轴，且第二枢轴设有提供转动动力的扭簧，由此，悬挂翼片7的前端可通过第一销轴在弹卡室内进行转动，后端通过扭簧和连接杆实现弹出和缩回，转动的动力来源为扭簧，滑槽的长度限定了扭簧和悬挂翼片7的行程。通过这些结构，在悬挂时操作简单、可靠性高，不影响后续的采煤作业。参见图3，所述扩孔组件3可包含扩孔钢体和扩孔切削齿12和保径合金反向切削齿13，所述扩孔切削齿12设置于扩孔钢体的前端，所述保径合金反向切削齿13设置于扩孔钢体的外缘，所述扩孔切削齿12的外径稍大于保径合金反向切削齿13的外径，且保径合金反向切削齿13的齿向与扩孔切削齿12的齿向相反，以实现扩孔扫孔过程中反向切削。所述开闭式结构4可包含一字型铰接件8、一字铰接切削齿9和导向端切削齿10，所述开闭式结构4通过一字型铰接件8铰接于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置，包括套管、开闭式扩孔钻头、筛管和悬挂装置，其特征在于：所述套管壁薄，通孔直径大；开闭式扩孔钻头的前端设有开闭式结构，中部外缘设有扩孔组件，后端包含连接结构；所述开闭式扩孔钻头内可通过筛管和悬挂装置，所述筛管的前端连接有悬挂装置；所述开闭式结构和扩孔组件均设有切削元件，以分别实现前端钻孔和扩孔操作。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下套管扩孔下筛管装置，包括套管、开闭式扩孔钻头、筛管和悬挂装置，其特征在于：所述套管壁薄，通孔直径大；开闭式扩孔钻头的前端设有开闭式结构，中部外缘设有扩孔组件，后端包含连接结构；所述开闭式扩孔钻头内可通过筛管和悬挂装置，所述筛管的前端连接有悬挂装置；所述开闭式结构和扩孔组件均设有切削元件，以分别实现前端钻孔和扩孔操作。2.如权利要求1所述的煤矿井下套管扩孔下筛管装置，其特征在于：所述扩孔组件包含扩孔钢体、扩孔切削齿和保径合金反向切削齿，所述扩孔切削齿设置于扩孔钢体的前端缘，所述保径合金反向切削齿设置于扩孔突起的外缘。3.如权利要求2所述的煤矿井下套管扩孔下筛管装置，其特征在于：所述扩孔切削齿的外径大于保径合金反向切削齿的外径，且保径合金反向切削齿的齿向与扩孔切削齿的齿向相反。4.如权利要求1所述的煤矿井下套管扩孔下筛管装置，其特征在于：所述开闭式结构通过一字型铰接件铰接于开闭式扩孔钻头的前端，其前端缘设有多个一字铰接切削齿，前端外侧还设有多个导向端切削齿，所述开闭式扩孔钻头的前端外缘还间隔设有多个导向端保径合金齿，以提供钻削时的保护。5.如权利要求1所述的煤矿井下套管扩孔下筛管装置，其特征在于：所述悬挂装置包含悬挂本体，所述悬挂本体内设有悬挂翼片，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，石浩，黄寒静，田宏杰，高晓亮，叶雪峰，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61