下向钻孔随钻封堵式排渣装置及方法制造方法及图纸

下向钻孔随钻封堵式排渣装置，包括均竖向设置的上空心连接杆、下空心连接杆、密封轴承、封堵胶圈、上排渣导管和下排渣导管；上空心连接杆和下空心连接杆分别与轴承内圈的上端口和下端口连接，封堵胶圈套设在密封轴承外圈，上排渣导管和下排渣导管均设置有两条，两条下排渣导管装配在封堵胶圈套与密封轴承外圈之间，两条下排渣导管上端对应于两条上排渣导管下端同轴向连接。本发明专利技术还公开了下向钻孔随钻封堵式排渣装置的排渣方法。本发明专利技术结构紧凑、便于操作，施工方法简单，能够保证有效、稳定排渣动力的方法，对于提高小孔径，较大深度钻孔的成孔质量及排渣效果，降低空气污染，是小孔径，深部钻孔排渣方法上的创新。

Plugging Slag Removal Device and Method for Downward Drilling while Drilling

The downward drilling while drilling plugging type slag discharge device consists of a hollow connecting rod, a hollow connecting rod, a sealed bearing, a plugging rubber ring, an upper slag discharge pipe and a lower slag discharge pipe, which are all vertically arranged; the hollow connecting rod and a lower hollow connecting rod are respectively connected with the upper and lower ports of the inner ring of the bearing, and the plugging rubber ring is arranged in the outer ring of the sealed bearing, and both the upper slag discharge pipe and the lower slag discharge pipe are arranged. Two lower slag discharge tubes are arranged between the sealing rubber ring and the outer ring of the sealing bearing. The upper end of the two lower slag discharge tubes corresponds to the same axial connection of the lower end of the two upper slag discharge tubes. The invention also discloses a slag discharging method of a downward drilling while drilling plugging slag discharging device. The invention has compact structure, easy operation, simple construction method, and can ensure effective and stable slag discharge power. It is an innovation in small aperture and deep drilling slag discharge method for improving small aperture, large depth drilling hole quality and slag discharge effect, and reducing air pollution.

【技术实现步骤摘要】
下向钻孔随钻封堵式排渣装置及方法
本专利技术属于巷（隧）道支护
，具体涉及一种下向钻孔随钻封堵式排渣装置及方法。
技术介绍
煤岩体中钻孔是煤岩切削的重要表现形式，根据工程需要，钻孔深度、方向也会不同。在矿山支护、岩体爆破等施工时，往往需要钻进几米至几十米深度及朝向不等的钻孔，此时钻孔产生岩屑的排出则是影响钻进效率的关键因素。目前国内外钻孔施工过程中排渣方法主要有：高压水排渣、高压风排渣及机械螺旋排渣。但以上排渣方式主要适用于较大孔径的钻孔如地质钻孔、瓦斯抽放孔等。对于方向向下直径较小而且深度较大的钻孔施工，高压水易受钻孔深度影响，随着钻进深度增加，水利梯度逐渐降低，很难达到理想排渣压力，而高压风及机械螺旋排渣方式易受孔壁完整性的影响，在塌孔区排渣动力陡降，极易导致堵孔、抱钻、卡钻等，从而无法保证稳定有效的排渣动力，此外，这两种排渣方式还会造成空气严重污染。因此，寻找一种能够保证有效、稳定排渣动力的方法，对于提高小孔径，较大深度钻孔的成孔质量及排渣效果，降低空气污染，具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够保持恒定的负压排渣空间、从而形成稳定有效的排渣动力、提高钻孔成孔质量及排渣效果的下向钻孔随钻封堵式排渣装置及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：下向钻孔随钻封堵式排渣装置，包括均竖向设置的上空心连接杆、下空心连接杆、密封轴承、封堵胶圈、上排渣导管和下排渣导管；上空心连接杆下端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的上端口内，下空心连接杆上端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的下端口内，封堵胶圈套设在密封轴承外圈，密封轴承外圈沿轴向方向开设有两条均上下通透的内半圆长槽，封堵胶圈套内壁沿轴向方向开设有两条均上下通透的外半圆长槽，两条内半圆长槽和两条外半圆长槽一一对应形成两条圆柱孔，上排渣导管和下排渣导管均设置有两条，两条下排渣导管对应装配在两条圆柱孔内，两条下排渣导管上端对应于两条上排渣导管下端同轴向连接。密封轴承和封堵胶圈上端部设置有套在上空心连接杆外部的上隔挡片，密封轴承和封堵胶圈下端部设置有套在下空心连接杆外部的下隔挡片，下排渣导管上端部和下端部分别穿过上隔挡片和下隔挡片。上空心连接杆上端与钻孔用的钻杆同轴线连接，下空心连接杆下端与钻孔用的钻头同轴线连接，钻头的外径与封堵胶圈的外径相等，钻头的外径大于钻杆的外径，上空心连接杆、钻杆和下空心连接杆的外径相等。两条下排渣导管关于密封轴承中心线左右对称布置，两条上排渣导管之间设置有套在上空心连接杆外部的定位环，定位环、两条上排渣导管均与上空心连接杆外壁之间具有间隙。下向钻孔随钻封堵式排渣装置的排渣方法，包括以下步骤，（1）组装下向钻孔随钻封堵式排渣装置；（2）将钻头与下空心连接杆下端连接，将上空心连接杆上端与钻杆下端连接；（3）在钻杆外部均安装若干个连接两条上排渣导管的所述定位环，定位环、两条上排渣导管均与钻杆外壁之间具有间隙；（4）将两条上排渣导管上端通过高压排渣软管连接负压水泵，钻杆上端部安装到钻机上，将钻杆上端口通过高压进水软管连接供水泵；（5）启动钻机对设定的煤岩处进行钻孔，同时启动供水泵和负压水泵；（6）钻机驱动钻杆高速旋转，钻杆依次通过上空心连接杆、密封轴承内圈、下空心连接杆驱动钻头高速旋转，钻头对煤岩进行切削，由于密封轴承的外圈和内圈之间设置有滚珠，密封轴承内圈旋转时，密封轴承外圈固定不转，下排渣导管和上排渣导管均固定不转；在钻进过程中，高压水通过钻杆、上空心连接杆、密封轴承内圈、下空心连接杆和钻头的内部通道进入到孔底，与钻头切削煤岩产生的渣屑混合形成浆液，负压水泵通过上排渣导管和下排渣导管内部提供负压，孔底内部的浆液通过下排渣导管下端口向上被抽出，封堵胶圈包裹于密封轴承外侧，不仅起到固定两条下排渣导管的作用，而且始终随钻深入钻孔，并将孔底形成恒定的密封空间，从而可保证孔底具有稳定的负压排渣动力，保证浆液持续向上排出；（7）钻进到设定深度后，退钻，关闭钻机、供水泵和负压水泵；（8）重复步骤（5）-（7），对下一个钻孔点进行钻孔作业。采用上述技术方案，本专利技术中的封堵胶圈材质为高强度、高韧性橡胶，呈中空圆柱形结构，包裹于密封轴承外部，在与密封轴承外圈之间形成的圆柱孔以容纳并固定下排渣导管。上排渣导管和下排渣导管均为高强度金属管，上排渣导管和下排渣导管之间通过螺纹连接。上隔挡片和下隔挡片均呈圆盘形，上隔挡片、下隔挡片和封堵胶圈的直径相同，上隔挡片和下隔挡片材质为高强度金属，上隔挡片和下隔挡片上并列开有三个圆形孔，可使上空心连接杆、下空心连接杆及下排渣导管穿过，通过螺纹连接在下排渣导管上的螺母将上隔挡片和下隔挡片紧固，可有效防止在钻进过程中封堵胶圈与密封轴承滑脱，从而排渣部件始终随钻形成恒定的密闭空间，有效保证了稳定的排渣动力，而且当封堵胶圈老化时，可将上隔挡片和下隔挡片拆卸，快读更换新的当封堵胶圈。定位环的设置可避免上排渣导管与高速旋转的钻杆和上空心连接杆产生接触而受到磨损。综上所述，本专利技术原理科学、设计合理、结构紧凑、便于操作，施工方法简单，投入成本低廉，能够保证有效、稳定排渣动力的方法，对于提高小孔径，较大深度钻孔的成孔质量及排渣效果，降低空气污染，是小孔径，深部钻孔排渣方法上的创新，具有良好的经济和社会效益。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术在钻孔作业时的示意图。具体实施方式如图和图2所示，本专利技术的下向钻孔随钻封堵式排渣装置，包括均竖向设置的上空心连接杆1、下空心连接杆2、密封轴承3、封堵胶圈5、上排渣导管6和下排渣导管7；上空心连接杆1下端部伸入并螺纹连接到密封轴承3内圈的上端口内，下空心连接杆2上端部伸入并螺纹连接到密封轴承3内圈的下端口内，封堵胶圈5套设在密封轴承3外圈，密封轴承3外圈沿轴向方向开设有两条均上下通透的内半圆长槽，封堵胶圈5套内壁沿轴向方向开设有两条均上下通透的外半圆长槽，两条内半圆长槽和两条外半圆长槽一一对应形成两条圆柱孔，上排渣导管6和下排渣导管7均设置有两条，两条下排渣导管7对应装配在两条圆柱孔内，两条下排渣导管7上端对应于两条上排渣导管6下端同轴向连接。密封轴承3和封堵胶圈5上端部设置有套在上空心连接杆1外部的上隔挡片8，密封轴承3和封堵胶圈5下端部设置有套在下空心连接杆2外部的下隔挡片4，下排渣导管7上端部和下端部分别穿过上隔挡片8和下隔挡片4。上空心连接杆1上端与钻孔9用的钻杆10同轴线连接，下空心连接杆2下端与钻孔9用的钻头11同轴线连接，钻头11的外径与封堵胶圈5的外径相等，钻头11的外径大于钻杆10的外径，上空心连接杆1、钻杆10和下空心连接杆2的外径相等。两条下排渣导管7关于密封轴承3中心线左右对称布置，两条上排渣导管6之间设置有套在上空心连接杆1外部的定位环，定位环、两条上排渣导管6均与上空心连接杆1外壁之间具有间隙。图2中的附图标记13为本专利技术中的下向钻孔随钻封堵式排渣装置。下向钻孔随钻封堵式排渣装置的排渣方法，包括以下步骤，（1）组装下向钻孔随钻封堵式排渣装置；（2）将钻头11与下空心连接杆2下端连接，将上空心连接杆1上端与钻杆10下端连接；（3）在钻杆10外部均安装若干个连接两条上排渣导管6的所述定位环15，定位环15、两条上排渣导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.下向钻孔随钻封堵式排渣装置，其特征在于：包括均竖向设置的上空心连接杆、下空心连接杆、密封轴承、封堵胶圈、上排渣导管和下排渣导管；上空心连接杆下端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的上端口内，下空心连接杆上端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的下端口内，封堵胶圈套设在密封轴承外圈，密封轴承外圈沿轴向方向开设有两条均上下通透的内半圆长槽，封堵胶圈套内壁沿轴向方向开设有两条均上下通透的外半圆长槽，两条内半圆长槽和两条外半圆长槽一一对应形成两条圆柱孔，上排渣导管和下排渣导管均设置有两条，两条下排渣导管对应装配在两条圆柱孔内，两条下排渣导管上端对应于两条上排渣导管下端同轴向连接。

【技术特征摘要】
1.下向钻孔随钻封堵式排渣装置，其特征在于：包括均竖向设置的上空心连接杆、下空心连接杆、密封轴承、封堵胶圈、上排渣导管和下排渣导管；上空心连接杆下端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的上端口内，下空心连接杆上端部伸入并螺纹连接到密封轴承内圈的下端口内，封堵胶圈套设在密封轴承外圈，密封轴承外圈沿轴向方向开设有两条均上下通透的内半圆长槽，封堵胶圈套内壁沿轴向方向开设有两条均上下通透的外半圆长槽，两条内半圆长槽和两条外半圆长槽一一对应形成两条圆柱孔，上排渣导管和下排渣导管均设置有两条，两条下排渣导管对应装配在两条圆柱孔内，两条下排渣导管上端对应于两条上排渣导管下端同轴向连接。2.根据权利要求1所述的下向钻孔随钻封堵式排渣装置，其特征在于：密封轴承和封堵胶圈上端部设置有套在上空心连接杆外部的上隔挡片，密封轴承和封堵胶圈下端部设置有套在下空心连接杆外部的下隔挡片，下排渣导管上端部和下端部分别穿过上隔挡片和下隔挡片。3.根据权利要求2所述的下向钻孔随钻封堵式排渣装置，其特征在于：上空心连接杆上端与钻孔用的钻杆同轴线连接，下空心连接杆下端与钻孔用的钻头同轴线连接，钻头的外径与封堵胶圈的外径相等，钻头的外径大于钻杆的外径，上空心连接杆、钻杆和下空心连接杆的外径相等。4.根据权利要求3所述的下向钻孔随钻封堵式排渣装置，其特征在于：两条下排渣导管关于密封轴承中心线左右对称布置，两条上排渣导管之间设置有套在上空心连接杆外部的定位环，定位环、两条上排渣导管均与上空心连...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘少伟，付孟雄，刘伟，杨云飞，王永峰，石国文，尹文怀，李剑侠，王颖清，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41