【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤层钻孔，具体的说，涉及一种破碎地层“保直-防喷-增透-排水”一体化钻进系统。
技术介绍
1、煤岩层成孔技术是井下瓦斯抽采的关键技术，成孔质量决定着瓦斯抽采的范围和效率，间接影响着煤层的回采效率。由于地质条件复杂，钻孔在实际施工中无法按设计直线轨迹延伸，而偏斜会使相邻钻孔间距过大或过小，形成抽采盲区或造成钻孔的交叉。瓦斯是煤的变质过程中的衍生物，因此在煤变质过程中极易产生瓦斯堆积的现象，从而产生高压瓦斯，在煤矿钻进过程中，由于煤矿中高压瓦斯气体的存在而导致的高压瓦斯和粉煤灰由钻孔向外喷出的现象叫做喷孔，其喷出的粉煤灰速度快，瓦斯压力大，因此极易导致人员伤亡，设备损坏，工作环境污染等事故。
2、现有钻孔周围煤体应力场会产生瓶颈效应，阻碍瓦斯解吸和流动，钻孔产生裂隙范围小，瓦斯抽采难，并且现有设备卸压范围小，操作复杂，因为穿层抽采钻孔时,受到岩渣、煤渣、积水重力作用的影响,造成钻孔内的积水、积渣难以排出,进而影响封孔质量、降低瓦斯抽采效果。因此，需要一种破碎地层“保直-防喷-增透-排水”一体化钻进系统，以解决现有设备功能单一、操作复杂且不易排水排渣导致封孔质量差、抽采效果差的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种破碎地层“保直-防喷-增透-排水”一体化钻进系统，本专利技术在钻机的钻杆上安装扩孔器和设置在扩孔器左端的钻头组件进行钻孔，钻进一定深度后，打开高压水泵，利用扩孔杆体上的上下对称的射流喷嘴进行冲孔割缝，扩孔杆体内部水平设置有连通中心通道
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、破碎地层“保直-防喷-增透-排水”一体化钻进系统，包括钻机，钻机上安装有沿左右方向设置的钻杆，钻杆内部水平设置有中心通道，钻杆的左端安装有钻具；
4、钻具包括扩孔器和设置在扩孔器左端的钻头组件；
5、扩孔器包括扩孔杆体，扩孔杆体上设置有中心对称的射流喷嘴，扩孔杆体内部水平设置有连通中心通道的第一冷却通道，射流喷嘴连通第一冷却通道；
6、钻杆的右端设置有水尾，水尾左端随钻杆旋转，水尾右端通过高压管道连接有高压水泵；
7、钻进一定深度后，打开高压水泵，高压水流经中心通道至第一冷却通道经射流喷嘴进行冲孔与割缝；煤层增透后，将带有注浆管的囊袋通过卡箍卡设在钻杆上送至孔内，通过注浆管向囊袋内注浆，完成封孔。
8、钻头组件包括相互连接的且水平设置的大钻头和小钻头，大钻头包括用于连接扩孔器右端的第一钻头基体，第一钻头基体的左端面上设置有至少三块沿左端面的圆周螺旋布置的第一翼板；小钻头包括第二钻头基体，第二钻头基体的右端面连接在第一钻头基体的左端面上，第二钻头基体的右端面上设置有至少三块沿左端面圆周螺旋布置的第二翼板；
9、第一翼板上安装有至少三颗金刚石复合片，第二翼板上安装有至少两颗金刚石复合片。
10、第一钻头基体包括第一圆柱部和左窄右宽的第一圆台部，第一圆柱部内部设置有与第一冷却通道相连通的第二冷却通道，第一钻头基体的右端设置有第一内螺纹部；
11、第二钻头基体包括第二圆柱部和左窄右宽的第二圆台部，第二圆柱部内部设置有与第二冷却通道相连通的第三冷却通道，第三冷却通道的左端设置有第一单向阀；第二圆柱部的外径小于第一圆台部左端面的外径，安装时，第二圆柱部的右端与第一圆台部的左端熔铸连接。
12、扩孔杆体的左端设置有与第一内螺纹部相对应的第一外螺纹部，扩孔杆体的右端设置有第二内螺纹部；扩孔杆体的外表面水平设置有前后对称的第一刻槽。
13、钻具还包括设置在扩孔器和钻杆之间的排水器，排水器包括排水本体，排水本体外表面水平设置有至少两条第二刻槽，相邻第二刻槽之间设置有至少两个圆孔，排水本体内部设置有第四冷却通道，圆孔与第四冷却通道相连通，圆孔内安装有第二单向阀；
14、排水本体的左端设置有对应与第二内螺纹部的第二外螺纹部，排水本体的右端设置有第三内螺纹部。
15、第一单向阀和第二单向阀均包括水平放置的圆筒杆体，圆筒杆体左端安装有紧贴圆筒杆体内壁的圆环底座，圆筒杆体内部包括左通道和右通道，左通道和右通道之间通过由左至右内缩的密封部连接，密封部上通过环形槽安装有对应的密封橡胶圈；
16、圆筒杆体内部设置有弹簧和活塞组件，活塞组件包括圆台塞、内十字圆环座、连接圆台塞和内十字圆环座的圆柱形连接件，弹簧左端连接圆环底座，弹簧右端连接内十字圆环座；
17、圆台塞的左端连接连接件，圆台塞的外表面圆台部对应密封部。
18、囊袋包括水平设置的上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋上均设置有注浆管，上囊袋上还设置有贯穿囊袋的正压管，上囊袋与下囊袋之间通过卡箍连接，并通过卡箍将整个囊袋安装在钻杆上。
19、钻杆的右端设置有对应于第三内螺纹部的第三外螺纹部；
20、第一内螺纹部、第二内螺纹部、第三内螺纹部相同，第一外螺纹部、第二外螺纹部、第三外螺纹部相同。
21、第一内螺纹部、第二内螺纹部、第三内螺纹部均可替换为相对应的第一内螺纹接头、第二内螺纹接头、第三内螺纹接头；
22、第一外螺纹部、第二外螺纹部、第三外螺纹部均可替换为相对应的第一外螺纹接头、第二外螺纹接头、第三外螺纹接头。
23、使用囊袋完成封孔后，将水尾撤掉，在钻杆的右端通过抽水管道连接抽水泵，通过囊袋的正压管注入风压，打开抽水泵进行排水；抽水泵与抽水管道法兰连接。
24、本专利技术的破碎地层“保直-防喷-增透-排水”一体化钻进系统在钻机的钻杆上安装扩孔器和设置在扩孔器左端的钻头组件进行钻孔，钻进一定深度后，打开高压水泵，利用扩孔杆体上的上下对称的射流喷嘴进行冲孔割缝，扩孔杆体内部水平设置有连通中心通道的第一冷却通道，射流喷嘴连通第一冷却通道；并在煤层增透后，将带有注浆管的囊袋通过卡箍卡设在钻杆上送至孔内，通过注浆管向囊袋内注浆，完成封孔，排水排渣效果好、封孔质量高、抽采效果好，可以同时实现保直-防喷-增透-排水效果。
25、具体来讲，本申请的钻进系统在实施时，先将钻头组件、扩孔器、排水器进行组装，然后在将组装好的钻具安装在钻杆和钻机上，在钻杆的右端安装水尾，水尾左端跟着钻杆转动而右端不转动，钻进施工时，钻头组件依靠钻机的推进力切削煤岩，钻进过程中出现的钻屑通过扩孔器、排水器和钻杆与钻孔之间的间隙向外输送，钻进一定深度后，打开高压水泵，高压水流经钻杆的中心通道和第三冷却通道至第一冷却通道控制射流喷嘴进行冲孔和割缝，完成煤层穿透后，将囊袋通过卡箍固定安装在钻杆上，随后送入孔内，通过注浆管注浆使囊袋膨胀，进而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：包括钻机，钻机上安装有沿左右方向设置的钻杆，钻杆内部水平设置有中心通道，钻杆的左端安装有钻具；
2.根据权利要求1所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：钻头组件包括相互连接的且水平设置的大钻头和小钻头，大钻头包括用于连接扩孔器右端的第一钻头基体，第一钻头基体的左端面上设置有至少三块沿左端面的圆周螺旋布置的第一翼板；小钻头包括第二钻头基体，第二钻头基体的右端面连接在第一钻头基体的左端面上，第二钻头基体的右端面上设置有至少三块沿左端面圆周螺旋布置的第二翼板；
3.根据权利要求2所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：第一钻头基体包括第一圆柱部和左窄右宽的第一圆台部，第一圆柱部内部设置有与第一冷却通道相连通的第二冷却通道，第一钻头基体的右端设置有第一内螺纹部；
4.根据权利要求3所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：扩孔杆体的左端设置有与第一内螺纹部相对应的第一外螺纹部，扩孔杆体的右端设置有第二内螺纹部；扩孔杆
5.根据权利要求4所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：钻具还包括设置在扩孔器和钻杆之间的排水器，排水器包括排水本体，排水本体外表面水平设置有至少两条第二刻槽，相邻第二刻槽之间设置有至少两个圆孔，排水本体内部设置有第四冷却通道，圆孔与第四冷却通道相连通，圆孔内安装有第二单向阀；
6.根据权利要求5所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：第一单向阀和第二单向阀均包括水平放置的圆筒杆体，圆筒杆体左端安装有紧贴圆筒杆体内壁的圆环底座，圆筒杆体内部包括左通道和右通道，左通道和右通道之间通过由左至右内缩的密封部连接，密封部上通过环形槽安装有对应的密封橡胶圈；
7.根据权利要求6所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：囊袋包括水平设置的上囊袋和下囊袋，上囊袋和下囊袋上均设置有注浆管，上囊袋上还设置有贯穿囊袋的正压管，上囊袋与下囊袋之间通过卡箍连接，并通过卡箍将整个囊袋安装在钻杆上。
8.根据权利要求7所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：钻杆的右端设置有对应于第三内螺纹部的第三外螺纹部；
9.根据权利要求8所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：第一内螺纹部、第二内螺纹部、第三内螺纹部均可替换为相对应的第一内螺纹接头、第二内螺纹接头、第三内螺纹接头；
10.根据权利要求1所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：使用囊袋完成封孔后，将水尾撤掉，在钻杆的右端通过抽水管道连接抽水泵，通过囊袋的正压管注入风压，打开抽水泵进行排水；抽水泵与抽水管道法兰连接。
...【技术特征摘要】
1.一种破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：包括钻机，钻机上安装有沿左右方向设置的钻杆，钻杆内部水平设置有中心通道，钻杆的左端安装有钻具；
2.根据权利要求1所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：钻头组件包括相互连接的且水平设置的大钻头和小钻头，大钻头包括用于连接扩孔器右端的第一钻头基体，第一钻头基体的左端面上设置有至少三块沿左端面的圆周螺旋布置的第一翼板；小钻头包括第二钻头基体，第二钻头基体的右端面连接在第一钻头基体的左端面上，第二钻头基体的右端面上设置有至少三块沿左端面圆周螺旋布置的第二翼板；
3.根据权利要求2所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：第一钻头基体包括第一圆柱部和左窄右宽的第一圆台部，第一圆柱部内部设置有与第一冷却通道相连通的第二冷却通道，第一钻头基体的右端设置有第一内螺纹部；
4.根据权利要求3所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：扩孔杆体的左端设置有与第一内螺纹部相对应的第一外螺纹部，扩孔杆体的右端设置有第二内螺纹部；扩孔杆体的外表面水平设置有前后对称的第一刻槽。
5.根据权利要求4所述的破碎地层保直-防喷-增透-排水一体化钻进系统，其特征在于：钻具还包括设置在扩孔器和钻杆之间的排水器，排水器包括排水本体，排水本体外表面水平设置有至少两条第二刻槽，相邻第二刻槽之间设置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永龙，赵澳琪，麻登辉，余在江，王振锋，韦纯福，辛亚军，杜康，郭佳宽，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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