CN103939129B - 钻抽一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻抽一体化装置,包括钻杆和钻头,以及钻机,其特征是:所述钻杆为空心PVC钻杆,所述钻头为PVC钻头,PVC钻杆逐段被密封对接,PVC钻杆的末端密封连接在抽气装置上。本发明的钻杆及钻头工作后直接留于钻孔中作为瓦斯抽放管。不仅有利于钻孔时进行吹气或抽气,更利于作为瓦斯抽放的进气口。本发明操作简便、效率高、效果好,能够降低开采成本,不影响开采进度,非常利于推广实施。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿领域中的瓦斯抽放技术,具体涉及一种钻抽一体化装置。
背景技术
煤层长期深埋地下,其内部压力较大,不断产生的煤层气(瓦斯)被压缩在煤层中处于稳定状态,但在开采煤层过程中,破坏了煤层的平衡性,储存在煤层中的高压瓦斯气体会突然爆发出来导致突出事故。瓦斯突出是煤矿井下一种严重的灾害,制约煤矿的安全生产。另一方面,由于煤层气被局部密封,在正常情况下不容易被排除,按照规范的开采步骤,需要在开采前先对煤层钻孔和抽放瓦斯。一直以来,煤层钻孔都采用金属钻具作业,钻孔后拉出钻具,***抽放管并封孔,利用抽风装置进行抽放,从而排放煤层深处的煤层气(瓦斯)。在实际钻孔和抽瓦斯过程中会遇到卡钻和塌孔问题。由于钻具深入煤层中,钻杆逐段加长可深入煤层60m以上,如此深入煤层的钻进工作,一旦发生塌孔,钻杆被卡入煤层深处无法取出,金属钻杆不能及时取出会影响开采机械的正常工作,从而影响开采工作的顺利进行,处理非常麻烦。另外,在退出钻杆过程中,更容易出现塌孔现象。即使将钻杆顺利取出,仅局部塌孔也会影响瓦斯抽放管的安装,使钻孔报废。在含有煤层气的煤层中,以上两种塌孔是常见的现象。不仅操作过程复杂缓慢,而且效果欠佳,还会影响整体开采速度。
发明内容
本发明的目的是针对现有煤矿瓦斯抽放过程中存在的问题和不足,提供一种可以有效兼顾钻孔和抽气的钻抽一体化装置。
为实现上述目的,采用如下技术方案:一种钻抽一体化装置,包括钻杆和钻头,以及钻机,其特征是:所述钻杆为空心PVC钻杆,所述钻头为PVC钻头,PVC钻杆逐段被密封对接,PVC钻杆的末端密封连接在抽气装置上。
所述PVC钻头上,在钻刃部位嵌入金属刃部形成复合钻头。嵌装的方式可以有多种,例如:在金属刃部的根部设置了凸棱,在钻头基座上设置匹配的凹槽,凸棱嵌装于凹槽中后通过热合工艺组成复合体。
相邻钻杆的对接面套装有密封圈,可以将相邻钻杆的密封面设置环形凹槽,密封圈匹配套装在两侧环形凹槽中。
可以在钻杆末端设置卡台,卡台外侧套装圆形支撑板,在圆形支撑板的外侧套装有圆形柔性密封片,圆形柔性密封片的外径大于圆形支撑板的外径,并大于钻孔的外径。还可以在所述PVC钻杆一侧设置抽气孔。
有益效果:本发明利用PVC钻杆和PVC钻头作为一次性钻孔工具,钻杆及钻头工作后直接留于钻孔中,作为瓦斯抽放管。由于煤矿开采领域中的煤层硬度有限,作为一次性钻具的PVC钻杆和钻头足以承受煤层钻孔的工作强度。
位于PVC钻杆上的抽气孔,不仅有利于钻孔时进行吹气或抽气,更利于作为瓦斯抽放的进气口。
本发明将钻杆作为瓦斯抽放管,简化了瓦斯抽放工序,直接对钻杆封孔处理后即可抽放瓦斯。可以避免因退钻过程形成钻孔的塌孔现象。即使偶尔因钻孔过程而塌孔,PVC材质的钻杆和钻头不会对开采构成障碍,从而不影响开采进度。可见,本发明操作简便、效率高、效果好,能够降低开采成本,不影响开采进度,非常利于推广实施。
附图说明
图1是本发明的外观结构示意图;
图2是图1的局部放大结构示意图;
图3是另一种钻头结构示意图;
图4是其中一种封孔结构。
图中,标号1为PVC钻头,2为PVC钻杆,21为螺母接头,22为螺杆接头,23为抽气孔,24和25为环形凹槽,3为密封圈,4为煤层,5为卡台,6为圆形支撑板,7为圆形柔性密封片,8为沟槽,9为金属刃部,10为抽气装置,11为连接头,12为钻机。
具体实施方式
实施例1:一种钻抽一体化装置,参见图1和图2,将空心的PVC钻杆2携带PVC钻头1向煤层深处钻孔,当钻孔达到目标位置(例如60m)时,再对PVC钻杆2进行封孔处理,可以采用传统的封孔手段对PVC钻杆进行封孔处理。
将空心的PVC钻杆2作为瓦斯抽放管使用。将PVC钻杆2的末端密封连接在抽气装置10上,利用抽气装置10对钻孔内部进行瓦斯抽放工作。
所述PVC钻杆2可以逐段被密封对接,使之不断得到延长,直至钻入合适位置为止。相邻PVC钻杆2的对接面最好设置密封层,例如套装密封圈3,可以将相邻钻杆的密封面设置环形凹槽24和25,密封圈3匹配套装在两侧环形凹槽24和25中。
本实施例中,选择PVC钻头1的硬度要求,使其与所开采煤层硬度达到最佳值,使一次性钻具的PVC钻杆2和PVC钻头1足以承受煤层钻孔的工作强度要求为准。
为了达到较好的抽放瓦斯效果,还可以在所述PVC钻杆2的一侧设置抽气孔4。该抽气孔4不仅有利于钻孔时进行吹气或抽气,更利于作为瓦斯抽放的进气口。连接头11可以是固定连接头,仅用于钻机12停机后的抽瓦斯连接。也可以是旋转连接头,在钻机12工作的同时对钻孔正压充气,或者负压抽气。
实施例2:在实施例1方法基础上,将所述PVC钻头进行改进,参见图3,在钻刃部位嵌入金属刃部9形成复合钻头。例如可以在金属刃部的根部设置了凸棱,并在钻头基座上设置匹配的凹槽,凸棱嵌装于凹槽中后通过热合工艺组成复合体。
实施例3:参见图2,在实施例1基础上,提供了一种可以开始安装的封孔结构,即最末端钻杆上活动安装一个封孔器,该封孔器是在钻杆末端根据实际需要活动安装一个卡台5,卡台外侧套装圆形支撑板6,在圆形支撑板的外侧套装有圆形柔性密封片7,圆形支撑板与钻孔相当或者大于钻孔,圆形柔性密封片的外径大于圆形支撑板的外径,并大于钻孔的外径,从而当对PVC钻杆抽气时,内部气压低于外部气压,圆形柔性密封片被向内吸,贴合密封在钻孔附近。
实施例4:参见图4,在实施例3基础上,圆形支撑板既可以是片状也可以是球面支撑板,球面支撑板的外侧设置了沟槽8或外压板,便于密封安装圆形柔性密封片,圆形柔性密封片也可以设置成与球面支撑板匹配的球面柔性密封片。
Claims (6)
1.一种钻抽一体化装置,包括钻杆和钻头,以及钻机,其特征是:所述钻杆为空心PVC钻杆,所述钻头为PVC钻头,PVC钻杆逐段被密封对接,PVC钻杆的末端密封连接在抽气装置上;所述PVC钻头上,在钻刃部位嵌入金属刃部形成复合钻头。
2.根据权利要求1所述的钻抽一体化装置,其特征是:嵌装的方式是在金属刃部的根部设置了凸棱,在钻头基座上设置匹配的凹槽,凸棱嵌装于凹槽中后通过热合工艺组成复合体。
3.根据权利要求1所述的钻抽一体化装置,其特征是:相邻钻杆的对接面套装有密封圈。
4.根据权利要求3所述的钻抽一体化装置,其特征是:将相邻钻杆的密封面设置环形凹槽,密封圈匹配套装在两侧环形凹槽中。
5.根据权利要求1所述的钻抽一体化装置,其特征是:在钻杆末端设置卡台,卡台外侧套装圆形支撑板,在圆形支撑板的外侧套装有圆形柔性密封片,圆形柔性密封片的外径大于圆形支撑板的外径,并大于钻孔的外径。
6.根据权利要求1所述的钻抽一体化装置,其特征是:在所述PVC钻杆一侧设置抽气孔。
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