【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿井下打钻领域，特别是一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具及其使用方法。
技术介绍
1、通过钻孔预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出的有效技术措施。然而在突出煤层中进行钻孔施工时，受地应力、瓦斯压力、钻具扰动等影响，钻孔极易发生塌孔、堵孔、喷孔、卡钻等异常动力现象，不仅影响钻孔的钻进深度，还会造成喷孔瓦斯超限，给现场施工造成重大安全隐患。
2、目前煤矿在防喷孔方面主要采取在钻孔外部安装防喷装置的措施，这些措施是钻孔发生喷孔后的被动性技术措施，无法在钻孔内部进行主动性防喷，尤其是无法解决由钻孔堵塞诱发的喷孔。在打钻过程中若发生钻孔堵塞，钻孔深处的瓦斯将会逐渐集聚，进而形成具有一定压力、一定体积的“瓦斯包”；当钻孔堵塞段突然被疏通时，集聚的高压瓦斯将会突然向外喷出，造成孔口及巷道瓦斯超限。突出煤层具有高地应力、高瓦斯压力、煤体松软的特点，钻进过程中钻孔堵塞现象不可避免，因此，在突出煤层钻进过程中堵喷现象频发。
3、因此，针对这一问题，迫切需要开发一种具有泄压防喷功能而且钻进阻力小的钻具，以满足松软突出煤层安全高效、深孔钻进的需要。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具及其使用方法。
2、为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
3、本专利技术的技术方案之一是一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，包括在倾斜向上钻孔中布置的钻杆杆体和用于驱动钻杆杆体钻进
4、进一步地，所述筛孔螺旋钻杆段由若干根筛孔螺旋钻杆组成，每根所述筛孔螺旋钻杆的外表面设有2-4条i型螺旋叶片，相邻的两条i型螺旋叶片之间形成第一螺旋排渣通道，筛孔螺旋钻杆第一螺旋排渣通道之间开设有多个径向进渣孔，所述进渣孔与筛孔螺旋钻杆中心的圆形泄气排渣通道连通；所述筛孔螺旋钻杆一端设有公螺纹、另一端设有母螺纹。
5、进一步地，所述螺旋钻杆段由若干根螺旋钻杆组成，每根所述螺旋钻杆外表面设有2-4条ⅱ型螺旋叶片，相邻的两条ⅱ型螺旋叶片之间形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋钻杆的中心为圆形泄气排渣通道；每根所述螺旋钻杆一端设有公螺纹、另一端设有母螺纹。
6、进一步地，所述螺旋进渣钻头包括承载管和若干个切削刃，切削刃设在承载管前端，切削刃处为镂空结构，相邻的两个切削刃之间为进渣口，进渣口与承载管的中心孔连通；所述承载管的外表面设有2-4条ⅲ型螺旋叶片，相邻的两条ⅲ型螺旋叶片之间形成第三螺旋排渣通道；所述承载管的后端设有与筛孔螺旋钻杆的公螺纹配合的内螺纹。
7、进一步地，所述螺旋钻杆段后端连接有旋转出渣装置，旋转出渣装置后端与钻尾集渣装置通过滑动插接的方式连接。
8、进一步地，所述旋转出渣装置包括壳体，所述壳体前端设有公螺纹，所述壳体前端通过螺纹与螺旋钻杆段后端连接，所述壳体的后端内同轴插装有出渣管，所述壳体的后端内安装有轴承，所述出渣管前端固定在轴承的内圈中。
9、进一步地，所述钻尾集渣装置包括箱体，所述箱体为薄壁中空结构，箱体一侧面设有向上倾斜的柔性进渣口，旋转出渣装置的出渣管的后端滑动插接在柔性进渣口中；箱体顶部设有与煤矿井下的瓦斯抽放管路连接的瓦斯抽采口；所述箱体的底部为漏斗型卸渣口，卸渣口处安设有可抽插的挡板，用于钻进期间封闭箱体。
10、本专利技术的技术方案之二是一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具的使用方法，包括以下步骤：
11、步骤1：将钻机移动至设计钻孔位置；
12、步骤2：将螺旋钻杆段、筛孔螺旋钻杆段和螺旋进渣钻头组装成钻杆杆体后安装在钻机上；
13、步骤3：将旋转出渣装置安装在螺旋钻杆段的后端；
14、步骤4：调整钻尾集渣装置的位置，将钻尾集渣装置的柔性进渣口与旋转出渣装置的出渣管滑动插接，将钻尾集渣装置的挡板封闭卸渣口；将钻尾集渣装置顶部的抽采口与瓦斯抽放管路连接；
15、步骤5：调整钻机施工角度，开启钻机驱动钻杆杆体钻进；
16、步骤6：钻进期间，根据钻尾集渣装置内部积存钻渣量及时抽出挡板卸出钻尾集渣装置中的钻渣，然后插入挡板后继续进行钻进。
17、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
18、(1)使用本专利技术的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具在煤(岩)层中进行仰孔钻进时，钻杆外部的钻渣一部分通过钻杆外表叶片的螺旋输送作用向外排出，另一部分会通过螺旋进渣钻头前段的进渣口以及筛孔螺旋钻杆表面的进渣孔进入钻杆中心的泄气排渣通道，进入泄气排渣通道的钻渣在重力向下分力的作用下沿钻杆内孔向外排出，钻杆的旋转会减小钻渣与钻杆内孔壁面之间的阻力，使下滑速度加快；钻孔内部的瓦斯可通过螺旋进渣钻头的进渣口以及筛孔螺旋钻杆上的众多进渣孔进入钻杆中心的泄气排渣通道，直连钻孔外部，可有效解决孔内瓦斯异常涌出导致的喷孔以及因钻孔坍塌堵塞导引发的喷孔。
19、(2)组合式螺旋钻具的螺旋进渣钻头和筛孔螺旋钻杆均具有进渣卸压的功能，可以大幅降低钻杆的旋转阻力，在钻机扭矩一定的情况下有利于提高软煤层钻孔的钻进深度，进而提高钻孔瓦斯抽采的效果。
20、(3)组合式螺旋钻具的除了具有螺旋叶片螺旋排渣的功能外，还充分发挥了重力辅助排渣的功能，可极大地提高软煤层仰孔钻进时的排渣效率，进而提高钻进效率。
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1.一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，包括在倾斜向上钻孔中布置的钻杆杆体和用于驱动钻杆杆体钻进的钻机(6)，其特征在于：所述钻杆杆体包括螺旋进渣钻头(1)、连接在螺旋进渣钻头(1)后端的筛孔螺旋钻杆段(2)和连接在筛孔螺旋钻杆段(2)后端的螺旋钻杆段(3)；所述螺旋进渣钻头(1)、筛孔螺旋钻杆段(2)和螺旋钻杆段(3)的外表面均设有2-4条连续型螺旋叶片，相邻的两条螺旋叶片之间形成螺旋排渣通道；所述螺旋进渣钻头(1)、筛孔螺旋钻杆段(2)和螺旋钻杆段(3)的内孔为等直径的圆形泄气排渣通道；所述螺旋进渣钻头(1)上设有若干进渣口，所述筛孔螺旋钻杆段(2)的螺旋排渣通道上设有若干个径向进渣孔，所述进渣口和进渣孔均与泄气排渣通道连通。
2.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述筛孔螺旋钻杆段(2)由若干根筛孔螺旋钻杆组成，每根所述筛孔螺旋钻杆的外表面设有2-4条I型螺旋叶片(21)，相邻的两条I型螺旋叶片(21)之间形成第一螺旋排渣通道，筛孔螺旋钻杆第一螺旋排渣通道之间开设有多个径向进渣孔(22)，所述进渣孔(22)与筛孔螺旋钻杆
3.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述螺旋钻杆段(3)由若干根螺旋钻杆组成，每根所述螺旋钻杆外表面设有2-4条Ⅱ型螺旋叶片(31)，相邻的两条Ⅱ型螺旋叶片(31)之间形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋钻杆的中心为圆形泄气排渣通道；每根所述螺旋钻杆一端设有公螺纹、另一端设有母螺纹。
4.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述螺旋进渣钻头(1)包括承载管(12)和若干个切削刃(11)，切削刃(11)设在承载管(12)前端，切削刃(11)处为镂空结构，相邻的两个切削刃(11)之间为进渣口(14)，进渣口(14)与承载管(12)的中心孔连通；所述承载管(12)的外表面设有2-4条Ⅲ型螺旋叶片(13)，相邻的两条Ⅲ型螺旋叶片(13)之间形成第三螺旋排渣通道；所述承载管的后端设有与筛孔螺旋钻杆的公螺纹配合的内螺纹。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述螺旋钻杆段(3)后端连接有旋转出渣装置(4)，旋转出渣装置(4)后端与钻尾集渣装置(5)通过滑动插接的方式连接。
6.根据权利要求5所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述旋转出渣装置(4)包括壳体(41)，所述壳体(41)前端设有公螺纹，所述壳体(41)前端通过螺纹与螺旋钻杆段(3)后端连接，所述壳体(41)的后端内同轴插装有出渣管(42)，所述壳体(41)的后端内安装有轴承(43)，所述出渣管(42)前端固定在轴承(43)的内圈中。
7.根据权利要求6所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述钻尾集渣装置(5)包括箱体(51)，所述箱体(51)为薄壁中空结构，箱体(51)一侧面设有向上倾斜的柔性进渣口(52)，旋转出渣装置(4)的出渣管(42)的后端滑动插接在柔性进渣口(52)中；箱体(51)顶部设有与煤矿井下的瓦斯抽放管路连接的瓦斯抽采口(54)；所述箱体(51)的底部为漏斗型卸渣口，卸渣口处安设有可抽插的挡板(55)，用于钻进期间封闭箱体。
8.一种如权利要求7所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，包括在倾斜向上钻孔中布置的钻杆杆体和用于驱动钻杆杆体钻进的钻机(6)，其特征在于：所述钻杆杆体包括螺旋进渣钻头(1)、连接在螺旋进渣钻头(1)后端的筛孔螺旋钻杆段(2)和连接在筛孔螺旋钻杆段(2)后端的螺旋钻杆段(3)；所述螺旋进渣钻头(1)、筛孔螺旋钻杆段(2)和螺旋钻杆段(3)的外表面均设有2-4条连续型螺旋叶片，相邻的两条螺旋叶片之间形成螺旋排渣通道；所述螺旋进渣钻头(1)、筛孔螺旋钻杆段(2)和螺旋钻杆段(3)的内孔为等直径的圆形泄气排渣通道；所述螺旋进渣钻头(1)上设有若干进渣口，所述筛孔螺旋钻杆段(2)的螺旋排渣通道上设有若干个径向进渣孔，所述进渣口和进渣孔均与泄气排渣通道连通。
2.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述筛孔螺旋钻杆段(2)由若干根筛孔螺旋钻杆组成，每根所述筛孔螺旋钻杆的外表面设有2-4条i型螺旋叶片(21)，相邻的两条i型螺旋叶片(21)之间形成第一螺旋排渣通道，筛孔螺旋钻杆第一螺旋排渣通道之间开设有多个径向进渣孔(22)，所述进渣孔(22)与筛孔螺旋钻杆中心的圆形泄气排渣通道(23)连通；所述筛孔螺旋钻杆一端设有公螺纹、另一端设有母螺纹。
3.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述螺旋钻杆段(3)由若干根螺旋钻杆组成，每根所述螺旋钻杆外表面设有2-4条ⅱ型螺旋叶片(31)，相邻的两条ⅱ型螺旋叶片(31)之间形成第二螺旋排渣通道；所述螺旋钻杆的中心为圆形泄气排渣通道；每根所述螺旋钻杆一端设有公螺纹、另一端设有母螺纹。
4.根据权利要求1所述的用于仰孔钻进的泄压防喷组合式螺旋钻具，其特征在于：所述螺旋进渣钻头...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁立培，刘梓，户燕会，董营，淮鹏，马明星，王刚，孟令瑶，
申请(专利权)人：河南工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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