煤矿下护孔筛管成套设备改进

发布时间：2020-07-15 14:58

【摘要】：针对井下复杂地层瓦斯抽采孔钻进技术的不足,对下护孔筛管成套设备进行了研究。首先改进了内芯可脱式PDC钻头的设计,达到了筛管通过性要求;设计加工的鐖40 mm规格的丝扣式筛管,从钻杆内孔人工下入顺畅连接可靠性好,拧卸方便;研制的孔底固管装置有效的解决了提钻时筛管被带出现象,保证安设筛管牢靠,组装方便灵活;与传统提钻下筛管技术相比,具有明显的工艺先进性,下管效率提高了2倍以上,平均下管深度达到钻孔深度的91%以上,而且从抽采效果上也表明,使用该技术后工作面瓦斯抽采浓度平均提高10%~20%。
【图文】：

示意图,前置式,内芯,钻头结构

1－外圆切削齿;2－铰接销;3－中心活动翼片;4－空心钻体;5－内芯切削齿;6－定位弹簧销;7－反切削齿;8－保径齿图1一字铰接型内芯可开闭前置式钻头结构图定在钻头体切削翼的外侧;内心切削齿作为活动内芯的切削齿，固定在中心活动翼片两侧;中心活动翼片通过铰接销与空心钻头体连接在一起，可通过铰接销使中心活动翼片在空心钻头体内打开或关闭，这样的设计使钻头中心可开启、翼片不残、结构简单可靠、碎岩效率高，对下护孔筛管具有很好的适应性。一字铰接型内芯可开闭前置式钻头闭合和开启状态示意图如图2。图2一字铰接型内芯可开闭前置式钻头闭合和开启状态示意图2筛管的改进目前煤矿瓦斯抽采通用的筛管管材为PVC材质，其特点是机构简单、用料成本低。针对改进的瓦斯钻孔钻具，选用外径鐖40mm的PVC筛管。相较于之前应用的鐖25mm管，管径更大，筛眼增大，连接操作更简单。改造后的钻杆连接后的内孔光滑，下筛管阻力减小，不必使用管箍进行禁锢。因此，筛管可以设计为一体式，设计性能参数为:外径鐖40mm，壁厚2．9mm，单根长度1．5m，筛眼直径8～10mm，4排梅花型布孔。3孔底固管装置的改进当瓦斯钻孔到设计深度，进行下筛管工序，当筛管到达孔底后进行提钻工序。为了防止提钻时钻杆内孔与筛管的摩擦作用将筛管拔出，要在下筛管的顶端安装孔底固管装置(又称悬挂装置)，其下筛管工艺如图3。1－煤层;2－筛管;3－钻杆;4－固管装置图3下筛管工艺图经过方案论证和模拟试验对比，研制的孔底固管装置由装置主体、可开闭式翼片、弹簧和内外丝扣组成，孔底固管装置如图4。根据煤层情况，孔底固管装置可单个使用或多个串接使用，1个装置的内丝与另1个装置的外丝相连，在连接丝扣式筛管，使筛管与固管装置连成一体。在下筛管时，当固

示意图,前置式,内芯,开闭

下筛,管工,筛管

孔钻具，选用外径鐖40mm的PVC筛管。相较于之前应用的鐖25mm管，管径更大，筛眼增大，连接操作更简单。改造后的钻杆连接后的内孔光滑，下筛管阻力减小，不必使用管箍进行禁锢。因此，筛管可以设计为一体式，设计性能参数为:外径鐖40mm，壁厚2．9mm，单根长度1．5m，筛眼直径8～10mm，4排梅花型布孔。3孔底固管装置的改进当瓦斯钻孔到设计深度，进行下筛管工序，当筛管到达孔底后进行提钻工序。为了防止提钻时钻杆内孔与筛管的摩擦作用将筛管拔出，要在下筛管的顶端安装孔底固管装置(又称悬挂装置)，其下筛管工艺如图3。1－煤层;2－筛管;3－钻杆;4－固管装置图3下筛管工艺图经过方案论证和模拟试验对比，研制的孔底固管装置由装置主体、可开闭式翼片、弹簧和内外丝扣组成，孔底固管装置如图4。根据煤层情况，孔底固管装置可单个使用或多个串接使用，1个装置的内丝与另1个装置的外丝相连，在连接丝扣式筛管，使筛管与固管装置连成一体。在下筛管时，当固管装置的前端顶开钻头可开闭式翼片进入煤孔时，装置上的压缩可活动翼片，在强力弹簧作用下张开(只能向前输送不能向后拉)，依靠整套筛管向孔口方向运动趋势或受拉力作用下楔入煤壁，产生抵抗筛管移动力，将筛管固定在钻孔底部。1－丝扣;2－翼片;3－固管装置体图4孔底固管装置4钻机和钻杆的选择1)钻机。选用中煤科工集团西安研究院研制生产的ZDY3200S全液压钻机［4］。该钻机是一种煤矿用动力头式全液压坑道钻机，具有转速范围宽、扭矩大、给进起拔能力强等特点。该机为分体式结构，摆放灵活，便于近距离搬迁，适用于施工场地狭窄场合［5］。钻机主要部分性能参数如下:①钻杆直径:89mm;②主轴通孔直径:95mm;③最大转矩:4000N·m;④回转器主轴转速:5～280r/min

【参考文献】