本發(fā)明屬于煤礦瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具。

背景技術(shù)：

瓦斯一直是影響煤礦安全生產(chǎn)的重要問題，目前采取的主要防治措施是鉆孔施工后下放篩管從而進(jìn)行瓦斯抽采。我國的大部分煤層屬于松軟煤層，用普通鉆頭進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，由于松軟煤層成孔性差，孔壁極不穩(wěn)定，極易發(fā)生鉆孔垮塌，造成鉆頭無法取出，為后續(xù)的機(jī)械化采煤增加了安全隱患。即使能成功取出，也會(huì)影響后續(xù)的篩管下放，不僅耽誤生產(chǎn)，而且會(huì)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。中國專利（專利號(hào)：cn202596582u）公開了一種可變徑鉆頭，可以實(shí)現(xiàn)退鉆擴(kuò)孔的功能，有效的防止了卡鉆的現(xiàn)象，但是采用此鉆頭施工后仍然要退鉆后下放篩管，不可避免的會(huì)造成篩管無法下放或下放深度不夠理想。另一個(gè)中國專利（專利號(hào)：cn102877791a）公開了一種鉆頭及鉆孔裝置，通過活動(dòng)鉆芯跨設(shè)在鉆頭主體上，套管可以穿過鉆頭主體的軸向通孔，利用套管的本身的重力打開鉆頭主體一端的活動(dòng)鉆芯，從而實(shí)現(xiàn)鉆頭內(nèi)部下套管，避免了撤出鉆頭后再下套管的種種弊端，但是由于鉆頭孔內(nèi)空間有限，下放的套管直徑比較小，影響瓦斯的抽采效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具，其可使排渣過程在鉆桿腔體內(nèi)完成，同時(shí)護(hù)孔管及時(shí)的跟進(jìn)護(hù)住孔壁，可有效避免鉆孔垮孔、塌孔對(duì)卡鉆現(xiàn)象、篩管下放問題的影響，也利于瓦斯的抽放。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具，包括支架、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)向支撐架、空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭、空心光面鉆桿、pvc護(hù)孔管、第一緩沖箱、第二緩沖箱、供水裝置、供風(fēng)裝置和集渣容器；pvc護(hù)孔管套在空心光面鉆桿外部，pvc護(hù)孔管內(nèi)壁與空心光面鉆桿之間形成環(huán)形通道，以鉆進(jìn)的方向?yàn)橛珊蟮角暗姆较?，空心光面鉆桿的后端與第一緩沖箱連接，第一緩沖箱下部與集渣容器連接，第一緩沖箱頂部與供風(fēng)裝置的供風(fēng)口連接，第一緩沖箱、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和導(dǎo)向支撐架由后向前依次固定設(shè)置在支架上，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出端與空心光面鉆桿傳動(dòng)連接，空心光面鉆桿穿過并設(shè)置在導(dǎo)向支撐架上，空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭安裝在空心光面鉆桿的前端，pvc護(hù)孔管的管壁上均布有若干瓦斯排放孔；第二緩沖箱的前端面固定在煤層鉆孔的孔口外側(cè)，第二緩沖箱與pvc護(hù)孔管后端連接，第二緩沖箱頂部與供水裝置的供水口連接，空心光面鉆桿穿過第二緩沖箱并與第二緩沖箱之間密封連接。

空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭包括具有中心通道的頭部和桿部，頭部前端固定設(shè)置有金剛石刀頭，頭部前端開設(shè)有與中心通道連通的排渣孔，桿部包括內(nèi)套管和同軸套裝在內(nèi)套管外的外套管，內(nèi)套管外壁由后向前依次為第一圓柱段、扁平段和第二圓柱段，扁平段包括中心對(duì)稱的兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)和兩個(gè)弧面結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)和弧面結(jié)構(gòu)沿圓周方向交替設(shè)置，弧面結(jié)構(gòu)的外徑與第二圓柱段的外徑相等，第二圓柱段的外徑大于第一圓柱段的外徑，第二圓柱段后端中心對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)安裝槽，每個(gè)安裝槽的后端對(duì)應(yīng)與一個(gè)平面結(jié)構(gòu)的前側(cè)邊銜接貫通；第二圓柱段外壁設(shè)置有外花鍵結(jié)構(gòu)，第二圓柱段前端內(nèi)壁設(shè)置有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，頭部的后端伸入并螺紋連接在內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)內(nèi)；

外套管前端外壁設(shè)置有與空心光面鉆桿前端同軸向連接的外螺紋結(jié)構(gòu)，外套管內(nèi)壁由后向前依次為第一圓柱孔、第二圓柱孔和內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)，第一圓柱段的外徑與第一圓柱孔的內(nèi)徑相等，第二圓柱段的外徑與第二圓柱孔的內(nèi)徑相等，第二圓柱孔的后端與第一圓柱孔的前端之間形成環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)，第一圓柱段后部插設(shè)在第一圓柱孔內(nèi)，外花鍵結(jié)構(gòu)和內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)嚙合裝配，外套管前端螺紋連接有限位螺母，限位螺母的內(nèi)壁安裝有與第二圓柱段密封并滑動(dòng)配合的密封圈，限位螺母前端面設(shè)置有金剛石固定刀片；

外套管與內(nèi)套管之間設(shè)置有作業(yè)端徑向伸出外套管的彈性變徑切割機(jī)構(gòu)。

彈性變徑切割機(jī)構(gòu)包括壓縮彈簧、兩個(gè)伸縮柱和兩個(gè)導(dǎo)向孔，壓縮彈簧套裝在第一圓柱段外，壓縮彈簧的前端和后端分別與扁平段后端面和環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)頂壓配合，假定沿內(nèi)套管的徑向方向指向內(nèi)套管中心的方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)的方向，導(dǎo)向孔開設(shè)在外套管上并與安裝槽內(nèi)外對(duì)應(yīng)，第二圓柱段在安裝槽的左側(cè)和右側(cè)對(duì)稱設(shè)置有導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽后端邊沿與安裝槽內(nèi)壁前端邊沿通透并齊平，導(dǎo)向槽與內(nèi)套管中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱內(nèi)端左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有裝配在導(dǎo)向槽內(nèi)的導(dǎo)柱，伸縮柱沿徑向方向穿過導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔和伸縮柱的橫斷面均為矩形結(jié)構(gòu)，伸縮柱外端側(cè)部設(shè)置有刀片槽，刀片槽處設(shè)置有與伸縮柱焊接的金剛石伸縮刀片。

采用本發(fā)明進(jìn)行鉆孔護(hù)孔作業(yè)的方法，包括以下步驟：

（1）、在煤層巷道的鉆孔處安裝松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具；

（2）、啟動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和供水裝置，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)空心光面鉆桿和空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭旋轉(zhuǎn)對(duì)指定位置的煤層進(jìn)行鉆孔，供水裝置將高壓水先送入到第二緩沖箱內(nèi)，高壓水再由第二緩沖箱內(nèi)沿pvc護(hù)孔管內(nèi)壁與空心光面鉆桿之間形成的環(huán)形通道進(jìn)入到頭部的金剛石刀頭處，金剛石刀頭對(duì)煤層進(jìn)行切割后煤粉與高壓水混合后水渣混合物通過排渣孔進(jìn)入到中心通道內(nèi)；水渣混合物沿著空心光面鉆桿的內(nèi)孔排到第一緩沖箱內(nèi)，最后進(jìn)入到集渣容器暫存；

（3）、隨著空心光面鉆桿和空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭由后向前的鉆進(jìn)，第二緩沖箱的后端也向前移動(dòng)縮入到第二緩沖箱的前部內(nèi)，與此同時(shí)金剛石固定刀片的旋轉(zhuǎn)先進(jìn)行一定半徑的擴(kuò)孔，金剛石伸縮刀片的旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步擴(kuò)孔，當(dāng)金剛石鉆頭遇到較大阻力時(shí)，頭部向后頂壓內(nèi)套管，內(nèi)套管克服壓縮彈簧的彈力沿外套管內(nèi)壁向后移動(dòng)，由于導(dǎo)向槽也隨著向后移動(dòng)，并且導(dǎo)向槽與內(nèi)套管中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱的位置在導(dǎo)向孔的限定下只能徑向移動(dòng)，導(dǎo)向槽驅(qū)動(dòng)位于安裝槽內(nèi)的伸縮柱上的導(dǎo)柱向外移動(dòng)，伸縮柱就向外伸出外套管一段距離并保持定值進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)作業(yè)，pvc護(hù)孔管也跟隨同步向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)護(hù)孔作用；

（4）、鉆孔達(dá)到預(yù)定孔深后，將空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭、空心光面鉆桿后撤一小段距離，內(nèi)套管、伸縮柱在壓縮彈簧的作用下恢復(fù)到初始位置，將空心光面鉆桿以及空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭抽出鉆孔外，pvc護(hù)孔管留在鉆孔內(nèi)，可有效避免鉆孔垮孔、塌孔對(duì)瓦斯抽放的影響，pvc護(hù)孔管上設(shè)置的瓦斯排放孔用于煤層內(nèi)瓦斯的溢出。

所述步驟（2）中的供水裝置關(guān)閉，啟動(dòng)供風(fēng)裝置，高壓風(fēng)由第一緩沖箱依次通過空心光面鉆桿的內(nèi)孔、空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭的中心通道，由排渣孔吹入到金剛石刀頭作業(yè)處，煤渣或煤屑沿pvc護(hù)孔管內(nèi)壁與空心光面鉆桿之間形成的環(huán)形通道向后排入到第二緩沖箱內(nèi)暫存。

采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明在鉆孔作業(yè)過程中時(shí)，鉆頭前部受力從而頂壓內(nèi)部的壓縮彈簧，使伸縮柱向外滑動(dòng)，達(dá)到預(yù)定行程后，使空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭的鉆孔直徑變大并最終保持定值，pvc護(hù)孔管漸漸的跟進(jìn)。水流通過pvc護(hù)孔管和空心光面鉆桿之間空隙到達(dá)鉆孔底部或者高壓風(fēng)通過空心光面鉆桿內(nèi)部到達(dá)鉆孔底部。當(dāng)鉆頭前端受力消失時(shí)，伸縮柱會(huì)恢復(fù)到初始位置，此時(shí)可抽出空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭、空心光面鉆桿，將pvc護(hù)孔管留在孔內(nèi)使瓦斯順利排出。本發(fā)明提高了瓦斯抽采孔施工的速度，保證施工的安全性，是松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具的創(chuàng)新。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭和空心光面鉆桿的裝配示意圖；

圖3是圖2中內(nèi)套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中a-a剖視圖；

圖5是圖3中b-b剖視圖；

圖6是圖3中c-c剖視圖；

圖7是圖3中外套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7中d-d剖視圖；

圖9是圖2中伸縮柱的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是圖2中頭部的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-圖10所示，本發(fā)明的松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具，包括支架1、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2、導(dǎo)向支撐架3、空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4、空心光面鉆桿5、pvc護(hù)孔管6、第一緩沖箱7、第二緩沖箱8、供水裝置9、供風(fēng)裝置10和集渣容器11；pvc護(hù)孔管6套在空心光面鉆桿5外部，pvc護(hù)孔管6內(nèi)壁與空心光面鉆桿5之間形成環(huán)形通道12，以鉆進(jìn)的方向?yàn)橛珊蟮角暗姆较颍招墓饷驺@桿5的后端與第一緩沖箱7連接，第一緩沖箱7下部與集渣容器11連接，第一緩沖箱7頂部與供風(fēng)裝置10的供風(fēng)口連接，第一緩沖箱7、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2和導(dǎo)向支撐架3由后向前依次固定設(shè)置在支架1上，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2的動(dòng)力輸出端與空心光面鉆桿5傳動(dòng)連接，空心光面鉆桿5穿過并設(shè)置在導(dǎo)向支撐架3上，空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4安裝在空心光面鉆桿5的前端，pvc護(hù)孔管6的管壁上均布有若干瓦斯排放孔13；第二緩沖箱8的前端面固定在煤層14鉆孔的孔口外側(cè)，第二緩沖箱8與pvc護(hù)孔管6后端連接，第二緩沖箱8頂部與供水裝置9的供水口連接，空心光面鉆桿5穿過第二緩沖箱8并與第二緩沖箱8之間密封連接。

空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4包括具有中心通道17的頭部15和桿部，頭部15前端固定設(shè)置有金剛石刀頭16，頭部15前端開設(shè)有與中心通道17連通的排渣孔18，桿部包括內(nèi)套管19和同軸套裝在內(nèi)套管19外的外套管20，內(nèi)套管19外壁由后向前依次為第一圓柱段21、扁平段22和第二圓柱段23，扁平段22包括中心對(duì)稱的兩個(gè)平面結(jié)構(gòu)24和兩個(gè)弧面結(jié)構(gòu)25，平面結(jié)構(gòu)24和弧面結(jié)構(gòu)25沿圓周方向交替設(shè)置，弧面結(jié)構(gòu)25的外徑與第二圓柱段23的外徑相等，第二圓柱段23的外徑大于第一圓柱段21的外徑，第二圓柱段23后端中心對(duì)稱開設(shè)有兩個(gè)安裝槽26，每個(gè)安裝槽26的后端對(duì)應(yīng)與一個(gè)平面結(jié)構(gòu)24的前側(cè)邊銜接貫；第二圓柱段23外壁設(shè)置有外花鍵結(jié)構(gòu)27，第二圓柱段23前端內(nèi)壁設(shè)置有內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)28，頭部15的后端伸入并螺紋連接在內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)28內(nèi)。

外套管20前端外壁設(shè)置有與空心光面鉆桿5前端同軸向連接的外螺紋結(jié)構(gòu)29，外套管20內(nèi)壁由后向前依次為第一圓柱孔30、第二圓柱孔31和內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)32，第一圓柱段21的外徑與第一圓柱孔30的內(nèi)徑相等，第二圓柱段23的外徑與第二圓柱孔31的內(nèi)徑相等，第二圓柱孔31的后端與第一圓柱孔30的前端之間形成環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)33，第一圓柱段21后部插設(shè)在第一圓柱孔30內(nèi)，外花鍵結(jié)構(gòu)27和內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)32嚙合裝配，用于傳遞鉆進(jìn)作業(yè)的扭矩，外套管20前端螺紋連接有限位螺母34，限位螺母34的內(nèi)壁安裝有與第二圓柱段23密封并滑動(dòng)配合的密封圈43，限位螺母34前端面設(shè)置有金剛石固定刀片35；

外套管20與內(nèi)套管19之間設(shè)置有作業(yè)端徑向伸出外套管20的彈性變徑切割機(jī)構(gòu)。

彈性變徑切割機(jī)構(gòu)包括壓縮彈簧36、兩個(gè)伸縮柱37和兩個(gè)導(dǎo)向孔38，壓縮彈簧36套裝在第一圓柱段21外，壓縮彈簧36的前端和后端分別與扁平段22后端面和環(huán)形臺(tái)階結(jié)構(gòu)33頂壓配合，假定沿內(nèi)套管19的徑向方向指向內(nèi)套管19中心的方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)的方向，導(dǎo)向孔38開設(shè)在外套管20上并與安裝槽26內(nèi)外對(duì)應(yīng)，第二圓柱段23在安裝槽26的左側(cè)和右側(cè)對(duì)稱設(shè)置有導(dǎo)向槽39，導(dǎo)向槽39后端邊沿與安裝槽26內(nèi)壁前端邊沿通透并齊平，導(dǎo)向槽39與內(nèi)套管19中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱37內(nèi)端左側(cè)和右側(cè)分別設(shè)置有裝配在導(dǎo)向槽39內(nèi)的導(dǎo)柱40，伸縮柱37沿徑向方向穿過導(dǎo)向孔38，導(dǎo)向孔38和伸縮柱37的橫斷面均為矩形結(jié)構(gòu)，伸縮柱37外端側(cè)部設(shè)置有刀片槽41，刀片槽41處設(shè)置有與伸縮柱37焊接的金剛石伸縮刀片42。

每個(gè)安裝槽26的后端對(duì)應(yīng)與一個(gè)平面結(jié)構(gòu)24的前側(cè)邊銜接貫通，這樣可以通過平面結(jié)構(gòu)24處安裝伸縮柱37。

本發(fā)明中動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2、導(dǎo)向支撐架3、供水裝置9、供風(fēng)裝置10和集渣容器11均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，具體構(gòu)造不再贅述。

松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具的鉆孔護(hù)孔方法，包括以下步驟：

（1）、在煤層巷道的鉆孔處安裝松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔鉆具；

（2）、啟動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2和供水裝置9，動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置2驅(qū)動(dòng)空心光面鉆桿5和空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4旋轉(zhuǎn)對(duì)指定位置的煤層14進(jìn)行鉆孔，供水裝置9將高壓水先送入到第二緩沖箱8內(nèi)，高壓水再由第二緩沖箱8內(nèi)沿pvc護(hù)孔管6內(nèi)壁與空心光面鉆桿5之間形成的環(huán)形通道12進(jìn)入到頭部15的金剛石刀頭16處，金剛石刀頭16對(duì)煤層14進(jìn)行切割后煤粉與高壓水混合后水渣混合物通過排渣孔18進(jìn)入到中心通道17內(nèi)；水渣混合物沿著空心光面鉆桿5的內(nèi)孔排到第一緩沖箱7內(nèi)，最后進(jìn)入到集渣容器11暫存；

（3）、隨著空心光面鉆桿5和空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4由后向前的鉆進(jìn)，第二緩沖箱8的后端也向前移動(dòng)縮入到第二緩沖箱8的前部內(nèi)，與此同時(shí)金剛石固定刀片35的旋轉(zhuǎn)先進(jìn)行一定半徑的擴(kuò)孔，金剛石伸縮刀片42的旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步擴(kuò)孔，當(dāng)金剛石鉆頭遇到較大阻力時(shí)，頭部15向后頂壓內(nèi)套管19，內(nèi)套管19克服壓縮彈簧36的彈力沿外套管20內(nèi)壁向后移動(dòng)，由于導(dǎo)向槽39也隨著向后移動(dòng)，并且導(dǎo)向槽39與內(nèi)套管19中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱37的位置在導(dǎo)向孔38的限定下只能徑向移動(dòng)，導(dǎo)向槽39驅(qū)動(dòng)位于安裝槽26內(nèi)的伸縮柱37上的導(dǎo)柱向外移動(dòng)，伸縮柱37就向外伸出外套管20一段距離并保持定值進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)作業(yè)，pvc護(hù)孔管6也跟隨同步向前移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)護(hù)孔作用；

（4）、鉆孔達(dá)到預(yù)定孔深后，將空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4、空心光面鉆桿5后撤一小段距離，內(nèi)套管19、伸縮柱37在壓縮彈簧36的作用下恢復(fù)到初始位置，將空心光面鉆桿5以及空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4抽出鉆孔外，pvc護(hù)孔管6留在鉆孔內(nèi)，可有效避免鉆孔垮孔、塌孔對(duì)瓦斯抽放的影響，pvc護(hù)孔管6上設(shè)置的瓦斯排放孔13用于煤層14內(nèi)瓦斯的溢出。

步驟（2）中的供水裝置9關(guān)閉，啟動(dòng)供風(fēng)裝置10，高壓風(fēng)由第一緩沖箱7依次通過空心光面鉆桿5的內(nèi)孔、空心內(nèi)排渣可變徑鉆頭4的中心通道17，由排渣孔18吹入到金剛石刀頭16作業(yè)處，煤渣或煤屑沿pvc護(hù)孔管6內(nèi)壁與空心光面鉆桿5之間形成的環(huán)形通道12向后排入到第二緩沖箱8內(nèi)暫存。也就是說，供水裝置9和供風(fēng)裝置10不同時(shí)啟動(dòng)，單獨(dú)啟動(dòng)分別進(jìn)行高壓水排渣或高壓風(fēng)排渣。

本實(shí)施例并非對(duì)本發(fā)明的形狀、材料、結(jié)構(gòu)等作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。