1.松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔用鉆具的鉆孔護(hù)孔方法,其特征在于:
所述的松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔用鉆具包括支架、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(guò)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(guò)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(kāi)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(chēng)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(chēng)開(kāi)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(kāi)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(chēng)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(guò)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;
所述的鉆孔護(hù)孔方法包括以下步驟:
(1)、在煤層巷道的鉆孔處安裝所述的松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護(hù)孔用鉆具;
(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(guò)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?jī)?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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆孔護(hù)孔方法,其特征在于: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(guò)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。