項目背景
在煤礦井下鉆孔施工過程中，由于煤礦地質(zhì)條件不同，部分地段煤體破碎，施工鉆孔期間會出現(xiàn)卡鉆、壓鉆或堵鉆等問題，導(dǎo)致無法按時完成施工。每次遇到卡鉆壓鉆，鉆頭鉆桿無法退出，鉆孔作廢，鉆頭鉆桿損耗嚴(yán)重，很多后續(xù)工作無法進(jìn)行，影響工作效率。傳統(tǒng)技術(shù)采用三棱鉆桿、組合鉆頭等來施工破碎地段鉆孔，仍會出現(xiàn)無法正常完成施工及會出現(xiàn)卡鉆、壓鉆或堵鉆的情況，效果很不理想。
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基本原理
1.裝置結(jié)構(gòu)
該鉆孔裝置包括鉆頭、第一鉆桿、至少一個中間鉆頭和第二鉆桿。中間鉆頭包括鉆頭固定座、五個切削刀頭和連接套管。
2.基本原理
當(dāng)遇到煤體破碎情況時，鉆頭1(組合鉆頭或普通鉆頭)進(jìn)行鉆進(jìn)，對于無法第一時間破碎的大塊煤矸石，中間鉆頭3進(jìn)行二次破碎排渣，且中間鉆頭3不漏水，從而保證可以順利施工鉆孔。當(dāng)出現(xiàn)卡鉆、壓鉆或堵鉆需要退鉆時，第二鉆桿4往出旋轉(zhuǎn)的同時，中間鉆頭3可繼續(xù)破碎大塊煤矸石，保證鉆桿退出方向正常返水，從而保證可以順利退鉆。鉆頭1和中間鉆頭3同時作業(yè)，如再出現(xiàn)排渣慢情況，可以安裝第二個中間鉆頭3。
3.現(xiàn)場試驗
在煤幫破碎條件下，采用原來裝置井下施工第一個1個卸壓鉆孔時，由于煤炮作用導(dǎo)致鉆孔塌實，造成鉆頭丟失1個、鉆桿10根的損失。
從第2個卸壓孔開始通過本實用新型進(jìn)行鉆進(jìn)，其中鉆頭1和第一個中間鉆頭3分別相距1.5m、0.5m、0.4m和0.1m，最終退鉆效果明顯;第2個、第3個和第4個鉆孔順利施工完成，區(qū)別在于鉆頭1和第一個中間鉆頭3相距1.5m和0.1m時，出現(xiàn)了輕微的卡鉆情況，而相距0.3-0.5m時施工效果最佳且順利完成了退鉆。
4.關(guān)鍵技術(shù)
a.鉆頭與第一個中間鉆頭之間的距離為0.3-0.5m最佳;
b.中間鉆頭后方設(shè)計有退鉆鋸齒;
c.中間鉆頭不得有跑水口;
d.中間鉆頭前后需帶接頭，便于拆卸。
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應(yīng)用效果
該中間鉆頭裝置已在某礦30515回風(fēng)順槽施工卸壓孔期間實驗成功，取得較好效果，為井下鉆探工作提供基本保障。
通過使用中間鉆頭裝置，排渣容易，基本不出現(xiàn)鉆頭壓死情況，可以節(jié)約鉆頭、鉆桿。因此，該裝置可以確保煤體破碎地段的正常施工及出現(xiàn)壓鉆、卡鉆或堵鉆情況時能夠正常退鉆。另外，施工鉆孔速度得到明顯提升，施工效率提高，節(jié)約了時間成本和人工數(shù)量。
經(jīng)估計測算，在煤體破碎地段每施工60m鉆孔，可以節(jié)約1個鉆頭，10根鉆桿，相對節(jié)約資金約5000元。
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推廣應(yīng)用
該鉆頭適用于煤礦井下鉆機(jī)施工鉆孔，鉆孔直徑不小于42mm。通過鉆頭和至少一個中間鉆頭，可以實現(xiàn)全覆蓋、無死角破碎孔內(nèi)大塊煤矸石，也可以實現(xiàn)出現(xiàn)卡鉆、壓鉆或堵鉆時的正常退鉆。
