鉆具及鉆進工藝新技術(shù)介紹

鉆具及鉆進工藝新技術(shù)介紹中煤科工集團重慶研究院鉆探研究分院鉆具研究所2013年7月主講：唐大勇提綱提綱鉆桿特殊鉆具鉆探新技術(shù)鉆頭

鉆桿是鉆機向孔底鉆頭傳遞扭矩和動力的重要部件，是鉆孔得以完成的必備工具。我院鉆桿采用合金鋼、數(shù)控車床加工，具有以下特點：一、鉆桿1)強度高、抗彎抗扭性能較好；2)接頭耐磨性好。

根據(jù)鉆桿適應的地層條件、鉆進方式及排渣方式等的不同，可將鉆桿分為光鉆桿、螺旋鉆桿、三棱鉆桿、定向鉆桿(通纜鉆桿)及雙壁鉆桿等。一、鉆桿1、光鉆桿光鉆桿普通光鉆桿防噴鉆桿取心鉆桿高壓鉆桿接頭連接型一、鉆桿1）普通光鉆桿規(guī)格：

Φ27、Φ42、Φ50、Φ63、Φ73、Φ89用途：適用于在地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單、瓦斯含量和地應力較小的煤層或巖層中鉆進。一、鉆桿規(guī)格：Ф42、Ф50、Ф63、Ф73、Ф89內(nèi)接頭單向閥球體外接頭2）防噴鉆桿適用范圍：主要用于瓦斯含量較大、軟質(zhì)泥巖等易噴孔或孔底巖屑從鉆桿內(nèi)孔返流而導致鉆頭水眼堵塞的地層中鉆進。結(jié)構(gòu)特點：外形與普通光鉆桿一致，鉆桿內(nèi)孔有一單向閥體。一、鉆桿3）取心鉆桿規(guī)格：Ф73、Ф89、Ф108、Ф127、Ф146結(jié)構(gòu)特點：兩端均為內(nèi)接頭，鉆桿間采用中間接頭相互連接，取心鉆桿與鉆桿間用過渡接頭相連。適用范圍：用于有取心要求的地質(zhì)孔鉆進或硬巖層中金剛石取心鉆進。一、鉆桿主密封面主密封面密封圈4）高壓鉆桿規(guī)格：Ф50、Ф63結(jié)構(gòu)特點：外形與普通光鉆桿一致,同時在內(nèi)外接頭大端增設(shè)一對主密封面，且在外接頭根部增設(shè)了O型密封結(jié)構(gòu)，以確保鉆桿的高壓密封性能（40MPa以上）。適用范圍：主要用于井下水力切割和高壓水射流施工工作中。一、鉆桿中間接頭接頭連接型鉆桿5）接頭連接型鉆桿規(guī)格：Ф42、Ф50結(jié)構(gòu)特點：外形與取心鉆桿一致,兩端均為內(nèi)螺紋，鉆桿間用中間接頭相連，螺紋為平扣梯形螺紋。適用范圍：主要用于地質(zhì)孔的鉆孔施工，常與ZL鉆機配套使用。一、鉆桿2、螺旋鉆桿普通螺紋連接型螺旋鉆桿螺旋鉆桿大通徑寬葉片螺旋鉆桿插接式螺旋鉆桿多頭凹槽螺旋鉆桿普通寬葉片螺旋鉆桿一、鉆桿普通光鉆桿螺旋葉片規(guī)格：Ф42/70、Ф50/801）普通螺紋連接式螺旋鉆桿適用范圍：適用于煤層硬度系數(shù)f≥0.5，且地應力和瓦斯含量不大的硬煤層或孔壁穩(wěn)定的煤層中鉆進。一、鉆桿規(guī)格：Ф50/80、Ф63/100、Ф73/110、Ф80/120。插接式接頭螺旋葉片2）

插接式螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)特點：接頭為六方或四方接頭，軸向用高強度螺栓連接（12.9級）；施工過程中可正反轉(zhuǎn)鉆桿，以解決抱鉆、跨孔事故。適用范圍：適用于松軟突出煤層（f≥0.3）瓦斯抽放孔的鉆進工作，主要與ZYW-R型鉆機配合使用。一、鉆桿規(guī)格：Ф63/73、Ф73/89螺旋葉片普通光鉆桿3）普通寬葉片螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)特點：將普通螺旋鉆桿葉片軸向尺寸加大，徑向尺寸減小的一種螺旋鉆桿（可直接夾持葉片），螺旋葉片具有攪動孔內(nèi)沉淀煤屑和輔助排渣的作用（葉片所受摩擦力較普通螺旋鉆桿摩擦力小得多）。適用范圍：適用于松軟突出煤層或穿層瓦斯抽放孔的鉆進工作。一、鉆桿規(guī)格：Ф63/73、Ф73/89。鉆桿內(nèi)通孔4）大通徑寬葉片螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)特點：與普通寬葉片螺旋鉆桿外形一致，但其中通內(nèi)孔孔徑較大（內(nèi)平），便于全孔段下放篩管。適用范圍：適用于需下放篩管的松軟突出煤層或穿層瓦斯抽放孔的鉆進工作。一、鉆桿5）多頭凹槽螺旋鉆桿規(guī)格：雙頭：Φ63/63三頭：Φ73/73特點：適用于在煤礦井下高瓦斯、高地應力的松軟突出煤層或復雜巖層中鉆進，其鉆進效率和成孔率比常規(guī)鉆桿和螺旋鉆桿高出數(shù)倍。一、鉆桿3、三棱鉆桿三棱鉆桿普通三棱鉆桿手工焊結(jié)構(gòu)摩擦焊結(jié)構(gòu)三棱螺旋鉆桿整體結(jié)構(gòu)一、鉆桿規(guī)格有：Ф63/73（手工焊結(jié)構(gòu)）；Ф50/50、Ф63/63、Ф73/73、Ф89/89（摩擦焊結(jié)構(gòu)）

。手工焊結(jié)構(gòu)摩擦焊結(jié)構(gòu)1）普通三棱鉆桿結(jié)構(gòu)特點：橫截面為頂角倒圓的正三角形，分手工焊結(jié)構(gòu)和摩擦焊結(jié)構(gòu)，其中手工焊已停產(chǎn)。適用范圍：適用于煤層硬度系數(shù)f≤0.5，且地應力和瓦斯含量較大的松軟突出煤層中鉆進。一、鉆桿規(guī)格為：Ф73。2）三棱螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)特點：三棱螺旋鉆桿為大通孔整體式結(jié)構(gòu)，它是在普通三棱鉆桿的外圓上銑削螺旋槽，以增強攪拌孔內(nèi)煤屑的作用。整體式三棱螺旋鉆桿螺旋槽適用范圍：適用于煤層硬度系數(shù)f≤0.5、地應力和瓦斯含量較大、且需要下放篩管的松軟突出煤層中鉆進。一、鉆桿規(guī)格：Ф73×3000。外管中心電纜組件電纜連接頭電纜連接座銅棒護芯管4、定向鉆桿適用范圍：適用于煤礦井下硬煤層（f≥1）或軟巖層（f≤5）的近水平定向鉆進，最大鉆進深度超過1000m。結(jié)構(gòu)特點：定向鉆桿由外管和中心電纜組件組成，其中外管傳遞動力、中心電纜組件傳輸信號。主密封面輔助密封面主密封面輔助密封面彈簧一、鉆胳桿5、雙壁鉆鉆桿規(guī)格：Φ6僑3、Φ73結(jié)構(gòu)特兔點：鉆天桿由外管標和內(nèi)除管組成訂，其排中外貪管傳牛遞動題力，尖內(nèi)管啞收集憶巖屑侍。用途加：適殊用于偏煤礦忌井下松軟、沖破碎地裁層的全系孔反湯循環(huán)剪取心通鉆進嚷，巖洽心采緞取率肚高達95廟%。外管外管密封面密封面密封島圈外管外管密封面密封面密封圈鉆頭按見其切削百刃具的雞不同，樸可以分濫為硬質(zhì)合塊金鉆頭夫、金剛帽石鉆頭等；罰按鉆筒頭體牛的材許料不蠶同，事可分率為鋼體嗎式鉆濤頭和子胎體恒式鉆群頭；按鈴結(jié)構(gòu)抓形式伍的不蝦同，老可分給為內(nèi)凹骨式鉆鄙頭、闊錐形耀階梯級式鉆郵頭、婆錐形伏刮刀申式鉆鴉頭、纏螺旋歇鉆頭易、塔掘式鉆誼頭及賞擴孔閱鉆頭；按破暮碎斷面節(jié)可分為取心壤鉆頭弟和全助斷面恢鉆頭等。二、鉆纖頭鉆頭涉是孔徑底破碎垮巖石紗的刀身具，是鉆全孔得以夢實現(xiàn)的緊必備鉆古具。鉆道頭一般豆都由鉆頭體悉、切削縱刀片、像保徑條等組下成。二、鉆掘頭1、鉆勇頭結(jié)熊構(gòu)刀片保徑逢條鉆頭體水口1）按刀具淋材質(zhì)分二、鉆搖頭2、鉆顏頭的宣分類鉆頭金剛石鉆頭金剛石磨料類PDC復合片硬質(zhì)合金鉆頭2）按鉆握頭結(jié)全構(gòu)型真式分二、恢鉆頭2、鉆罪頭的禿分類鉆頭塔式鉆頭內(nèi)凹鉆頭錐形階梯鉆頭錐形刮刀鉆頭螺旋鉆頭擴孔鉆頭3）按鉆筑頭體評的材綱質(zhì)分二、僑鉆頭2、鉆頭介的分類鉆頭鋼體式胎體式4）按破碎售斷面分鉆頭全斷面取心式二、催鉆頭3、鉆頭像產(chǎn)品介婆紹塔式鉆維頭：用年于井下冊堅固性糖系數(shù)f≤5的煤潤層或支軟巖的鉆孔獎施工，不推貿(mào)薦直手接用Φ42或Φ50鉆桿施飛工巖層。常用佛規(guī)格滾：Φ50/巧75/妨95、Φ65/衰85/隆115唱、Φ75炭/9釣5/仆13糞31）硬疼質(zhì)合出金類懼鉆頭螺旋鉆烏頭：主騎要用于熔井下堅含固性系窯數(shù)f≤驚3的煤層柔或軟巖的鉆孔劫施工。與Φ42/伴70螺旋震鉆桿世配套檢使用糞。常用規(guī)旬格：Φ70×屠200劉、Φ90逃×2購00二、鉆箱頭3、鉆怒頭產(chǎn)疏品介私紹錐形刮蒸刀鉆頭：用于f≤3的煤層崗或軟巖瓦斯抽剛放鉆孔那施工。規(guī)格即：Ф65Ф75、Ф94、Ф113、Ф13從3取心維鉆頭：用盼于有郵取心蝦要求舅的鉆奏孔施區(qū)工。規(guī)格季：Ф75、Ф94、Ф11灘3、Ф133、Ф15濾3中心鉆毛頭：用于施轎工f≤5的煤惕層或樸巖層鉆孔。規(guī)格紐奉：Ф65、Ф75錐形階淡梯鉆頭：用于f≤3的煤嘆層或績軟巖瓦斯抽獄放鉆孔派施工。規(guī)格超：Ф85、Ф115、Ф1251）硬質(zhì)騎合金類小鉆頭二、刪鉆頭3、鉆孝頭產(chǎn)它品介矩紹內(nèi)凹鉆求頭：用素于井下始煤層或壯堅固性銷系數(shù)f≤甘10軟、驚中硬副及硬劉巖層的鉆另孔施條工，不推薦扮在不均營質(zhì)巖層尸中施工。規(guī)格吳：Φ65破、Φ75柳、Φ94、Φ113告、Φ133沸、Φ15竹32）金剛籠石鉆頭-P喜DC復合膝片式刮刀蓮鉆頭評：用歪于井勵下堅嬸固性喘系數(shù)f≤約3的煤碰層或碌軟巖的鉆文孔施吹工。規(guī)格：Ф65Ф75、Ф94、Ф11瞞3、Ф133二、鉆辣頭3、鉆隔頭產(chǎn)丙品介膜紹錐形熱階梯球鉆頭直：用于些井下住煤層托或堅由固性港系數(shù)f≤6軟巖配層的拋鉆孔詳施工鋸，不推滔薦在呼不均符質(zhì)或斗硬巖呼層中珠施工晌。規(guī)格：Φ85繩、Φ95類、Φ11厘5、Φ1252）金剛底石鉆頭-P池DC復合刷片式取心鉆趕頭：用于井顧下煤層潔或堅固葛性系數(shù)f≤8中硬、淚硬巖層的鉆攻孔施斥工。常用規(guī)稅格：Φ75村、Φ94、Φ113青、Φ13株3、Ф153二、鉆江頭3、鉆頭咸產(chǎn)品介凈紹擴孔鉆鳴頭：用于井炮下堅固狼性系數(shù)f≤6巖層大孔備徑的輩鉆孔鄉(xiāng)豐施工厲，不推薦汽在不均蝦質(zhì)或硬亡巖層中映施工。規(guī)格：Φ65/擁113伐、Φ75/形113輕、Φ75/湖133秋、Φ13需3/槳30桃0（可根懸據(jù)用償戶要候求定國制）2）金剛培石鉆頭-PD忽C復合片員式開合畢式鉆請頭：用于訂井下鍛有下昆放篩證管要居求的遙鉆孔弓施工套，與大通徑釋寬葉片瀉螺旋鉆肉桿和三也棱螺旋番鉆桿配套性使用激。規(guī)格：Φ94己、Φ96二、椒鉆頭3、鉆冬頭產(chǎn)炎品介葵紹胎體式姑鉆頭：主要罪用于搞井下預堅固壓性系耍數(shù)f≤1聞2堅硬巖層知的鉆襖孔施靈工，炎是破趙除堅只硬巖土層的膛主要宗鉆頭強之一苦（目悲前松癥藻礦甘大量濱使用勾）。規(guī)格：Φ65含、Φ75、Φ94地、Φ1132）金剛吊石鉆頭-PD財C復合繭片式二、鉆光頭3、鉆罪頭產(chǎn)皆品介銅紹全斷自面金幻玉剛石稈鉆頭亮：用于井驅(qū)下堅固岡性系數(shù)f≤蠻15堅硬巖花層的鉆撫孔施更工，百是破猴除堅墳硬巖軍層的兔主要俯工具貓之一肥（但臨鉆進黎效率秀低）享。規(guī)忌格：Φ65度、Φ75、Φ943）金剛鑰石鉆頭-金剛到石磨右料式金剛殃石取馬心鉆毛頭：用于內(nèi)井下棵堅固姑性系妨數(shù)f≤狼12堅硬晴巖層的鉆孔余施工，肆是破除屑堅硬巖堵層的主冤要工具趣之一（踩鉆進效搜率略高探于全斷栽面鉆頭鋼）。規(guī)格筆：Φ65激、Φ75、Φ91三、其指他鉆具魔介紹1、超裙硬巖減層鉆宏具氣動沖陵擊器（宣俗名潛費孔錘）是以壓秧縮空氣戰(zhàn)為動力熟和洗井讀介質(zhì)，稀它利用紹壓縮空笛氣的能次量，通客過沖擊憂器將風能轉(zhuǎn)可化為機濁械能，從而檔實現(xiàn)對昌孔底巖坐石的沖塊擊，在掏鉆機提處供的壓懂力和回嗽轉(zhuǎn)作用艷下，使俘其不斷順地沖擊補回轉(zhuǎn)，當達到鉆晚孔的目窮的。目前朵我院土主要戀生產(chǎn)墾低風米壓沖俘擊器怖及其籮配套烤釬頭憤。其熔主要聞規(guī)格斬有：Φ76、Φ80、Φ90、Φ11碑0三、其冊他特殊婚鉆具介其紹2、千米斬定向鉆勞進配套廁鉆具定向驗水辮是與賠定向虛鉆桿屠配套支使用頓的水助辮，屆具有相向孔鹽底輸屋送高罵壓水候和測另量信塌號的構(gòu)雙重鑒作用怪，目派前主鳥要規(guī)書格為Φ73信號會測試鉤端口高壓水皺進水口1）定妨向水肥辮三、其恰他特殊紛鉆具介準紹2、千米選定向鉆弊進配套惕鉆具單向閥是定向托鉆進工附藝的配轉(zhuǎn)套設(shè)備患，具有牲信號傳描輸、輸翠送孔底慚馬達動環(huán)力介質(zhì)奶、防止鑼瓦斯突勒出及動堪力介質(zhì)婦回流和灶鉆機動硬力傳遞躁等作用美，主要厚與千米推定向鉆沫機配套陶使用，目租前主誕要規(guī)域格為Φ73信號傳沙輸通道2）單向兔閥動力余介質(zhì)檔傳輸袖通道三、其藝他特殊代鉆具介滲紹2、千米畝定向鉆撇進配套么鉆具下無磁薄鉆桿3）無磁覽鉆桿上無磁茫鉆桿無磁鉆繁桿是定拖向鉆爪進隨稼鉆測宅量的蘿配套罰設(shè)備皂，具側(cè)有減勉小外日界對勺隨鉆張測量廁裝置排的干庸擾、叔信號曠傳輸姨、輸死送孔兔底馬殖達動認力介庭質(zhì)和擴鉆機秒動力悠傳遞直等作不用，目前犧主要脾規(guī)格婦為Φ73。三、其三他特殊劑鉆具介務(wù)紹3、打孟撈鉆數(shù)具打撈鉆節(jié)具是處都理鉆抱進過碗程中腿鉆具菜因卡碑鉆、導抱鉆奸等事惜故而染斷裂五的專衣業(yè)配侍套工冬具，目前主龍要規(guī)格選為Φ42、Φ50、Φ63、Φ73、Φ89；可以分渣為公錐船和母襪錐兩種公錐母錐四、渾鉆探紋新技槐術(shù)1、定刻向鉆備進技川術(shù)定向扇鉆進是以泥漿晉泵驅(qū)仗動孔赤底馬命達，定向香鉆桿作脖為孔底拌馬達動譽力輸送廣管道和訊信號傳價輸通道手，通過罩隨鉆測驕量系統(tǒng)糠控制鉆某孔軌跡壁的一種兩鉆進技洋術(shù)，是岸目前國狡內(nèi)井下某鉆孔最娘先進的休施工技幼術(shù)之一屑。1）頂廉板抽補放；2）底板微抽放；3）本灰煤層冷抽放四、美鉆探作新技口術(shù)2、松踢軟突夕出煤厭層鉆找進技錄術(shù)松軟竿突出魄煤層來的鉆爪孔問享題是斯煤礦婚鉆進落的施燥工難炸題，泥目前肅主要回采用空氣送螺旋頃鉆進斬或空鑰氣異普形鉆韻桿鉆喉進的工不藝技制術(shù)。掠我院誓主要笑利用國家發(fā)屬改委項炎目和重老慶院自揀立項目，自主逼研發(fā)了東插接式搶螺旋鉆冬桿、寬望葉片螺哄旋鉆桿局、三棱桂異型鉆族桿等松狂軟突出再煤層用周鉆桿及仔鉆頭。異型鉆袖桿插接惠式鉆躺桿及盟鉆頭釬頭沖擊器四、識鉆探脈新技且術(shù)3、沖擊倉回轉(zhuǎn)鉆皂進工藝沖擊回煤轉(zhuǎn)鉆進欄的工作狐原理：泡氣動沖昂擊器是