一种快速穿透煤矸石的煤层钻孔打钻装置与方法

摘要

本发明涉及一种快速穿透煤矸石的煤层钻孔打钻装置和方法，该装置在煤层钻进过程中，如果遇到煤矸石，会快速切换钻进方式，由原来的高速旋转钻进转换为中低速旋转钻进与冲击钻进相组合的钻进模式；钻机的破岩能力得到有效提升，可解决传统钻机遇矸石无法继续钻进的技术难题。

主权项

一种快速穿透煤矸石的煤层钻孔打钻装置，包括旋转钻头、冲击钻头、麻花钻杆、挡煤刷、弹簧、压力表以及高压风机；其特征在于，所述钻杆中心设有轴向风道，钻杆的一端固连接旋转钻头，并在钻杆端面轴向开设有外大内小的台阶式嵌装槽，槽底连通风道；嵌装槽内设有冲击钻头和挡煤刷，挡刷靠近槽口设置，冲击钻头后端顺序连接有密封块和弹簧，弹簧的另一端与接近槽底安装的轴承连接，密封块对风道气流起到密封作用；所述钻杆的另一端与高压风机连接，所述高压风机包括连接器、叶轮、连接杆、轴承、弹簧、轴承座、壳体、进风口和出风口；所述壳体为长方形，其中一侧壁开孔并安装有轴承，其相对侧壁设有弹性轴承座，轴承和轴承座的中心线位于同一水平线上，壳体的另一对侧壁对称设置进风口和出风口；所述连接器内设有轴向风道，其侧壁设有垂直连通风道的进气口；连接器通过轴承和轴承座与壳体转动连接，连接器一端穿过壳体与钻杆连接，钻杆和连接器的风道相通且密封，连接器另一端位于壳体内并连接有旋转叶轮；所述钻杆上还安装有压力表；正常钻孔状态下，进气口位于壳体外部，冲击钻头位于嵌装槽槽底，高压风机内的压缩气体全部用于推动叶轮旋转，叶轮带动钻杆和旋转钻头高速转动钻孔；当钻孔前方有矸石，钻孔阻力增大，弹性轴承座的弹簧大幅度压缩，连接器上的进气口进入高压风机壳体内，部分压缩气体进入钻杆风道，推动冲击钻头向前运动，同时降低了压缩气体对叶轮的推动能力，旋转钻头的转速降低，避免旋转钻头过度磨损。