圆角等边高强防突钻杆的设计

周大武

（太原理工大学 工程训练中心，山西 太原 030024）

高瓦斯、强地压、软煤层的地质条件下，顺层钻孔一直是我国煤矿井下瓦斯抽采的难题[1]。近年来，三角钻杆作为一种新型的钻杆运用于煤层的钻进中，由于三角钻杆的本体特征及其排渣机理，能够适应高瓦斯、强地压、软煤层的地质条件，在成孔深度、成孔率方面都呈现出明显优势[2-3]。

圆角等边高强度防突钻杆是在原有三角钻杆的基础上，改善了三角钻杆使用中断裂问题严重及排渣不畅的问题。这种新型的结构简单并有更强的抗弯扭曲能力的钻杆，转动结构稳定、不易断裂、使用寿命较长、具有较大环状间隙，改善了成孔条件，具有很强的粉碎、拨动、防压死的作用。

1 圆角等边高强防突钻杆的结构特征

1.1 圆角等边高强防突钻杆的结构

图1 圆角等边高强防突钻杆结构图

见图1。圆角等边高强防突钻杆，杆体1外壁截面呈正三角形，其中三个角呈圆角，而且三个圆角在同一圆周上；杆体尾部轴向开有钻杆连接孔2，前部轴向连接有钻杆连接座3，钻杆连接孔内开有母锥螺纹4，钻杆连接座开有公锥螺纹5；杆体中部轴向开有通风通水冷却管道6,杆体前部及钻杆连接座内轴向开有通风通水冷却通管道7，钻杆连接孔可与通风通水冷却管道Ⅰ及Ⅱ连通。

1.2 圆角等边高强防突钻杆的特征

圆角等边高强防突钻杆的特征在于：杆体是由45号钢无缝钢管经调质加工而成，母锥螺纹及公锥螺纹为4（牙/英尺）的三角形螺纹，钻杆连接座是由42CrMo圆钢调质加工制成。

2 圆角等边高强防突钻杆的技术特点

图2 圆角等边高强防突钻杆剖视图

图1中，取剖面A-A、B-B、C-C的剖视图，见图2。B-B剖视图中通道Ⅰ直径大于通道Ⅱ的直径，因此钻杆连接座与杆体连接处的壁厚均大于杆体中部的壁厚，使其相应强度得到明显改善，具有更强的抗弯曲、抗扭曲的能力，也使成孔过程中钻杆的转动更加稳定，使用时不易断裂。对比A-A、B-B、C-C三个剖视图看出：B-B剖视图中三角形的边长明显大于A-A、C-C，杆体中部的外壁正三角形的边长大于前部及尾部的正三角形的边长；钻杆使用过程中其边棱可搅动孔底钻渣、将颗粒再次粉碎，为钻杆排渣争取更多空间，钻孔环状间隙变大，钻杆围绕钻孔环状间隙做周向运动，并在压力风的作用下使钻渣处于悬浮、运移状态、排渣效果显著。

3 钻杆使用中的注意事项

圆角等边高强防突钻杆在转动稳定及排渣方面虽已呈现出自己的优势，但是仍在成孔过程中承受着较大扭矩，会影响到钻杆的使用寿命。因此尽管圆角等边高强防突钻杆已对杆体、螺纹。连接座进行了改进，但对旋螺纹时的错螺纹、扭矩过大、速度过快的问题还应引起足够重视。再者，需对钻杆进行定期维护和更换上扣设施，使其钻杆总是处于完好状态。

[1]姚克，张幼振，郭涌.全液压覆带钻机在本煤层瓦斯抽采钻孔施工中的应用[J].煤炭安全，2010，41（6）：54-55.

[2]杨明艳.三棱钻杆在松软突出煤层中的应用[J].煤矿机械，2012，33（5）：218-219.

[3]侯红，凌标灿，罗维,等.松软突出煤层中三角型钻杆成孔技术研究[J].煤炭科学技术，2012，40（8）：67-74.