松软高瓦斯煤层瓦斯治理与利用主要依靠井下钻孔抽采,但是松软煤层钻进存在着钻进深度浅、钻进效率低、孔内事故多等技术问题。松软煤层钻孔施工效果与孔内钻屑能否及时排出密切相关,本文考虑排渣空间、风速、钻屑质量流、钻杆转速以及钻杆类型等影响钻屑运移的因素,应用理论分析、数值模拟、实验室试验相结合的方法研究了钻孔受限空间内钻屑颗粒的运移特征,对于钻具结构设计及工程应用具有重要的意义。建立刻槽钻杆、三棱钻杆、光面钻杆钻进排渣模型,进行了数值模拟实验。随着排渣空间减小,孔内压力增加,钻屑运移的阻力增加,随着收缩比的增加,钻屑运移速度呈现先增加后减小的趋势,在收缩比为8%时钻屑运移特征最优。风速对光面钻杆、三棱钻杆影响较大,对刻槽钻杆影响较小,当风速小于钻屑悬浮速度时,孔内发生钻屑沉积;当风速大于钻屑悬浮速度时,钻屑正常排出。随着质量流的增加,钻屑运移阻力增加,钻屑运移速度减小,钻屑沉积长度增大。伴随钻杆转速的增加,增大了钻杆与钻屑的接触面积,对于光面钻杆,转速变化对屑速度影响较小;三棱钻杆钻屑速度随转速的提升,呈现先增大后保持不变的规律;转速的提升对刻槽钻杆排出钻屑速度的提升较小。光面、三棱钻杆无法疏通沉积的钻屑,刻槽钻杆能够疏通沉积的钻屑。对光面钻杆、三棱钻杆以及刻槽钻杆进行室内排渣实验,刻槽钻杆排渣性能最好;提高钻杆转速对三棱钻杆的排渣性能有较大的提升,刻槽钻杆次之,光面钻杆排渣性能无变化,验证了数值模拟的结果。针对煤矿现场钻孔施工现状,选择应用三螺旋刻槽钻杆并对其结构参数进行优化设计,最优参数为螺距252mm、槽深2.5mm、槽宽16m。将优化后的刻槽钻杆进行了工业性试验,钻进深度提高11.5%,钻进效率提高35.4%,成孔率达到100%。图87幅,表22个,参考文献120篇。