大直径定向钻进成孔技术的发展，为“以孔代巷”技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件，常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而，逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻，辅助时间长、工人劳动强度大。为提高煤层顶板大直径钻孔成孔效率，开发了双级双速钻进工艺，该工艺采用螺杆马达与钻机分别驱动一级、二级钻头进行单次双级扩孔钻进，可大大提高成孔效率。通过分析双级双速钻进工艺特点、拟钻地层岩性等，从剖面形状、切削齿排布、水路设计以及导向器设计等方面设计了双级双速钻头，该钻头采用球头螺旋形导向器，更容易沿既有钻孔轨迹钻进；采用等切削布齿，提高破岩效率、降低切削齿不均匀磨损，进而提高钻头寿命与钻进效率。设计的双级双速钻头进行了现场试验，试验表明双级双速钻头能够沿先导孔钻进，较常规逐级扩孔钻头综合效率提高25%以上，使用后钻头磨损均匀，满足了双级双速工艺要求，大大提高了煤层顶板大直径钻孔施工效率。