一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具的制作方法
【專利摘要】一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，由鉆桿和鉆頭組成，鉆頭的尾端與鉆桿連接，所述的鉆桿由螺旋鉆桿體和套設在螺旋鉆桿體上的排屑筒組成，所述的鉆頭由多層鉆頭沿鉆頭軸線方向串接在一起組成塔式結(jié)構(gòu)鉆頭，使用此種鉆具可以在同一煤層中鉆入直徑超過150毫米的孔，瓦斯抽放效率提高，且煤礦開采成本降低。
【專利說明】一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到煤炭開采領(lǐng)域用的鉆桿，具體的說是一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]地質(zhì)層中存在有壓力，在煤礦開采時地層中出現(xiàn)挖空現(xiàn)象，造成壓力釋放迅速，表現(xiàn)為沖擊地壓。沖擊地壓又稱巖爆是聚積在礦井和采場周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)出強烈聲響，造成煤巖體振動和煤巖體破壞，支架與設備損壞，人員傷亡，部分巷道跨落破壞等。沖擊地壓除了破壞巷道、支架和設備外還會引發(fā)其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災以及水災，干擾通風系統(tǒng)，嚴重時會造成地面震動和建筑物破壞等。因此，沖擊地壓是煤礦重大災害之一。目前解決沖擊地壓的方法有:(I)振動爆破。(2)煤層注水。(3)鉆孔卸壓。(4)定向裂縫。振動爆破會帶來其它災害，煤層注水會使巷道內(nèi)作業(yè)環(huán)境變得更惡劣，定向裂縫施工難度大，鉆孔卸壓為比較適合煤礦井下的環(huán)境，但現(xiàn)在所用鉆具鉆大直徑的孔時效率極其低下，鉆到20米時無法鉆進，工人勞動強度大，影響煤礦生產(chǎn)效率。
實用新型內(nèi)容
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)中鉆具無法鉆大直徑的孔和抽放瓦斯成本高的問題，本實用新型提供了一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具。使用此種鉆具可以在同一煤層中鉆入直徑超過150毫米的孔，瓦斯抽放效率提高，且煤礦開采成本降低。
[0004]為實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，由鉆桿和鉆頭組成，鉆頭的尾端與鉆桿連接，所述的鉆桿由螺旋鉆桿體和套設在螺旋鉆桿體上的排肩筒組成，所述的鉆頭由多層鉆頭沿鉆頭軸線方向串接在一起組成塔式結(jié)構(gòu)鉆頭，其包括雙翼型硬質(zhì)合金頭、多個三翼硬質(zhì)合金剛頭，雙翼型硬質(zhì)合金頭和多個三翼硬質(zhì)合金頭依次連接，多個三翼硬質(zhì)合金頭的旋轉(zhuǎn)直徑由鉆頭頭端向鉆頭尾端逐漸增大，所述的三翼硬質(zhì)合金頭由三翼鉆頭體和三枚切割片組合而成，切割片安裝在三翼鉆頭體上。
[0005]本實用新型所述的切割片上設有金剛石保徑。
[0006]本實用新型所述的相臨的兩個三翼硬質(zhì)合金頭的切割片交錯設置。
[0007]本實用新型所述的鉆頭的底部上設置有螺旋葉片。
[0008]本實用新型所述的螺旋鉆桿體和排肩筒之間設有滑動軸承。
[0009]本實用新型所述的排肩筒的一端設置內(nèi)螺紋，其一端設置外螺紋。
[0010]本實用新型所述的排肩筒上設有落煤孔。
[0011]本實用新型有益效果是:本實用新型通過在使用大直徑帶排肩筒的鉆桿和大直徑在鉆頭，在鉆孔時可有效進行排肩，排肩筒能夠抵抗地壓對鉆桿的影響，能夠支撐鉆桿沿直線方向鉆進，保證了煤層大孔徑鉆孔的成功率，大大提高了鉆孔深度和鉆孔效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型的鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3為本實用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中標記為:1、雙翼型硬質(zhì)合金頭，2、二翼硬質(zhì)合金頭，201、二翼鉆頭體，202、切割片，203、金剛石保徑，3、螺旋葉片，4、鉆頭母體，401、連接銷孔，5、螺旋鉆桿體，6、排肩筒，601、落煤孔，602、內(nèi)螺紋，603、外螺紋，7、滑動軸承。
【具體實施方式】
[0016]如圖所示，該鉆具包含有大直徑的鉆桿和大直徑的鉆頭，大直徑的鉆桿由螺旋鉆桿體和排肩筒組成，鉆桿體設置在圓筒形排肩筒內(nèi)，螺旋鉆桿體外圓上有順時針纏繞的螺旋葉片，當鉆桿旋轉(zhuǎn)時，可將煤渣排出，螺旋鉆桿體一端設置有外六方，一端設置有內(nèi)六方，鉆桿之間通過六方傳遞扭矩；鉆桿體上附帶有排肩筒，排肩筒由圓筒形管材制成，排肩筒兩端設置有螺紋，用以兩個鉆桿之間的連接；當鉆桿鉆進時，螺旋鉆桿體與排肩筒同步前進，在鉆進過程中若有塌孔，其煤肩落在排肩筒內(nèi)，通過螺旋葉片旋轉(zhuǎn)可將下落的煤肩從落煤孔排出；鉆孔時排肩筒貼近孔壁下方，對鉆桿體起到一定的支撐作用，保證鉆頭沿直線前進；排肩筒能夠抵抗地壓，有效防止地壓對螺旋鉆桿體的影響。排肩筒與螺旋鉆桿體之間設置有滑動軸承，減小鉆桿體與排肩筒之間的摩擦。所述的鉆頭為大孔徑鉆頭，其為塔式結(jié)構(gòu)，最頂端為硬質(zhì)合金煤鉆頭，向下為三翼硬質(zhì)合金頭，上一層比下一層直徑小50毫米，三翼均勻分布，且上一層三翼與下一層三翼之間相差30度相位角，在鉆頭下端設置有螺旋葉片，保證鉆孔進煤肩能夠順利進入排肩筒。
[0017]該鉆頭為塔式結(jié)構(gòu)，分為四層，最頂層鉆孔，其余各層擴孔，有效地避免了鉆頭與煤層的沖擊。最頂層(最早接觸到煤層)為雙翼型硬質(zhì)合金頭1，直徑小，承受扭矩大，鉆進速度快且耐用，雙翼型硬質(zhì)合金頭上設有兩枚切割片，切割片上設有金剛石保徑。第二層為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質(zhì)合金頭，三翼硬質(zhì)合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉(zhuǎn)直徑大于第一層旋轉(zhuǎn)直徑，在第一層鉆進后，第二層進行擴孔，第一層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第二層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝；第三層也為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質(zhì)合金頭，三翼硬質(zhì)合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉(zhuǎn)直徑大于第二層旋轉(zhuǎn)直徑，且三翼分部與第二層相對有相位夾角，便于排肩，第二層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第三層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝；第四層也為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質(zhì)合金頭，三翼硬質(zhì)合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉(zhuǎn)直徑大于第三層旋轉(zhuǎn)直徑，且三翼分部與第三層相對有相位夾角，便于排肩，第三層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第四層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝。第四層的三翼硬質(zhì)合金頭與鉆頭母體連接，鉆頭母體上設置有螺旋葉片，起到螺旋排肩作用。鉆頭母體4的內(nèi)孔為六方孔，鉆頭母體4與鉆桿之間采用六方插接式，更換鉆頭方便快捷。
[0018]以上為本實用新型的基本實施方式，可在以上基礎上做進一步的改進或限定。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，由鉆桿和鉆頭組成，鉆頭的尾端與鉆桿連接，其特征在于:所述的鉆桿由螺旋鉆桿體(5)和套設在螺旋鉆桿體(5)上的排肩筒(6)組成，所述的鉆頭由多層鉆頭沿鉆頭軸線方向串接在一起組成塔式結(jié)構(gòu)鉆頭，其包括雙翼型硬質(zhì)合金頭(I )、多個三翼硬質(zhì)合金剛頭(2)，雙翼型硬質(zhì)合金頭(I)和多個三翼硬質(zhì)合金頭(2)依次連接，多個三翼硬質(zhì)合金頭(2)的旋轉(zhuǎn)直徑由鉆頭頭端向鉆頭尾端逐漸增大，所述的三翼硬質(zhì)合金頭(2)由三翼鉆頭體(201)和三枚切割片(202)組合而成，切割片(202)安裝在三翼鉆頭體(201)上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的切割片(202)上設有金剛石保徑(203)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的相臨的兩個三翼硬質(zhì)合金頭(2)的切割片(202)交錯設置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的鉆頭的底部上設置有螺旋葉片(3 )。
5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的螺旋鉆桿體(5)和排肩筒(6)之間設有滑動軸承(7)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的排肩筒(6)的一端設置內(nèi)螺紋(602)，其一端設置外螺紋(603)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種適用于煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，其特征在于:所述的排肩筒(6)上設有落煤孔(601)。
【文檔編號】E21B17/00GK204225781SQ201420708974
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】武國勝, 韓春曉, 孫小偉, 王曉平 申請人:平頂山市鐵福來機電設備有限公司