一種嵌固仿生噴嘴的鉆擴(kuò)一體式鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種嵌固仿生噴嘴的鉆擴(kuò)一體式鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]注楽(Inject1n Grout),又稱為灌楽(Grouting)，是礦山、水利水電、交通、建筑等工程領(lǐng)域巖土體加固防滲及地質(zhì)災(zāi)害治理等常用的技術(shù)手段。它是將具有充填膠結(jié)性能的材料按照一定的比例配置成漿液，并運(yùn)用注漿設(shè)備由注漿管將其注入地層(巖土體)中，漿液以滲透、充填、劈裂、擠密等方式在巖土體中擴(kuò)散，隨著漿液的凝結(jié)、硬化，在地層的空隙中形成結(jié)構(gòu)較完整、防水抗?jié)B性能高且化學(xué)穩(wěn)定性好的“結(jié)石體”或“膠凝體”，同時(shí)還可將原本松散的土?；蛄严兜饶z結(jié)為一個(gè)整體，以達(dá)到加固受注地層或防滲堵漏的目的。對于注漿、錨桿/錨索、鉆孔灌注粧等的施工，以及天然氣水合物、油頁巖、頁巖氣、石油/天然氣、地下水等的勘探或開采而言，通常采取的工藝流程的第一步都是按要求鉆成一定規(guī)格的鉆孔，從而為后續(xù)向巖土體中注入漿液、插入錨桿/錨索、下放鋼筋籠澆筑成粧，或是下入相適宜的勘探或開采裝備等做準(zhǔn)備。
[0003]在鉆進(jìn)成孔的過程中，傳統(tǒng)采用的鉆具及鉆孔方法多為采用一個(gè)鉆頭進(jìn)行的鉆孔作業(yè)，這只能鉆成一個(gè)孔徑與鉆頭規(guī)格一致的單一鉆孔。有時(shí)可能會(huì)因一些不可預(yù)見的因素(例如孔壁不穩(wěn)定導(dǎo)致的鉆孔縮徑、坍塌等)，或是由于甲方臨時(shí)更改鉆孔設(shè)計(jì)要求，為了滿足甲方提出的鉆孔設(shè)計(jì)要求，需要對先前已鉆成的小徑鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔以增大其孔徑，以便下放更大孔徑的注漿管具或其它設(shè)備等，此時(shí)按照常規(guī)的做法，就只能更換一個(gè)大口徑的鉆頭自地表向下重新掃孔或采用擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔以使鉆孔達(dá)到所要求的孔徑；前者，更換一個(gè)大口徑的鉆頭自地表向下重新掃孔的方法不能充分發(fā)揮新鉆頭的效能，因?yàn)榇藭r(shí)更換的新鉆頭在掃孔的過程中僅是鉆頭圓周外圈與巖土體接觸的部分進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)切削破碎巖土體，而未與巖土體接觸的鉆頭圓周內(nèi)圈部分從頭至尾始終沒有發(fā)揮作用，直至使用該新鉆頭完成掃孔工作后鉆頭圓周外圈部分已報(bào)廢時(shí)，該鉆頭的圓周內(nèi)圈部分仍然未曾使用過，這無疑會(huì)造成新鉆頭的浪費(fèi)；后者，采用擴(kuò)孔器對先前已鉆成的小徑鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔時(shí)，雖然可以增大先前已鉆成小徑鉆孔的孔徑，但擴(kuò)孔器能夠完成擴(kuò)孔的深度一般最大僅為先前已鉆成小徑鉆孔的孔深，在完成擴(kuò)孔作業(yè)后，若想進(jìn)一步加深先前已鉆成的小徑鉆孔，則需提鉆將擴(kuò)孔器重新更換成尺寸適宜的鉆頭后再將鉆具下放至孔底接著向下鉆進(jìn)，這一過程無疑是費(fèi)時(shí)費(fèi)力的，不僅增加了提鉆與更換鉆頭的輔助時(shí)間，同時(shí)也降低了鉆擴(kuò)孔施工的作業(yè)效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種嵌固仿生噴嘴的鉆擴(kuò)一體式鉆具，解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種嵌固仿生噴嘴的鉆擴(kuò)一體式鉆具，其包括孕鑲金剛石鉆頭、過渡接頭、多級(jí)擴(kuò)孔器、沖擊器；所述多級(jí)擴(kuò)孔器的一端與所述過渡接頭的一端之間通過螺紋密封連接，所述多級(jí)擴(kuò)孔器的另一端與所述沖擊器的一端之間通過螺紋密封連接；所述孕鑲金剛石鉆頭設(shè)置在所述過渡接頭遠(yuǎn)離所述多級(jí)擴(kuò)孔器的一端；所述多級(jí)擴(kuò)孔器包括鉆頭本體、切削環(huán)；所述鉆頭本體內(nèi)部設(shè)有貫通整個(gè)所述鉆頭本體的中心通道；所述切削環(huán)設(shè)為多級(jí)，多級(jí)所述切削環(huán)設(shè)置在所述鉆頭本體的中部，且多級(jí)所述切削環(huán)的切削直徑沿?cái)U(kuò)孔鉆進(jìn)的方向遞減；每級(jí)所述切削環(huán)由沿所述鉆頭本體的周向均勻布設(shè)的多個(gè)切削單元組成。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:利用本實(shí)用新型在巖土體中能夠同時(shí)實(shí)施鉆孔與擴(kuò)孔兩項(xiàng)施工作業(yè)程序。可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)扭力沖擊器聯(lián)合多級(jí)擴(kuò)孔器與孕鑲金剛石鉆頭的高效回轉(zhuǎn)切削碎巖方式下的鉆擴(kuò)孔施工作業(yè)，或液動(dòng)沖擊器聯(lián)合多級(jí)擴(kuò)孔器與孕鑲金剛石鉆頭的沖擊回轉(zhuǎn)碎巖方式下的鉆擴(kuò)孔施工作業(yè)；此外，還能同時(shí)利用從若干個(gè)仿生噴嘴與超前噴嘴出口高速(大于40m/s)噴出的高壓(大于1MPa)射流分別輔助多級(jí)擴(kuò)孔器與孕鑲金剛石鉆頭進(jìn)行超前(預(yù))沖蝕破碎孔壁周遭及孔底的巖土體。
[0007]進(jìn)一步:每級(jí)所述切削環(huán)中相鄰的所述切削單元之間設(shè)有用于將所述鉆頭本體內(nèi)部以正循環(huán)方式不斷循環(huán)著的有壓漿液排出的傾斜狀的貫通孔；至少有一個(gè)所述貫通孔的出口端嵌固有仿生噴嘴。
[0008]進(jìn)一步:還包括超前噴嘴；所述過渡接頭內(nèi)部設(shè)有與所述鉆頭本體的中心通道相連通的中心漿液通道；所述超前噴嘴的一端與位于所述中心漿液通道中部內(nèi)壁面上的螺紋密封連接，所述超前噴嘴的另一端伸入所述孕鑲金剛石鉆頭的中心通孔中。
[0009]進(jìn)一步:所述中心漿液通道的中部設(shè)有用于所述超前噴嘴與所述過渡接頭中部內(nèi)壁面上的螺紋裝配時(shí)限制所述超前噴嘴擰扣位置的限位臺(tái)階。
[0010]進(jìn)一步:所述超前噴嘴的超前噴嘴出口的孔徑比所述仿生噴嘴的仿生噴嘴出口的孔徑小5至20_。
[0011]進(jìn)一步:所述切削單元包括切削具、鋼體和孕鑲金剛石條；所述鋼體固定在所述鉆頭本體外側(cè)的圓周面上；所述切削具嵌固于所述鋼體上；所述孕鑲金剛石條設(shè)置在所述鋼體的外側(cè)。
[0012]進(jìn)一步:多級(jí)所述切削環(huán)為靠近所述沖擊器的二級(jí)切削環(huán)和靠近所述過渡接頭的一級(jí)切削環(huán)；所述一級(jí)切削環(huán)與所述二級(jí)切削環(huán)之間相距20至70cm。
[0013]進(jìn)一步:所述仿生噴嘴與所述貫通孔一體成型，或所述仿生噴嘴通過螺紋、焊接或過盈配合的固定方式嵌固于所述貫通孔的出口端處。
[0014]進(jìn)一步:所述貫通孔的軸線與所述鉆頭本體的軸線之間的夾角為30°至60°。
[0015]進(jìn)一步:所述沖擊器為扭力沖擊器或液動(dòng)沖擊器。
【附圖說明】
[0016]圖1-1為連接扭力沖擊器時(shí)鉆擴(kuò)一體式鉆具整體的三維模型示意圖；
[0017]圖1-2為連接液動(dòng)沖擊器時(shí)鉆擴(kuò)一體式鉆具整體的三維模型示意圖；
[0018]圖2-1為連接扭力沖擊器時(shí)鉆擴(kuò)一體式鉆具各部件分離開來的三維模型示意圖；
[0019]圖2-2為連接液動(dòng)沖擊器時(shí)鉆擴(kuò)一體式鉆具各部件分離開來的三維模型示意圖；
[0020]圖3-1為多級(jí)擴(kuò)孔器主體部分的三維模型軸測示意圖；
[0021]圖3-2為多級(jí)擴(kuò)孔器主體部分的三維模型正視圖；
[0022]圖3-3為多級(jí)擴(kuò)孔器主體部分的三維模型剖視圖；
[0023]圖4-1為仿生噴嘴的三維模型軸測示意圖；
[0024]圖4-2為仿生噴嘴的三維模型剖視圖；
[0025]圖5為仿生噴嘴嵌固在多級(jí)擴(kuò)孔器主體部分上后組成完整的多級(jí)擴(kuò)孔器三維模型軸測示意圖；
[0026]圖6-1為過渡接頭與超前噴嘴裝配在一起后的三維模型軸測示意圖；
[0027]圖6-2為過渡接頭與超前噴嘴裝配在一起后的三維模型剖視圖；
[0028]圖6-3為過渡接頭的三維模型剖