CN103291223A - 阶梯式钻头尖组件 - Google Patents

Abstract

在此披露了用于在矿山的地层中切削出井孔的湿式钻头尖组件和干式钻头尖组件，其中该井孔具有一个尺寸减小的内部区域以及一个尺寸扩大的外部区域。该湿式钻头尖组件包括：一个轴向前部的铲锹型切削构件，该轴向前部的铲锹型切削构件具有一个具备第一横向切削尺寸的铲锹式硬质切削构件；以及一个轴向间隔开的、轴向后部的铰刀切削构件，该铰刀切削构件具有一个具备第二横向切削尺寸的硬质镶片，该第二横向切削尺寸是大于该第一横向切削尺寸的。该干式钻头尖组件包括：一个轴向前部的切削构件，该轴向前部的切削构件具有一个具备第一横向切削尺寸的、轴向前部的硬质切削镶片；以及一个轴向间隔开的、轴向后部的硬质切削镶片，该轴向后部的硬质切削镶片具有一个第二横向切削尺寸，该第二横向切削尺寸是大于该第一横向切削尺寸的。一个长形套管被适配为接收来自该轴向前部的硬质切削镶片的操作中的切削碎屑。

Description

阶梯式钻头尖组件

相关申请的交叉引用

本专利申请是由道格拉斯·爱德华·柏斯（Douglas Edward Bise）于2012年2月22日提交的题为“阶梯式钻头尖组件（STEPPED DRILLBIT ASSEMBLY）”的共同未决的美国临时专利申请序列号61/601,709的继续申请，特此将该临时专利申请以全文通过引用结合在此，并且根据美国专利法规（包括35USC§120），申请人特此在所述临时专利申请（即，由道格拉斯·爱德华·柏斯（Douglas Edward Bise）于2012年2月22日提交的题为“阶梯式钻头尖组件（STEPPED DRILL BITASSEMBLY）”美国临时专利申请序列号61/601,709）的基础上要求优先权。

技术领域

本发明涉及一种可用于在矿山中钻出井孔以便插入螺栓的钻头尖组件，由此螺栓在这些井孔中的插入和固定有助于增加煤壁（煤帮（coal rib））的稳定性、并且增加矿山顶部的稳定性。更确切地说，本发明涉及一种可用于在矿山中钻出具有特定几何形状的井孔以便插入螺栓的阶梯式钻头尖组件，其中这些井孔与带螺纹的螺栓相协作以便克服在移除钻钢时井孔的偶然崩塌所固有的问题。

背景技术

地下采煤领域的普通技术人员掌握了开发矿井的基本技术知识。在煤层高且不稳定的环境中采矿的过程中，矿工经常必须在煤壁（煤帮）中钻出井孔并且在其中定位螺栓以便使其稳定。此外，在形成矿井的过程中，采矿工典型地在该矿井的顶部钻出井孔，其中每个井孔接收一个螺栓，这个螺栓被固定在该井孔中。在煤帮中以及在顶部中的这些螺栓提供了并且增加了矿山的稳定性从而减少矿山坍塌的可能性。像授予柏斯（Bise）等人的美国专利号6,886,645B2（转让给肯纳金属公司（Kennametal Inc.））等多份专利文献提供了对于井孔钻探和将螺栓固定在井孔中的基本描述。申请人特此通过引用将以上指明的专利文献结合在此。

多种钻头尖设计可以用于撞击地层并且钻出井孔。实例性的专利文献包括授予柏斯（Bise）的美国专利号6,915,867（转让给肯纳金属公司）以及授予柏斯（Bise）等人的美国专利号6,945,340B2（转让给肯纳金属公司）。申请人特此通过引用将以上指明的专利文献中各自全都结合在此。

对于螺栓和其相应的结构而言存在着许多不同的设计。以下专利文献示出了这些设计：授予怀特（White）的美国专利号5,885,031、授予卡瑞（Curry）等人的美国专利号2,854,824以及授予洛贝罗（Lobello）等人的美国专利号3,941,028。申请人特此通过引用将以上指明的专利文献中各自全都结合在此。

其他专利文献显示了在形成井孔和/或稳定化矿山时使用的物品：授予塞洁（Sager）等人的美国专利号6,468,010、授予路德维格（Ludwig）等人的美国专利号7,033,117、以及授予拜耳（Bayerl）等人的美国专利号7,789,589。申请人特此通过引用将以上指明的专利文献中各自全都结合在此。

在钻探井孔的过程中，去除钻钢是一种常见的现象。有时在去除钻钢时井孔会发生坍塌。在井孔坍塌之后，将一个树脂锚固剂（resincartridge）或机械膨胀壳体插入到该井孔中会是非常困难并且有时候是不可能的。煤壁（或煤帮）中的井孔坍塌时尤其是这种情况。这些困难对于形成矿井并且因此对于整个采矿操作是不利的。为了克服这种情况，已经开发出了一种与具有特定几何形状的井孔结合使用的螺栓，这种螺栓具有一个螺纹区段。这种特定几何形状的井孔具有两个不同的区域，这些区域各自具有不相同的横向尺寸（或直径）。该井孔的内部区域具有一个减小的横向尺寸（或直径），并且该井孔的外部区域具有一个扩大的横向尺寸（或直径）。该螺栓的尺寸确定是使得该螺纹区段与该内部区域周围的地层相接合，这个内部区域具有减小的横向尺寸。因此，如果井孔坍塌，该螺栓可以仍然推进穿过该地层并且与该井孔的内部区域相接合。

为了最佳地使用带有螺纹区段的螺栓与特定几何形状的井孔的组合，高度希望的是提供可以在一个钻探操作中钻出该特定几何形状的井孔的一种钻头尖组件。还高度希望的是提供可以在一个钻探操作中在干式钻探环境中钻出该特定几何形状的井孔的一种钻头尖组件。最后，还高度希望的是提供可以在一个钻探操作中在湿式钻探环境中钻出该特定几何形状的井孔的一种钻头尖组件。

发明内容

本发明在其一种形式中是一种用于在地层中切削出井孔的湿式钻头尖组件，其中该井孔具有一个内部部分以及一个外部部分，该内部部分具有一个减小的横向尺寸并且该外部部分具有一个扩大的横向尺寸。该钻头尖组件包括一个轴向前部的铲锹型切削构件，该切削构件具有一个具备第一横向切削尺寸的铲锹式硬质切削构件。该组件进一步包括一个轴向后部的绞刀切削构件，该绞刀切削构件具有一个具备第二横向切削尺寸的硬质镶片。该轴向前部的铲锹型切削构件与该轴向后部的绞刀切削构件是轴向间隔开的。该第一横向切削尺寸是小于该第二横向切削尺寸的。

本发明在其又另一种形式中是一种用于在矿山的地层中切削出井孔的干式钻头尖组件，其中该井孔具有一个内部区域以及一个外部区域，该内部区域具有一个减小的横向尺寸并且该外部区域具有一个扩大的横向尺寸。该钻头尖组件包括：一个轴向前部的切削构件，该切削构件具有一个具备第一横向切削尺寸的、轴向后部的硬质切削镶片；以及一个具备第二横向切削尺寸的、轴向后部的硬质切削镶片。该轴向前部的硬质切削镶片与该轴向后部的硬质切削镶片是轴向间隔开的。该第一横向切削尺寸是小于该第二横向切削尺寸的。该干式钻头尖组件进一步包括一个长形套管，该长形套管被适配为接收来自该轴向前部的硬质切削镶片的操作中的切削碎屑。

附图说明

以下是对附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分：

图1是一个采矿机器的截面表示，该采矿机器具有一个附连到其上的钻头尖组件，其中该采矿机器为该钻头尖组件提供了旋转移动以及对向上的推力；

图1A是可用于湿式钻探环境中的钻头尖组件的第一具体实施方式的侧视图；

图1B是类似于图1A中的钻头尖组件的一种钻头尖组件的侧视图；

图2是后部铰刀切削构件的截面视图，该后部铰刀切削构件具有附连到其上的硬质镶片以及从该后部铰刀切削构件上分解出的一对紧定螺钉；

图3是显示了图1A的第一具体实施方式在一个地下矿的地层中完成具有特定几何形状井孔的钻孔时的截面视图；

图4是可用于干式钻探环境中的钻头组件的第二具体实施方式的切削构件的一个侧视图，该切削构件包括一个铸造本体以及多个硬质镶片；

图4A是类似于图4中所显示的切削构件的一种切削构件的侧视图；

图4B是图4的的切削构件的铸造本体的侧视图，其中硬质镶片被移除了；

图5是可用于干式钻探环境中的钻头尖组件的另一个具体实施方式的侧视图，其中该轴向前部的硬质切削镶片具有相对于该中间螺旋区域的直径而言更大的切削直径、以及比图4的具体实施方式更长的中间螺旋区域；

图5A是类似于图5中所示的钻头尖组件的一种钻头尖组件的侧视图；

图6是显示了图5的具体实施方式在地下矿山的地层中初始钻出该特定几何形状的井孔的过程中的截面视图；

图7是显示了图5的具体实施方式在地下矿山的地层中完成对特定几何形状的井孔的钻探时的截面视图。

具体实施方式

参见这些附图，图1显示了这些钻头尖组件的具体实施方式在其中运作的一种代表性的环境。该环境是煤矿，该煤矿具有总体上指定为20的地层以及矿井21，该矿井具有一个矿山顶部22。总体上被指定为24的钻头尖组件与一个采矿机器26是处于操作性附连的。采矿机器26为该钻头尖组件24提供了旋转动力以及向上的推力，以便使其能够在地层20中钻出一个井孔30。显示了在地层中钻出井孔的过程中的钻头尖组件24。此外，显示在另一个井孔32中固定了一个螺栓28。授予柏斯（Bise）等人的美国专利号6,886,645中展示了这样一种采矿环境，该专利通过引用结合在此。

图1A连同图1B展示了钻头尖组件40的一个具体实施方式，该钻头尖组件在湿式钻探环境中是有用的。熟练的业内人士是熟悉湿式钻孔操作的，其中使用了流体来冷却该钻孔操作并且将钻孔碎屑从钻孔操作附近冲走。钻头尖组件40包括一个轴向前部的铲锹型切削构件42、一个圆形管区段44、一个居间的六角形接头46、一个后部的铰刀切削构件48、以及一个六角形管区段50。该铰刀切削构件48是横靠着其他部件示出的。然而，如将在下文中说明的，实际上该铰刀切削构件48是位于该接头46与该六角形管50之间并且与它们相连接。

关于该轴向前部的铲锹型切削构件42，存在一个切削构件本体54，该本体具有一个轴向前端56以及一个轴向后端58。该轴向前部的铲锹型切削构件42具有一个尺寸扩大的头部60，该头部包含一个与该轴向前端56相邻的横向槽缝62。该轴向前部的铲锹型切削构件42进一步具有与该轴向后端58相邻的一个带螺纹的尺寸减小的柄部64。该带螺纹的尺寸减小的柄部64的直径可以是二分之一英寸（1.27厘米）。该切削构件本体54包含了一个轴向流体通道66，该轴向流体通道从该轴向后端58延伸直至在出口开口68处终止，流体穿过该出口开口以喷雾形式离开。该喷雾被用于冷却该钻孔操作并且将钻孔碎屑从该钻孔操作附近冲走该轴向前部的铲锹型切削构件42进一步包括一个铲锹式硬质切削镶片70，该镶片被接收在并且典型地通过硬钎焊被固定在横向槽缝62之中。该铲锹式硬质切削镶片70可以是一个22毫米的铲锹镶片。该铲锹式硬质切削镶片70是由一种硬质材料形成，例如由烧结碳化钨（钴）形成。该铲锹式硬质切削镶片70具有的切削直径等于“A”。

该圆形管区段44具有一个管本体74，该管本体具有一个轴向前端76以及一个轴向后端78。管本体74具有一个轴向流体通道80，该轴向流体通道延伸穿过其长度。流体可以行进穿过该流体通道80。该轴向流体通道80在该管本体74的轴向前端76处具有一个带螺纹的前部通道区域82。圆形管区段44可以具有等于四分之三英寸（约1.91厘米）的外径（O.D.）以及等于约3/8英寸（9.5毫米）的内径（I.D.）。

该居间的六角形接头46具有一个六角形接头本体90，该本体具有一个轴向前端92以及一个轴向后端94。该六角形接头本体90具有一个沿着其轴向长度延伸的轴向流体通道96。该居间的六角形接头46在其轴向前端92处附连至该圆形管区段44上。流体可以行进穿过该流体通道96。该接头46可以具有5/8英寸（1.41厘米）的六角形尺寸以及约4英寸（10.16厘米）的长度以便提供稳定性。

参见图1A、1B和图2，该后部的铰刀切削构件48具有一个铰刀本体100，该铰刀本体具有一个轴向前端102以及一个轴向后端104。该铰刀本体100是一个经修改的1又3/8英寸（3.49厘米）的真空本体。铰刀本体100具有一个中央轴向六角形孔106，该孔包括与该轴向前端102相邻的一个直径减小的区段112以及与该铰刀本体100的轴向后端104相邻的一个直径扩大的区段114。如图1B中所示，该直径减小的区段112限定了一个3/4英寸（1.91厘米）的孔。该铰刀本体100包含了多个凹口（或肩台）118，每个凹口携带了一个硬质镶片120，这样就存在多个硬质镶片120。这些硬质镶片120在图1B中以阴影示出并且可以是1又3/8英寸（3.49厘米）的碳化物铰刀。典型地，该铰刀本体100具有至少三个硬质镶片120，它们是围绕该铰刀本体100的圆周成等距间隔开的。尽管没有展示，但是清楚的是该后部的铰刀切削构件48的切削直径是等于“B”，为切削半径“B1”的两倍。此处，切削直径“A”（例如，22毫米）是小于切削直径“B”（例如，35毫米）。铰刀本体100在其侧壁中包含一对螺纹孔124。每个螺纹孔124接收了一个带螺纹的紧定螺钉126。

该六角形管50具有一个六角形管本体130，该本体具有一个轴向前端132以及一个轴向后端134。六角形管50可以是7/8英寸（2.24厘米）的六角形管，其外径（O.D.）等于7/8英寸（2.24厘米）并且其内径（I.D.）等于5/8英寸（1.41厘米）。尽管图1A中未展示，但该钻头尖组件40在该管50的轴向后端134处附连至一个采矿机器上，该采矿机器为该钻头尖组件40提供了旋转动力以及向上的推力。一个轴向流体通道136沿着该六角形管本体130的长度延伸。流体可以行进穿过该通道136。

关于湿式钻头尖组件40的组装，该前部的铲锹式切削构件42在该圆形管本体74的轴向前端76处附连在该带螺纹的前部通道区域82中。该螺纹式附连是紧密且牢固地实现的，这样该轴向前部的铲锹型切削构件42保持连接到圆形管44上。

如尤其从图2中将变得清楚的是，当接头46位于该管50内部时，管50随着接头46一起滑动，这样铰刀48被固定在其上。更确切地说，该六角形管本体130的轴向前端132进入该轴向六角形孔106的直径扩大的区段114中直至撞击到该肩台116上，该肩台是该轴向六角形孔106的直径扩大的区段114与该直径减小的区段112之间的过渡区。该居间的六角形接头46穿过该铰刀本体100的轴向六角形孔106的直径减小的区段112、并且然后进入该六角形管本体130的轴向流体通道136中。人们应该认识到该居间的六角形接头46提供了额外的质量来改进该湿式钻头尖组件40的整体稳定性。在完成组装时，该圆形管44是处于该铰刀本体100的轴向六角形孔106的直径减小的区段112中。为了固定该组件，将这些紧定螺钉126收紧在该圆形管44的外表面和该六角形管50的外表面上。整个湿式钻头尖组件40是处于组装后的状态下，在该状态下这些部件全部被牢固地连接在一起。

参见图3，显示了在地下矿山的地层138中钻出特定几何形状的井孔142的过程中的湿式钻头尖组件40。在此方面，井孔142具有该井孔142的一个内部区域144以及该井孔142的一个外部区域146。该井孔142的内部区域144是比该井孔142的外部区域146更远离该矿山表面的。该井孔142的内部区域144是由该轴向前部的铲锹式切削构件42钻出的，该铲锹式切削构件具有较小的切削直径“A”。该井孔142的外部区域146是该轴向前部的铲锹式切削构件42的初始钻探、以及随后该后部的铰刀切削构件48的切削作用的结果，该铰刀切削构件具有较大的切削直径“B”。所得到的井孔具有一个特定几何形状，该特定几何形状包括两个不同的区域，即，该井孔142的一个内部区域144以及该井孔142的一个内部区域146，它们各自具有一个不相同的横向尺寸（或直径）。该井孔142的内部区域144具有一个减小的横向尺寸，并且该井孔142的外部区域146具有一个扩大的横向尺寸。

参见图4、4A、4B、5和图5A，干式钻头尖组件150包括一个切削构件（显示为152）、一个真空卡盘154、一个六角形管区段156、以及一个长形套管158。如将在下文中描述的是，该长形套管158用作一个用于钻孔操作的碎屑收集器并且用于为该钻头尖组件150提供稳定性。在图4和图5的实施方式之间存在一个结构差异，其中对于图5的实施方式而言，该轴向前部的硬质切削镶片具有相对于该居间的螺旋区域的直径而言更大的切削直径、以及比图4的具体实施方式更长的一个居间的螺旋区域。

该切削构件152包括一个整体性的铸造本体构件170，该本体构件170具有一个轴向前端172以及一个轴向后端174。该整体的铸造本体构件170具有一个前导切削区域176，该前导切削区域包含了一个横向槽缝178。一个轴向前部的硬质切削镶片212（它可以是一个22毫米的铲锹式镶片）用该槽缝178进行定位。该轴向前部的硬质切削镶片212具有一个底表面214、一个V形顶表面216以及相反的侧边缘218。该轴向前部的硬质切削镶片212具有一个切削直径“C”（参见图4）。在图4A中，切削直径“C1”可以等于22毫米。

该整体性的铸造本体构件170进一步具有一个居间的螺旋区域180，该螺旋区域具有多个螺旋通道182。多个硬质碳化物磨边镶片238被定位在该螺旋线的周边上。这些螺旋通道182可以是在碳化物镶片中终止的双重盘绕。螺旋通道区域180的长度“G”可以是处于12英寸（30.48厘米）与16英寸（40.64厘米）之间。

该整体性的铸造本体构件170还具有一个居间的切削区域188。该居间的切削区域188包括一个槽缝190。一个轴向后部的硬质切削镶片222被定位在该槽缝190之内。该轴向后部的硬质切削镶片222具有一个底表面224以及一个顶表面居间部分226，该顶表面居间部分总体上平行于该底表面224。该顶表面进一步具有相反的、成角度的顶表面部分228、230。该轴向后部的硬质切削镶片222进一步具有相反的边缘234。该轴向后部的切削镶片222具有的切削直径等于“D”（参见图4）。此处，切削直径“C”（例如22mm）是小于切削直径“D”（例如35mm）。应该认识到该轴向后部的硬质切削镶片222可以是一个3/8英寸（0.95毫米）的碳化物镶片，该镶片如图4A中的虚线所示在尖端处被切断。该轴向前部的硬质切削元件212的切削刃从该轴向后部的硬质切削镶片222轴向地向前间隔开一个距离“G”。

铸造本体构件170具有一个基底区域202，该基底区域具有一个肩台204。该基底区域202进一步包含一个灰尘端口206、一个孔208、以及一个中央体积210。

该真空卡盘154（5522真空卡盘）具有一个卡盘本体242，该卡盘本体具有一个轴向前端244和一个轴向后端246。该卡盘本体242具有一个中央通道250。该真空卡盘154包括一个弹簧锁销夹片248。

该六角形管156（C-C管）包括一个六角形管本体256，该六角形管本体具有一个轴向前端258以及一个轴向后端260。该六角形管本体256具有一个轴向中央通道262。

参见图5，该长形套管158具有一个长形套管本体268，该长形套管本体具有一个轴向前端270和轴向后端272。该长形套管本体268具有在该轴向前端270附近的一个扩大的轴向前部区段276。该长形套管本体268进一步具有在该轴向后端272附近的一个减小的轴向后部区段278。一个过渡区段280将该扩大的轴向前部区段276以及该减小的轴向后部区段278连接在一起。该扩大的轴向前部区段276具有的内径等于“E”。该减小的轴向后部区段278具有的内径等于“F”。该长形套管158可以由青铜制成并且用作一个灰尘（碎屑）捕集器以及一个钻头稳定器。

存在一个弹簧夹片300（或一个弹簧钢摩擦夹片，如图5A中所示），它具有一个夹片本体302，该夹片本体具有一个前支腿304以及一个后支腿306。该夹片本体302中具有一个六角形孔口308。

关于该干式钻头尖组件150的组装，该切削构件152接收该真空卡盘154，并且该六角形管156也接收该真空卡盘154。在开始钻孔操作之前，该长形套管158包围了该钻头尖组件150。该弹簧钢摩擦夹片300与该六角形管156相接合，由此提供了一种对接，这样该长形套管158将不会使该六角形管156向下滑落经过该对接点。该夹片300的位置可以被调整以便沿着该管156而被选择性地定位，从而配合特定的钻探情形。

图6是显示了干式钻头尖组件150在地下矿山的地层中初始钻探该特定几何形状的井孔的过程中的截面视图。更确切地说，该前导切削区域176（包括该轴向前部的硬质切削镶片212）已经切削或钻出了一个井孔。该井孔具有进入到该地层中的预选择的深度、并且具有一个减小的直径，该直径对应于该前部的硬质切削镶片212的切削直径“C”。该初始钻孔操作产生了钻孔碎屑，这些碎屑沿井孔掉下，这样该长形套管158收集到这些钻孔碎屑。在该灰尘端口处存在真空，以便将钻孔碎屑从该钻孔操作附近吸走或抽走。图6所示的钻孔过程中这个点处，在该钻头尖组件150向上移动时，该居间的切削区域188并且特别是轴向后部的硬质切削镶片222将与地层相接合。

图7是显示了干式钻头尖组件150在地下矿山的地层中完成对特定几何形状的井孔的钻探时的截面视图。该特定几何形状的井孔具有一个内部部分以及一个外部部分，该内部部分具有一个减小的横向尺寸（或直径）并且该外部部分具有一个扩大的横向尺寸（或直径），该扩大的横向尺寸对应于该轴向后部的硬质切削镶片222的钻孔直径“D”。如人们可以认识到的，干式钻头尖组件150在形成该特定几何形状的井孔的基本方面是与湿式钻头尖组件40相同的。在从完成的特定几何形状的井孔中移出该钻头尖组件150时，该井孔准备好接收螺纹螺栓。

在此指明的这些专利以及其他文献通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书以及这些具体实施方式旨在只是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真实范围和精神是由以下的权利要求表明的。

Claims (18)

1.一种用于在矿山的地层中切削出井孔的湿式钻头尖组件，其中该井孔具有一个内部区域以及一个外部区域，该内部区域具有一个减小的横向尺寸并且该外部区域具有一个扩大的横向尺寸，该钻头尖组件包括：

具有铲锹式硬质切削构件的一个轴向前部的铲锹型切削构件，该铲锹式硬质切削构件具有一个第一横向切削尺寸；

具有硬质镶片的一个轴向后部的铰刀切削构件，该硬质镶片具有一个第二横向切削尺寸；

该轴向前部的铲锹型切削构件与该轴向后部的绞刀切削构件是轴向间隔开的；并且

该第一横向切削尺寸是小于该第二横向切削尺寸的。

2.根据权利要求1所述的湿式钻头尖组件，进一步包括一个上部管区段，该上部管区段具有一个轴向前端和一个轴向后端；并且该轴向后部的铰刀切削构件具有一个中央轴向孔，该中央轴向孔具有一个直径减小的区段；并且一个在该轴向后端附近的管区段被接收在该中央轴向孔的该直径减小的区段中。

3.根据权利要求2所述的湿式钻头尖组件，其中一个上部机械紧固件与该上部管区段相接合以便将该上部管区段固定在该中央轴向孔的该直径减小的区段内。

4.根据权利要求2所述的湿式钻头尖组件，进一步包括一个下部管区段，该下部管区段具有一个轴向前端，并且该下部管区段被接收在该轴向后部的铰刀切削构件的一个直径扩大的区段内。

5.根据权利要求4所述的湿式钻头尖组件，其中一个下部机械紧固件与该下部管区段相接合以便将该下部管区段固定在该中央轴向孔的该直径扩大的区段内。

6.根据权利要求1所述的湿式钻头尖组件，其中该轴向后部的铰刀切削构件包括多个被间隔开的硬质镶片。

7.根据权利要求1所述的湿式钻头尖组件，其中该轴向前部的铲锹型切削构件具有单一的一个所述铲锹式硬质切削构件。

8.根据权利要求1所述的湿式钻头尖组件，其中该轴向前部的铲锹型切削构件包含一个用于钻探流体离开的出口开口。

9.一种用于在矿山的地层中切削出井孔的干式钻头尖组件，其中该井孔具有一个内部区域以及一个外部区域，该内部区域具有一个减小的横向尺寸并且该外部区域具有一个扩大的横向尺寸，该钻头尖组件包括：

具有轴向前部的硬质切削镶片的一个轴向前部的切削构件，该轴向前部的硬质切削镶片具有一个第一横向切削尺寸；

一个轴向后部的硬质切削镶片，该轴向后部的硬质切削镶片具有一个第二横向切削尺寸；

该轴向前部的切削镶片与该轴向后部的硬质切削镶片是轴向间隔开的；

该第一横向切削尺寸是小于该第二横向切削尺寸的；以及

一个长形套管，该长形套管被适配为接收来自该轴向前部的硬质切削镶片的操作中的切削碎屑。

10.根据权利要求9所述的干式钻头尖组件，其中该轴向前部的切削构件进一步包括限定了多个螺旋通道的、带有多个硬质磨边镶片的一个居间的螺旋区域，并且该居间的螺旋区域具有一个第三横向切削尺寸。

11.根据权利要求10所述的干式钻头尖组件，其中该第三横向切削尺寸是等于或小于该第一横向切削尺寸的。

12.根据权利要求9所述的干式钻头尖组件，其中该轴向前部的切削构件进一步包括一个基底区域，该基底区域包括一个灰尘端口，碎屑能在真空下行进穿过该灰尘端口。

13.根据权利要求12所述的干式钻头尖组件，进一步包括一个操作性地附连到该基底区域上的真空卡盘。

14.根据权利要求13所述的干式钻头尖组件，进一步包括一个操作性地附连到该真空卡盘上的管、以及一个可调整的夹片，该夹片被可调整地附连到该管上以便为该长形套管提供一种对接。

15.根据权利要求9所述的干式钻头尖组件，其中该长形套管在一个向前的位置与一个向后的位置之间是可移动的，在该向前的位置中该长形套管完全包围该轴向前部的切削构件，并且在该向后的位置中该长形套管没有包围该轴向前部的切削构件的任何部分。

16.根据权利要求9所述的干式钻头尖组件，其中该长形套管具有一个减小的轴向后部区段以及一个扩大的轴向前部区段，该轴向后部区段具有一个内部的横向后部尺寸，该轴向前部区段具有一个内部的横向前部尺寸，并且其中该内部的横向前部尺寸是大于该内部的横向后部尺寸的。

17.根据权利要求16所述的干式钻头尖组件，其中该内部的横向前部尺寸是大于该第二横向切削尺寸的。

18.根据权利要求16所述的干式钻头尖组件，其中该内部的横向后部尺寸是小于该第二横向切削尺寸的。

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