CN103470186B - 一种煤矿瓦斯抽采孔钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及瓦斯抽采孔钻孔专用的钻头，具体就是一种煤矿瓦斯抽采孔钻头。本发明是这样实现的，一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述的钻头轴向设置有通孔，通孔顶端设篦框，篦框内设篦子，篦框与篦子接触部位为喇叭口形状，篦子与篦框配合，篦子上设刀头，篦子周边由碰珠固定在蓖框内。本发明的优点在于：通过改变零件部分的结构，使煤结核在工作过程中直接排出，不影响工件的工作。

Description

一种煤矿瓦斯抽采孔钻头

技术领域

本发明涉及瓦斯抽采孔钻孔专用的钻头，具体就是一种煤矿瓦斯抽采孔钻头。

背景技术

煤矿井下瓦斯抽采主要靠钻孔来实现，随着三棱钻杆的普及，钻孔越来越深，一般能达到百米左右，这样的深孔容易出现塌孔，钻头及钻杆拔出后，塌孔容易堵塞瓦斯抽采孔，使得瓦斯抽采管不能深入到瓦斯抽采孔底部，不能有效抽采瓦斯。

申请号为200810017598.x，发明名称为钻探用内芯可脱式钻头的发明申请，公开了可脱卸式钻头，由于该钻头不是针对煤矿防突而设计的钻头，将该钻头用于煤矿防突的瓦斯抽放钻孔，由于煤粉密实塞满了内芯钻头与外钻头之间，甚至内芯钻头设置弹簧和钢珠的圆孔内也密实塞满了煤粉，而煤矿防突的瓦斯抽放孔深达一百米左右，塑料的瓦斯抽采管抵达内芯钻头后，由于摩擦力极大，瓦斯的抽采管无论怎样加力，就是不能实现与外钻头的脱离。

本人申请的申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”的专利，由于内芯钻头是篦子，所以在钻进时钻头内芯部分始终有高压气体排出，煤粉就不能密实填满篦子周边与篦框之间，瓦斯抽采管克服碰珠弹力即可将篦子脱出，但是，有的煤层瓦斯压力大，当瓦斯压力大与钻杆脱出的高压气体压力时，仍有煤粉进入篦子与篦框的间隙，个别情况，仍能堵塞篦子周边与篦框之间，使篦子难以脱出；再者，篦子与篦框之间由绳链连接，如果钻进过程中篦子脱出将不能复位。

发明内容

本发明就是在申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”基础上的改进，解决煤粉堵塞篦子周边与篦框之间，使篦子难以脱出以及钻头钻进过程中篦子非正常脱出不能复位的问题，提供一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，能够将篦子与篦框之间的煤粉有效排出，以及钻进过程中篦子非正常脱出能自动复位的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头。

本发明是这样实现的，一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述的钻头轴向设置有通孔，通孔顶端设篦框，篦框内设篦子，篦框与篦子接触部位为喇叭口形状，篦子与篦框配合，篦子上设刀头，篦子周边由碰珠固定在蓖框内。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述的篦框与篦子之间间隙配合，间隙为0.05mm-0.15mm。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述篦子与篦框间设通风槽，通风槽为下大上小喇叭状。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述篦框与篦子之间为花键配合，篦子的花键是三、四、五个之一，篦框对应为三、四、五个花键槽；花键槽与花键接触部位为喇叭口的一部分，花键槽与花键配合，每个花键由碰珠限位在花键槽内。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述篦子的形状是三星形，十字形或者五星形状，周边对应为三、四、五个花键。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述花键之一与花键槽之间活动连接。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述活动连接为铰接，其中铰轴与轴套之间间隙为0.05mm-0.15mm。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述活动连接为绳连接。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述绳连接指花键与花键槽之间设软钢丝绳，所述软钢丝绳穿过并固定在花键上及花键槽对应的钻头侧壁上并将花键与花键槽连接，软钢丝绳长度仅供花键在花键槽中进行张开与闭合转动。

所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述软钢丝绳长度仅供花键在花键槽中进行张开与闭合转动，为花键在花键槽中沿一条相互接触直线进行张开与闭合转动，该直线为虚拟轴，软钢丝绳穿过并固定在花键上及花键槽对应的钻头侧壁上并穿过直线，将花键与花键槽接触连接。

本发明的效果在于，由于本发明篦框为喇叭口形状，即使篦子与篦框之间填塞煤粉，由于这些煤粉并不能在篦子与篦框之间产生沿钻头轴向的摩擦力，所以并不影响篦子脱出；将篦框与篦子之间的间隙设置为0.05~0.15mm，是因为经过试验，煤粉的粒径很容易破碎到0.02~0.05mm即便是大于0.05mm粒径的煤粉，在钻进过程中夹在篦框与篦子之间的煤粉，由于钻头的振动，也很容易被振为0.02~0.05mm的粒径的煤粉，这样煤粉就能被瓦斯气体吹进钻头或者由钻头内的高压气体吹出钻头，而篦子就像浮动在篦框与碰珠之间；其间设气槽，有利于煤粉排出，气槽为喇叭状，有利于气体产生狭管效应，使出口的气流更大，更有利于吹散煤粉；花键槽的宽度大于花键宽度，使得花键在花键槽内能够稍微转动，同时气槽随之转动，通过每个气槽的气流也转动，就将花键槽内的所有煤粉排出。花键与花键槽铰接时铰轴与轴套之间间隙为0.05mm-0.15mm，有利于铰轴与轴套之间的煤粉被瓦斯气体吹进钻头或者由钻头内的高压气体吹出钻头；花键在花键槽中绕虚拟轴进行张开与闭合的转动，虚拟轴上设置软钢丝绳，此时每根软钢丝绳仅仅是一个旋转点，同一直线上两个以上旋转点形成虚拟旋转轴，由于不是真实旋转轴，花键的张开与闭合不存在旋转轴阻塞问题，由于花键与花键槽之间软钢丝绳的长度近似为一个点，在钻进过程中，当其它两个花键脱出花键槽，仍然有一个在槽中连接，没有完全脱离，此时当煤块压向花键时，花键就能自动复位。篦子的形状设计为三星形花键状，这种结构受力最强，设置在篦子上的刀头（也称钻牙）更稳固。

附图说明

图1为申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”的专利的剖视结构示意图；

图2为申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”的专利的俯视结构示意图；

图3为申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”的专利的另一实施例剖视结构示意图。

图4为喇叭口状篦框剖视结构示意图；

图5为三星花键钻头俯视图；

图6为三星花键钻头轴测图；

图7为带储绳腔体三星花键钻头剖视结构示意图

图8为虚拟轴三星花键闭合的示意图；

图9为虚拟轴三星花键打开的示意图。

具体实施方式

本发明是申请号为“201120477960.9”，名称为“煤矿瓦斯抽采孔钻头”的专利的改进专利。原专利的具体实施方式见图1-3。

如图1、图2所示，一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，包括钻头体1，钻头体1设轴向通孔10，通孔10的形状一般为圆形，通孔10顶端设篦框3，篦框3在通孔10的结构显示为台阶孔，蓖框3内设篦子2，就是篦子2支撑在台阶上，篦子2的结构像蒸笼篦、窨井篦样子。轴向指钻头旋转轴轴向，这种情况，瓦斯抽采孔打好后，抽采管沿钻杆通风孔顶到钻头，此时，将钻杆和钻头稍微退回，抽采管顶开篦子，然后一节一节拔出套在抽采杆上的钻杆，直至拔出钻头，抽采管就在插入抽采孔底端的状态下留在抽采孔内，这样就能有效抽出瓦斯。

上述蓖框3底面31与篦子2间为销51与销孔52间隙配合，篦子2上设刀头4。这种情况篦子2与钻头同步旋转，篦子2上的刀头4打碎篦子2上的煤块，防止煤块堵塞篦子，使篦子2能够被顺利顶开。

上述蓖框3侧面32与篦子2之间为键与键槽间隙配合，篦子2上设刀头4。这种情况图中没有示出，就是在篦子周边与蓖框间至少设一个键和对应的槽，当然此时的槽能够使篦子打开就行。

上述蓖框3与篦子2间由绳链61连接，绳链61一端固定篦子2，另一端固定蓖框3。绳链61就是钢丝绳或者链条，至少一根，如果多于一根，它们设置在篦框的一边，如果是圆形框，设置范围小于半个圆周，如果不设置在篦框的一边，那么绳链61的长短就不一样，但是保证绳链61拉紧时篦子2时开盖的形状，并保证抽采管那个穿过绳链61的间隙，这样篦子就能够随钻头一同拔出。

上述蓖框3设孔洞7，绳链61置于孔洞7内。这样就隐藏了绳链，绳链就不会阻挡篦子打开。

上述蓖框3的销孔52与篦子2的销51之间由绳链61连接，销51和绳链61均置于销孔52内。这样可以减少加工孔的个数。

参照图3，上述蓖框3与篦子2之间由弹,62连接，弹簧62一端固定篦子2，另一端固定蓖框3，所述蓖框设孔洞7，弹簧62置于孔洞7内。弹簧62数量可以多于一根，但弹簧的设置应集中在一边，方便抽采管顶开篦子。这样弹簧62就对篦子2施加拉力，防止风大时将篦子2吹开，而且可以将篦子2随钻头拔出。

如图3所示，上述蓖框3的销孔52与篦子2的销51之间由弹簧62连接，销51和弹簧62均置于销孔52内。这样也可以减少加工孔的数量。

上述篦子2周边由碰珠8固定在蓖框3内。这里的固定指至少三个碰珠，这样能够防止风大时将篦子吹开。

上述篦子2周边与蓖框3之间，设置通风槽，通风槽91可以设在篦子周边，通风槽92也可以设在篦框上，这样能够有效排出阻挡篦子2打开的煤粉。

实施例1

如图4一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，所述的钻头轴向设置有通孔，通孔顶端设篦框3，篦框3内设篦子2，篦框3与篦子2接触部位为喇叭口形状35，篦子2与篦框3配合，篦子上设刀头4，篦子2周边由碰珠8固定在蓖框3内。当瓦斯抽采管顶着篦子克服碰珠8的弹力将花键脱出篦框，篦子留在孔内，钻头的篦框套着瓦斯抽采管退出，瓦斯抽采管留至瓦斯抽放孔底部，抽采瓦斯更彻底。

所述的篦框3与篦子2之间间隙配合，间隙为0.05mm-0.15mm。

所述篦子2与篦框3间设通风槽，如图6通风槽为下大上小的喇叭状95。

所述篦框与篦子之间为花键配合，篦子的花键是三个，如图5图6篦子的形状是三星形，周边对应为三个花键25，篦框对应为三个花键槽35；花键槽35与花键25接触部位为喇叭口的一部分，花键槽35与花键25配合，每个花键25由碰珠8限位在花键槽35内。花键与花键槽之间也设喇叭状通风槽95，本实施例篦子的形状是三星形，篦子的形状是人字形、十字形或者五星形状，对应三、四、五个花键槽的实施方式，也是本专利实施例。这些情况下瓦斯抽采管顶着花键克服碰珠8的弹力将花键脱出花键槽，钻头退出，花键留在孔内。

其中一个花键与花键槽之间活动连接，一种情况为铰接，现有的铰接形式都行，图中没有一一示出，但是铰轴与轴套之间间隙为0.05mm-0.15mm。此时该花键由铰接件限位，不需要碰珠8将其限位在花键槽35内。这种情况下瓦斯抽采管顶着花键克服碰珠8的弹力将两个花键脱出花键槽，钻头退出时，花键由铰接件牵引随钻头退出瓦斯抽采孔。

其中一个花键与花键槽之间活动连接，如图7为绳连接，一种情况为软钢丝绳62比较长，软钢丝绳62置于钻头侧壁的储绳腔体36内，软钢丝绳62一端固定在钻头侧壁上，另一端通过花键槽上的出绳孔伸出储绳腔体36固定在花键25上。这种情况下瓦斯抽采管顶着花键克服碰珠8的弹力将花键脱出离开钻头，钻头退出时，花键由软钢丝绳62牵引随钻头退出瓦斯抽采孔。

所述绳连接的另一种情况如图8图9，花键25能够在花键槽35中沿一条相互接触直线26进行张开与闭合转动，该直线为虚拟轴，软钢丝绳62穿过并固定在花键25上及花键槽35对应的钻头侧壁上并穿过直线26，将花键25与花键槽35接触连接。图8中孔27为软钢丝绳62在花键25上固定的孔，孔36为软钢丝绳62在花键槽35上固定的孔，图中为三根软钢丝绳62并列设置；图8中花键25与花键槽35闭合，图9中花键25与花键槽35张开90度。此时从外边看三根软钢丝绳62仅在花键25与花键槽35接触看到三个点，花键25在花键槽35中沿三个点连接的直线转动。本实施例的另一种情况为，花键25没有必要在花键槽35中沿一条相互接触直线26进行张开与闭合转动，而是花键25能够在花键槽35中进行张开与闭合转动，软钢丝绳62穿过并固定在花键25上及花键槽35对应的钻头侧壁上并将花键25与花键槽35连接，软钢丝绳62长度仅供花键25在花键槽35中进行张开与闭合转动，此时从外边看三根软钢丝绳62在花键25与花键槽35之间有适合转动的一小段长度。

这两种情况下瓦斯抽采管顶着花键克服碰珠8的弹力将两个花键脱出花键槽，钻头退出时，花键由软钢丝绳62牵引紧随钻头退出瓦斯抽采孔。

Claims (9)

1.一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述的钻头轴向设置有通孔，通孔顶端设篦框（3），篦框（3）内设篦子（2），篦框（3）与篦子（2）接触部位为喇叭口形状，篦子（2）与篦框（3）配合，篦子（2）上设刀头，篦子（2）周边由碰珠固定在蓖框（3）内，

所述篦框（3）与篦子（2）之间为花键配合，篦子（2）的花键是三、四、五个之一，篦框（3）对应为三、四、五个花键槽；花键槽与花键接触部位为喇叭口的一部分，花键槽与花键配合，每个花键由碰珠限位在花键槽内。

2.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述的篦框（3）与篦子（2）之间间隙配合，间隙为0.05mm-0.15mm。

3.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述篦子（2）与篦框（3）间设通风槽，通风槽为喇叭状。

4.如权利要求1所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述篦子（2）的形状是三星形，十字形或者五星形状，周边对应为三、四、五个花键。

5.如权利要求4所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述花键之一与花键槽之间活动连接。

6.如权利要求5所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述活动连接为铰接，其中铰轴与轴套之间间隙为0.05mm-0.15mm。

7.如权利要求6所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述活动连接为绳连接。

8.如权利要求7所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述绳连接指花键与花键槽之间设软钢丝绳，所述软钢丝绳穿过并固定在花键上及花键槽对应的钻头侧壁上并将花键与花键槽连接，软钢丝绳长度仅供花键在花键槽中进行张开与闭合转动。

9.如权利要求8所述的一种煤矿瓦斯抽采孔钻头，其特征在于：所述软钢丝绳长度仅供花键在花键槽中进行张开与闭合转动，为花键在花键槽中沿一条相互接触直线进行张开与闭合转动，该直线为虚拟轴，软钢丝绳穿过并固定在花键上及花键槽对应的钻头侧壁上并穿过直线，将花键与花键槽接触连接。