CN104948107A - 地质钻钻孔系统 - Google Patents

Abstract

一种地质钻钻孔系统，包括：动力装置，动力装置包括空压机以及电动机；风管，风管与空压机连接；钻杆，其上开设有第一气流通路，钻杆与风管连接，风管与第一气流通路对接，钻杆与电动机动力连接；接头，接头的两端分别为第一连接端和第二连接端，接头上开设有第二气流通路，第一连接端与钻杆螺纹连接，第二气流通路与第一气流通路对接导通；冲击器，冲击器与第二连接端螺纹连接，并与第二气流通路连接，冲击器通过钻杆以及风管与空压机动力连接；钻头，钻头设置于冲击器上。本发明采用振捣方式进行钻孔，避免了因钻具发热采用水流进行降温的举措，解决了地质钻在岩层条件差或遇水性能恶化岩层施工过程中重复施工、影响施工质量的现象。

Description

地质钻钻孔系统

技术领域

本发明涉及钻孔设备技术领域，更具体地说，特别涉及一种地质钻钻孔系统。

背景技术

地质钻钻孔，是在钻机高速转动的同时进行加压，加大钻具与岩石的摩擦从而保证钻机进尺。而在钻具高速钻进过程中会产生高温，常规施工过程中是通过水流对钻具进行降温处理。但是在针对岩层条件较差或遇水性能恶化的岩层施工时，易引起塌孔等一系列不利于施工的现象。

这样，采用水冷却就会出现如下问题：一是无法保证施工进度，易造成重复施工；二是易埋钻具，造成材料的浪费；三是不利于岩石整体的稳定性，影响施工质量。

发明内容

(一)技术问题

如何解决在地质条件差、岩层遇水性能易恶化的施工环境中采用水冷出现的问题。

(二)技术方案

一种地质钻钻孔系统，包括：

动力装置，所述动力装置包括有两套能够提供工作动力的设备，分别为空压机以及电动机；

风管，所述风管具有连接作用，所述风管与所述空压机连接，所述风管用于气流的导通；

钻杆，所述钻杆具有连接作用，所述钻杆上开设有第一气流通路，所述钻杆与所述风管连接，所述风管与所述第一气流通路对接，所述钻杆与所述电动机动力连接；

接头，所述接头具有连接作用，所述接头的两端分别为第一连接端和第二连接端，所述接头上开设有第二气流通路，所述第一连接端以及所述第二连接端的外侧均设置有外螺纹，所述第一连接端与所述钻杆螺纹连接，所述第二气流通路与所述第一气流通路对接导通；

冲击器，所述冲击器与所述第二连接端螺纹连接，并与所述第二气流通路连接，所述冲击器通过所述钻杆以及所述风管与所述空压机动力连接；

钻头，所述钻头设置于所述冲击器上。

优选地，所述冲击器为柱体结构，所述钻杆与所述冲击器同轴设置。

优选地，所述第一连接端与所述第二连接端均为圆柱体结构；所述第一连接端以及所述第二连接端均与所述冲击器同轴设置。

优选地，本发明还包括有连接部件；所述连接部件设置于所述钻杆的一端并与所述钻杆可拆卸连接；所述连接部件的侧壁上开设有安装孔，所述风管设置于所述安装孔内。

(三)有益效果

在本发明中，空压机能够对冲击器提供动力，冲击器的末端设置钻头，如此，改变了钻头的工作方式，由传统的旋转方式改为振捣式工作方式，极大减少了由于摩擦产生的热量，不仅避免能源的浪费，同时，由于采用振捣开孔，还能够减少、甚至是不采用水冷，解决了冷却水影响岩层稳定性的问题。

通过上述结构设计，本发明采用振捣方式进行钻孔，这种风动式钻进避免了因钻具旋转摩擦发热采用水流进行降温的举措。由于不采用水冷，很好的解决了地质钻在岩层条件差或遇水性能恶化岩层施工过程中重复施工、材料浪费、影响施工质量的现象。

附图说明

图1为本发明实施例中地质钻钻孔系统的局部结构示意图；

图2为本发明实施例中钻杆部分的结构示意图；

图3为本发明实施例中接头部分的结构示意图；

在图1至图3中，部件名称与附图编号的对应关系为：

风管1、钻杆2、接头3、第一连接端4、第二连接端5、冲击器6、钻头7、连接部件8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，″多个″的含义是两个或两个以上；术语″上″、″下″、″左″、″右″、″内″、″外″、″前端″、″后端″、″头部″、″尾部″等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″、″第三″等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"相连″、″连接″应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

水工隧洞岩石除浅孔固结灌浆可采用手风钻开孔钻进外，一般深孔固结灌浆均可采用地质钻机进行开孔钻进。

而采用地质钻进行开孔钻进过程中遇到地质条件差、岩层遇水性能易恶化的情况时，怎样解决钻具的冷却问题显得尤为重要。

在地质钻开孔钻进过程中一般采用的是通冷却水对地质钻钻具进行冷却，在施工条件允许的情况下也可采用泥浆泵经输浆管、钻杆往孔内泵送泥浆，起到护壁及冷却钻具的作用。在地质条件差、岩层遇水性能易恶化的岩层采用通水的方式冷却钻具，一是易破坏原始岩石的整体性，影响工程施工质量；二是易引起塌孔，致使钻具埋设，适成施工材料的浪费。

现有技术中采用泥浆进行冷却钻具，存在的问题为：一是对施工环境有一定的要求，在洞室内进行施工特别是混凝土衬砌完成的洞室，受施工场地的限制较大；二是对文明施工的要求较高，可操作性低；三是由于施工工序的增加(拌制泥浆)加大了成本的投入。

请参考图1至图3，其中，图1为本发明实施例中地质钻钻孔系统的局部结构示意图；图2为本发明实施例中钻杆部分的结构示意图；图3为本发明实施例中接头部分的结构示意图。

针对上述问题，本发明提供了一种地质钻钻孔系统，包括：动力装置，动力装置包括有两套能够提供工作动力的设备，分别为空压机以及电动机；风管1，风管1具有连接作用，风管1与空压机连接，风管1用于气流的导通；钻杆2，钻杆2具有连接作用，钻杆2上开设有第一气流通路，钻杆2与风管1连接，风管1与第一气流通路对接，钻杆2与电动机动力连接；接头3，接头3具有连接作用，接头3的两端分别为第一连接端4和第二连接端5，接头3上开设有第二气流通路，第一连接端4以及第二连接端5的外侧均设置有外螺纹，第一连接端4与钻杆2螺纹连接，第二气流能路与第一气流通路对接导通；冲击器6，冲击器6与第二连接端5螺纹连接，并与第二气流通路连接，冲击器6通过钻杆2以及风管1与空压机动力连接；钻头7，钻头7设置于冲击器6上。

在本发明中，钻杆2采用传统钻杆，基于传统结构本发明在钻杆2上特别设置了第一气流通路用于导通气流。风管1与钻杆2连接，风管1与空压机连接，在钻杆2上再设置冲击器6，从而实现构成气路，完成冲击器6与空压机之间的动力连接。在本发明中，空压机能够对冲击器6提供动力，冲击器6的末端设置钻头7，如此，改变了钻头7的工作方式，由传统的旋转方式改为振捣式工作方式，极大减少了由于摩擦产生的热量，不仅避免能源的浪费，同时，由于采用振捣开孔，还能够减少、甚至是不采用水冷，解决了冷却水影响岩层稳定性的问题。

由于本发明通过结构设计改变了钻孔的工作方式，提供空压机带动冲击器6，由冲击器6驱动钻头7振捣作业，为了能够将冲击器6安装带钻杆2上，本发明特别设计了适用于本发明的接头3，该接头3的两端采用螺纹结构设计，同时，依据接头3的结构尺寸，在钻杆2以及中击器6上设置与接头3适配的安装槽孔结构，利用螺纹连接方式实现钻杆2与接头3、接头3与冲击器6之间的固定连接。同时，采用螺纹连接便于部件之间的拆装。另外，本发明不仅具有振动运动，同时，由电动机带动钻杆2转动，还具有旋转运动。为了保证整个系统运行的稳定性，在本发明中钻杆2、接头3、冲击器6之间采用同轴设置。如此，接头3与钻杆2以及冲击器6之间采用螺纹连接，还能够提高部件之间连接后的同轴度。

具体地，冲击器6为柱体结构，钻杆2与冲击器6同轴设置。

具体地，第一连接端4与第二连接端5均为圆柱体结构。

由上述可知，在本发明中钻杆2在工作时为旋转状态，为了便于风管1的安装，本发明还设置了一个连接部件8；连接部件8设置于钻杆2的一端并与钻杆2可拆卸连接；连接部件8的侧壁上开设有安装孔，风管1设置于安装孔内。

本发明基于地质钻机动力装置的传统结构对其进行了结构上的改进，通过新型的结构设计，本发明能够很好的避免上述弊端。

本发明的改进主要表现在：一是在外部增加了一台空压机；二是原地质钻机钻具冷却用的水管该为通风用的风管1；三是原地质钻机的岩心管及盖头部分改为冲击器6；四是在钻杆2与冲击器6连接部分增加了一个具有特殊结构的接头3，起到连接冲击器6与钻杆2的作用。

改进后的动力装置由空压机及电动机两部分组成，空压机主要为冲击器6提供动力，使其沿钻杆2轴线来回振捣，以达到钻进的目的。电动机主要是为钻杆2提供动力，使钻杆2沿固定方向旋转，从而带动冲击器6旋转，进一步提高钻机钻进效率。

水工隧洞灌浆工程成孔率及岩体的整体性能直接影响着施工进度及施工质量，而经过改进后的钻进装置能过很好的解决岩石条件差或遇水性能恶化岩层的钻进问题。

本发明采用风动式钻进，避免了因钻具发热采用水流进行降温的举措。将风冷代替水冷，很好的解决了地质钻在岩层条件差或温水性能恶化岩层施工过程中重复施工、材料浪费、影响施工质量的现象。

需要注意的是，在本发明中：

1、接头尺寸可根据钻孔要求进行调整。

2、接头部分，采用中心镂空结构，使用钢材进行制作。功能是用于连接冲击器与钻杆，使钻杆、冲击器、地质钻形成一个整体。

3、冲击器，前端与钻头连接，在通风后带动钻头开孔钻进，根据钻孔要求的不同可以选择不同的型号，需要注意的是：冲击器必须与接头配套使用。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (4)

1.一种地质钻钻孔系统，其特征在于，包括：

动力装置，所述动力装置包括有两套能够提供工作动力的设备，分别为空压机以及电动机；

风管(1)，所述风管具有连接作用，所述风管与所述空压机连接，所述风管用于气流的导通；

钻杆(2)，所述钻杆具有连接作用，所述钻杆上开设有第一气流通路，所述钻杆与所述风管连接，所述风管与所述第一气流通路对接，所述钻杆与所述电动机动力连接；

接头(3)，所述接头具有连接作用，所述接头的两端分别为第一连接端(4)和第二连接端(5)，所述接头上开设有第二气流通路，所述第一连接端以及所述第二连接端的外侧均设置有外螺纹，所述第一连接端与所述钻杆螺纹连接，所述第二气流通路与所述第一气流通路对接导通；

冲击器(6)，所述冲击器与所述第二连接端螺纹连接，并与所述第二气流通路连接，所述冲击器通过所述钻杆以及所述风管与所述空压机动力连接；

钻头(7)，所述钻头设置于所述冲击器上。

2.根据权利要求1所述的地质钻钻孔系统，其特征在于，

所述冲击器为柱体结构，所述钻杆与所述冲击器同轴设置。

3.根据权利要求2所述的地质钻钻孔系统，其特征在于，

所述第一连接端与所述第二连接端均为圆柱体结构；

所述第一连接端以及所述第二连接端均与所述冲击器同轴设置。

4.根据权利要求1所述的地质钻钻孔系统，其特征在于，

还包括有连接部件(8)；

所述连接部件设置于所述钻杆的一端并与所述钻杆可拆卸连接；

所述连接部件的侧壁上开设有安装孔，所述风管设置于所述安装孔内。