CN106958419B - 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆 - Google Patents

矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆 Download PDF

Info

Publication number
CN106958419B
CN106958419B CN201710389335.0A CN201710389335A CN106958419B CN 106958419 B CN106958419 B CN 106958419B CN 201710389335 A CN201710389335 A CN 201710389335A CN 106958419 B CN106958419 B CN 106958419B
Authority
CN
China
Prior art keywords
push
reaming
reaming blade
casing
pull rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710389335.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106958419A (zh
Inventor
南华
宋明洋
孔赛博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hami Yuxin Energy Industry Research Institute LLC
Original Assignee
Henan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University of Technology filed Critical Henan University of Technology
Priority to CN201710389335.0A priority Critical patent/CN106958419B/zh
Publication of CN106958419A publication Critical patent/CN106958419A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106958419B publication Critical patent/CN106958419B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/28—Enlarging drilled holes, e.g. by counterboring
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E21B10/32—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools
    • E21B10/325—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers with expansible cutting tools the cutter being shifted by a spring mechanism

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,包括扩孔刀具、套管、推拉杆、钻机连接轴和推拉驱动套筒,推拉杆同轴向设置在套管内,扩孔刀具后端连接在推拉杆前端,套管前侧开设有两条长孔,套管前端设置有顶压结构,推拉驱动套筒同轴向伸入并螺纹连接在内螺纹管内,推拉驱动套筒的后端设置有手柄,推拉杆后端与钻机连接轴前端同轴向固定连接,钻机连接轴外圆周设置有外螺纹结构;推拉杆上设置有位于内螺纹管内并与推拉驱动套筒前端顶压配合的驱动导块。本发明操作简单,成本较低,扩孔性能稳定,刀具能够主动张开并有效回收。能够有效解决锚杆与孔壁之间的滑移失稳造成的锚杆失效问题,能够改善矿井安全形势,提高矿井生产效率。

Description

矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆
技术领域
本发明属于巷道支护技术领域,尤其涉及矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆。
背景技术
锚杆用于井下巷道支护具有结构简单、施工方便、适应性强等特点。由此近年来锚杆支护已经成为巷道支护的主要方式,但是在锚杆支护的工程应用中锚杆的失效形式主要是支护过程中锚固过程中遇到孔壁上粘附的煤灰或破碎松软的围岩等时锚杆与孔壁之间的滑移失稳。
鉴于锚杆滑移失稳问题,一些学者尝试采用锚杆孔扩孔方式来解决此类问题,但现有扩孔器材多为刀具部分被动张开切割岩石导致扩孔性能差,并且存在所扩孔不稳定,刀具回收难等问题。因此,提出一种使用方便,扩孔性能稳定的扩孔钻杆成为一个新方向。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,其利用机械螺纹传动原理实现将锚杆孔孔壁或孔底进行扩孔并使所扩孔呈倒圆锥形的装置,可以实现刀具的主动伸出与回收。能够实现在巷道锚固支护过程中对锚杆锚固力的提高,从而能提高锚杆锚固性,克服锚杆滑移失稳现象,最终实现矿井安全高效支护,提高矿井安全生产水平。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,包括扩孔刀具、套管、推拉杆、钻机连接轴和推拉驱动套筒,推拉杆同轴向设置在套管内,套管和推拉杆均沿前后方向水平设置,扩孔刀具后端连接在推拉杆前端,套管前侧中心对称开设有两条均沿套管轴向方向开设的长孔,套管前端设置有用于驱动扩孔刀具伸出长孔径向张开的顶压结构,套管后端同轴向固定连接有内径大于套管的内螺纹管,推拉驱动套筒同轴向伸入并螺纹连接在内螺纹管内,推拉驱动套筒的后端设置有手柄,推拉杆后端依次穿过内螺纹管和推拉驱动套筒后与钻机连接轴前端同轴向固定连接,钻机连接轴外圆周设置有外螺纹结构;推拉杆上设置有位于内螺纹管内并与推拉驱动套筒前端顶压配合的驱动导块,驱动导块的最大回转半径大于推拉驱动套筒的内径且小于内螺纹管的内径,套管内壁固定设置有至少两个均套设在推拉杆外的导套,推拉杆的外径与导套的内径相等。
顶压结构包括挡板和顶锥,挡板固定设置在套管的前端,顶锥后端部与挡板前侧面固定连接,扩孔刀具包括分别沿径向方向对应于一条长孔的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的后端通过销轴铰接在推拉杆前端,顶锥呈前粗后尖的锥形结构,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片构成剪刀形状,顶锥后部伸入到第一扩孔刀片和第二扩孔刀片之间,销轴上套设有扭簧,扭簧的两个簧臂分别顶压第一扩孔刀片和第二扩孔刀片,在扭簧的作用下,顶锥分别与第一扩孔刀片和第二扩孔刀片压接配合,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的外侧沿长度方向均设置有阶梯状的金刚石刀齿,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的厚度均与长孔的宽度适配。
其中一个导套设置在长孔后侧,另一个导套设置在内螺纹管前侧。
推拉驱动套筒内壁和推拉杆外壁之间设置有可更换的轴套。
采用上述技术方案,本发明在工作时,首先把本发明中的钻机连接轴与钻机的动力输出轴螺纹连接。然后将套管推入事先打好的锚杆孔内,拨动手柄转动,带动推拉驱动套筒旋转并沿内螺纹管向前移动,推拉驱动套筒推动驱动导块向前进,驱动导块带动推拉杆前移,推拉杆前端铰接的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片向前移动,由于套管不动,随着第一扩孔刀片和第二扩孔刀片向前移动,套管前端的顶锥将第一扩孔刀片和第二扩孔刀片顶开并伸出两个长孔伸出,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片切入岩层。然后开动钻机,通过钻机连接轴高速旋转,钻机连接轴带动推拉杆旋转,推拉杆上的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片随之旋转并带动套管旋转,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片上的金刚石刀齿将钻孔底部扩至一个圆锥形槽。另外,在岩层过硬情况下,可先将推拉杆压到阻力较大时便开动钻机扩孔,然后停止钻机,接着再转动手柄使第一扩孔刀片和第二扩孔刀片继续张开,重复此过程两到三次即可实现扩孔。最后停止钻机,反方向转动手柄,将第一扩孔刀片和第二扩孔刀片在扭簧的作用下沿长孔缩回到套管内,最后拔出套管即可完成扩孔作业的工作。
本发明中的扭簧起到复位第一扩孔刀片和第二扩孔刀片到套管内的作用。导套和轴套均起到导向推拉杆前后移动的作用。其中长孔后侧的导块起到在扩孔过程中阻挡煤岩碎屑进入到套管内的作用。
驱动导块的最大回转半径大于推拉驱动套筒的内径且小于内螺纹管的内径,这样可以限定向前移动的位置,即当驱动导块与套管后端接触时,就不能再向前移动了。
综上所述,本发明提供一种利用机械螺纹传动原理实现将锚杆孔孔壁或孔底进行扩孔的钻杆,本发明操作简单,成本较低,扩孔性能稳定,刀具能够主动张开并有效回收。能够有效解决锚杆与孔壁之间的滑移失稳造成的锚杆失效问题,能够改善矿井安全形势,提高矿井生产效率,对矿井实现安全高效开采与支护具有重要意义。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为锚杆孔扩孔前的状态图;
图3为锚杆孔扩孔后的状态图;
图4为扩孔后锚固后状态图。
具体实施方式
如图1-图3所示,本发明的矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,包括扩孔刀具、套管1、推拉杆2、钻机连接轴3和推拉驱动套筒4,推拉杆2同轴向设置在套管1内,套管1和推拉杆2均沿前后方向水平设置,扩孔刀具后端连接在推拉杆2前端,套管1前侧中心对称开设有两条均沿套管1轴向方向开设的长孔5,套管1前端设置有用于驱动扩孔刀具伸出长孔5径向张开的顶压结构,套管1后端同轴向固定连接有内径大于套管1的内螺纹管6,推拉驱动套筒4同轴向伸入并螺纹连接在内螺纹管6内,推拉驱动套筒4的后端设置有手柄7,推拉杆2后端依次穿过内螺纹管6和推拉驱动套筒4后与钻机连接轴3前端同轴向固定连接,钻机连接轴3外圆周设置有外螺纹结构;推拉杆2上设置有位于内螺纹管6内并与推拉驱动套筒4前端顶压配合的驱动导块8,驱动导块8的最大回转半径大于推拉驱动套筒4的内径且小于内螺纹管6的内径,套管1内壁固定设置有至少两个均套设在推拉杆2外的导套9,推拉杆2的外径与导套9的内径相等。
顶压结构包括挡板10和顶锥11,挡板10固定设置在套管1的前端,顶锥11后端部与挡板10前侧面固定连接,扩孔刀具包括分别沿径向方向对应于一条长孔5的第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13的后端通过销轴14铰接在推拉杆2前端,顶锥11呈前粗后尖的锥形结构,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13构成剪刀形状,顶锥11后部伸入到第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13之间,销轴14上套设有扭簧15,扭簧15的两个簧臂分别顶压第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13,在扭簧15的作用下,顶锥11分别与第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13压接配合,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13的外侧沿长度方向均设置有阶梯状的金刚石刀齿16,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13的厚度均与长孔5的宽度适配。
其中一个导套9设置在长孔5后侧,另一个导套9设置在内螺纹管6前侧。
推拉驱动套筒4内壁和推拉杆2外壁之间设置有可更换的轴套17。
本发明在工作时,首先把本发明中的钻机连接轴3与钻机的动力输出轴螺纹连接。然后将套管1推入事先打好的锚杆孔18内,拨动手柄7转动,带动推拉驱动套筒4旋转并沿内螺纹管6向前移动,推拉驱动套筒4推动驱动导块8向前进,驱动导块8带动推拉杆2前移,推拉杆2前端铰接的第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13向前移动,由于套管1不动,随着第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13向前移动,套管1前端的顶锥11将第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13顶开并伸出两个长孔5伸出,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13切入岩层。然后开动钻机,通过钻机连接轴3高速旋转,钻机连接轴3带动推拉杆2旋转,推拉杆2上的第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13随之旋转并带动套管1旋转,第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13上的金刚石刀齿16将钻孔底部扩至一个圆锥形槽19。另外,在岩层过硬情况下,可先将推拉杆2压到阻力较大时便开动钻机扩孔,然后停止钻机,接着再转动手柄7使第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13继续张开,重复此过程两到三次即可实现扩孔。最后停止钻机,反方向转动手柄7,将第一扩孔刀片12和第二扩孔刀片13在扭簧15的作用下沿长孔5缩回到套管1内,最后拔出套管1即可完成扩孔作业的工作。
当进行锚固作业时,将锚杆20插入到锚杆孔18内,锚杆孔18内注入锚固剂21,扩孔后圆锥形槽19内也被锚固剂21充满,通过旋转搅拌锚固剂21最终实现如图4的锚固状态。锚固牢靠后,在锚杆20上套上垫板22并使用螺母23螺纹连接在锚杆20上将垫板22紧压到巷道壁上。这样就使锚杆20与锚杆孔18内壁之间结合更加紧密牢靠,避免锚杆20活动甚至被抽出锚杆孔18外,造成的锚杆20失效问题。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,其特征在于:包括扩孔刀具、套管、推拉杆、钻机连接轴和推拉驱动套筒,推拉杆同轴向设置在套管内,套管和推拉杆均沿前后方向水平设置,扩孔刀具后端连接在推拉杆前端,套管前侧中心对称开设有两条均沿套管轴向方向开设的长孔,套管前端设置有用于驱动扩孔刀具伸出长孔径向张开的顶压结构,套管后端同轴向固定连接有内径大于套管的内螺纹管,推拉驱动套筒同轴向伸入并螺纹连接在内螺纹管内,推拉驱动套筒的后端设置有手柄,推拉杆后端依次穿过内螺纹管和推拉驱动套筒后与钻机连接轴前端同轴向固定连接,钻机连接轴外圆周设置有外螺纹结构;推拉杆上设置有位于内螺纹管内并与推拉驱动套筒前端顶压配合的驱动导块,驱动导块的最大回转半径大于推拉驱动套筒的内径且小于内螺纹管的内径,套管内壁固定设置有至少两个均套设在推拉杆外的导套,推拉杆的外径与导套的内径相等。
2.根据权利要求1所述的矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,其特征在于:顶压结构包括挡板和顶锥,挡板固定设置在套管的前端,顶锥后端部与挡板前侧面固定连接,扩孔刀具包括分别沿径向方向对应于一条长孔的第一扩孔刀片和第二扩孔刀片,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的后端通过销轴铰接在推拉杆前端,顶锥呈前粗后尖的锥形结构,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片构成剪刀形状,顶锥后部伸入到第一扩孔刀片和第二扩孔刀片之间,销轴上套设有扭簧,扭簧的两个簧臂分别顶压第一扩孔刀片和第二扩孔刀片,在扭簧的作用下,顶锥分别与第一扩孔刀片和第二扩孔刀片压接配合,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的外侧沿长度方向均设置有阶梯状的金刚石刀齿,第一扩孔刀片和第二扩孔刀片的厚度均与长孔的宽度适配。
3.根据权利要求1所述的矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,其特征在于:其中一个导套设置在长孔后侧,另一个导套设置在内螺纹管前侧。
4.根据权利要求1所述的矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆,其特征在于:推拉驱动套筒内壁和推拉杆外壁之间设置有可更换的轴套。
CN201710389335.0A 2017-05-27 2017-05-27 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆 Active CN106958419B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710389335.0A CN106958419B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710389335.0A CN106958419B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106958419A CN106958419A (zh) 2017-07-18
CN106958419B true CN106958419B (zh) 2018-08-17

Family

ID=59482870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710389335.0A Active CN106958419B (zh) 2017-05-27 2017-05-27 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106958419B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106968604B (zh) * 2017-05-27 2018-11-23 河南理工大学 矿用锚杆孔内部扩孔器
CN108518192A (zh) * 2018-06-15 2018-09-11 焦作市恒利水文地质工程有限责任公司 一种套管内腔切铣器
CN109184567B (zh) * 2018-11-19 2023-10-20 河南理工大学 一种锚固孔多段锥形扩孔装置及控制方法
CN109702248B (zh) * 2019-03-04 2021-07-09 途研(苏州)精密机械科技有限公司 一种工件盲孔的扩孔钻头
CN111456639B (zh) * 2020-04-30 2024-06-04 山东建筑大学 一种可调节式土体扩大头锚杆钻头及其使用方法
CN113006846B (zh) * 2021-03-24 2023-08-18 江苏麦廊新材料科技有限公司 一种可回收锚杆装置及其使用方法
CN114892672B (zh) * 2022-05-10 2023-09-26 北京市机械施工集团有限公司 一种基坑支护施工工艺方法
CN116607553B (zh) 2023-06-27 2023-09-26 中国科学院西北生态环境资源研究院 一种防止桩身拔出的杆式桩基础及工作方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2172315A (en) * 1985-01-04 1986-09-17 Lam Ming Luen Expandable-contractable drilling device
US7059429B2 (en) * 2003-01-27 2006-06-13 Strataloc Technology Products, Llc Drilling assembly and method
CN203835266U (zh) * 2014-05-05 2014-09-17 天地科技股份有限公司 扩孔钻头
CN203948028U (zh) * 2014-05-30 2014-11-19 无锡市安迈工程机械有限公司 一种钻机用自动扩大式钻头
CN104499944B (zh) * 2014-11-26 2017-09-22 西安泾渭超硬材料有限公司 一种金刚石复合片扩孔器
CN204716136U (zh) * 2015-05-13 2015-10-21 固安飞腾机械制造有限公司 一种锚杆扩底钻头
CN205577848U (zh) * 2016-04-25 2016-09-14 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 一种双刀翼造穴工具
CN206144466U (zh) * 2016-11-02 2017-05-03 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司 扩孔器

Also Published As

Publication number Publication date
CN106958419A (zh) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106968604B (zh) 矿用锚杆孔内部扩孔器
CN106988773B (zh) 减少锚杆支护滑移失稳的栽植锚杆方法
CN106958419A (zh) 矿用锚杆孔螺纹驱动式扩孔钻杆
US10914122B2 (en) Liquid injection type reamer bit
CN106968694B (zh) 巷道支护用矿用锚杆安装施工方法
CN105401882B (zh) 一种巷道锚固孔孔底扩孔装置
CN204326973U (zh) 切削齿具有减振功能的pdc钻头
CN109681123B (zh) 一种直径可调式钻头及分段扩孔方法
CN206693921U (zh) 瓦斯抽采分体式钻孔扩孔钻头
CN104196455A (zh) 一种锚固孔孔底单翼扩孔方法
CN202220557U (zh) 冲击挤压跟管钻具
CN111456639A (zh) 一种可调节式土体扩大头锚杆钻头及其使用方法
CN108825275A (zh) 锚固孔一体式钻孔扩孔施工方法
CN203321324U (zh) 一种煤矿井下煤层钻孔造穴装置
CN203321325U (zh) 水平定向钻动力扩孔螺杆钻具
CN104763338A (zh) 一种扩孔器与回拉扩孔总成及其扩孔钻进方法
CN205206743U (zh) 一种巷道锚固孔孔底扩孔装置
CN201474642U (zh) 一种稳定送钻随钻震击器
CN204225782U (zh) 一种煤层大孔径深部钻孔防倾斜钻杆
CN113530433B (zh) 三轴变径搅拌钻杆
CN203488099U (zh) 液控快速钻孔机
CN110043193A (zh) 分体式单牙轮pdc复合钻头
CN212177041U (zh) 一种使用方便的地质扩孔器
CN201574689U (zh) 大口径阶梯式拼装组合钻头
CN205100882U (zh) 长螺旋扩底成孔钻机系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190722

Address after: 839099 No. 17, Bayi Road, Hami City, Hami District, Xinjiang Uygur Autonomous Region (2nd Floor, Hami Vocational and Technical School Complex Building)

Patentee after: Hami Yuxin energy industry research institute limited liability company

Address before: 454000 Century Avenue, Jiaozuo high tech Zone, Henan, No. 2001

Patentee before: Henan Polytechnic University