CN108716366B - 组合式双层钻头及自钻式锚固系统 - Google Patents

组合式双层钻头及自钻式锚固系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于岩土锚固技术领域。一种组合式双层钻头，包括十字钻头和球齿钻头，其球齿钻头同轴对应设置在所述十字钻头顶部；所述球齿钻头的钻孔直径小于所述十字钻头的钻孔直径。一种自钻式锚固系统，包括如上述的组合式双层钻头、中空锚杆、水泵、注浆泵和钻机；中空锚杆对应连接设置在所述组合式双层钻头后部；所述水泵和注浆泵均与所述中空锚杆连通；钻机驱动所述中空锚杆和所述组合式双层钻头旋转钻进。本申请结构设计合理，能够在复杂地质条件下进行钻孔，并提高钻孔的精度。

Description

组合式双层钻头及自钻式锚固系统
技术领域
本发明属于岩土锚固技术领域，具体涉及一种组合式双层钻头及自钻式锚固系统。
背景技术
自钻式锚固系统中的钻头，是整个锚固系统的主要部件之一，一般用作地质条件为较软的沉积岩类如泥灰岩、泥石、粉砂岩等中软岩土层或回填土等地质条件的钻孔和锚固；该钻头的功能是要在支护的位置钻出锚固系统的所需孔和注浆，并且在注浆后钻头部位以及整个锚固系统成为被动支护或主动支护的支点，从而使注浆后的注浆体与地层牢固结合形成锚固系统。该钻头是一次性使用的钻头，在钻孔完成后作为锚固体的一部分留在所要支护地层中。
在钻孔过程中，由于地质条件的差别很大，有些钻头只能适应在一定范围内的地质条件下钻孔，如果在回填土或所要钻孔的岩土硬度不均匀等条件下钻孔，钻头不能适应硬度的变化，会造成效率下降，钻孔质量降低的情况；因此，在钻孔前需要做好详细地质调查选择相应类型的合适的钻头；如果地质条件复杂就不得不在钻孔中更换钻头，这样会影响钻孔的效率和提前准备更多规格的钻头，造成浪费并且这样也不能发挥自钻式锚固系统的一次钻进就能实现钻进注浆和锚固为一体的高效率的优势。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种组合式双层钻头及自钻式锚固系统，其结构设计合理，能够在复杂地质条件下进行钻孔，并提高钻孔的精度。
为达到上述目的，所采取的技术方案是：
一种组合式双层钻头，包括：十字钻头；和球齿钻头，其同轴对应设置在所述十字钻头顶部；所述球齿钻头的钻孔直径小于所述十字钻头的钻孔直径。
优选地，所述组合式双层钻头的直径L≤400mm。
优选地，所述十字钻头和球齿钻头中部均设置有中心孔，并对应连通；在所述十字钻头本体的顶部设置有台阶孔，所述球齿钻头匹配装配在所述台阶孔上。
优选地，所述十字钻头包括：十字钻头本体；十字切削刃，其呈圆周均布布设在所述十字钻头本体的端面上；十字钻头排屑槽，其设置在相邻的两十字切削刃之间；和连接柄，其设置在所述十字钻头本体底部。
优选地，所述十字钻头排屑槽内设置有水孔。
优选地，所述十字切削刃为3～6个。
优选地，所述球齿钻头包括：球齿钻头本体；合金齿，其嵌设在所述球齿钻头本体的端面上；和球齿钻头排屑槽，多道所述球齿钻头排屑槽呈圆周均布布设在所述球齿钻头本体的端面和外缘处。
优选地，所述球齿钻头排屑槽、以及所述球齿钻头本体的外缘上均设置有水孔。
优选地，所述球齿钻头排屑槽为2～8道。
一种自钻式锚固系统，包括：如上述的组合式双层钻头；中空锚杆，其对应连接设置在所述组合式双层钻头后部；水泵；注浆泵，所述水泵和注浆泵均与所述中空锚杆连通；和钻机，其驱动所述中空锚杆和所述组合式双层钻头旋转钻进。
采用上述技术方案，所取得的有益效果是：
本发明能够在复杂地质条件下钻孔时，组合式钻头顶部的球齿合金钻头能够切削地层中的坚硬的砾石或硬块，而位于紧接后部的十字全钢钻头部分能够通过钻头的刃部切削较软的岩土，并且把切削的岩土碎屑向后排出，通过双层结构，将钻孔和扩孔设计为一体，同时具有定心作用，能够提高钻孔的位置精度，减少孔的末端的位置偏差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。
图1示出了根据本发明实施例的组合式双层钻头的结构示意图。
图中序号：
100为十字钻头、101为十字钻头本体、102为十字切削刃、103为十字钻头排屑槽、104为连接柄、105为台阶孔；
200为球齿钻头、201为球齿钻头本体、202为合金齿、203为球齿钻头排屑槽、204为钻孔锥面、205为外圆锥台；
300为水孔。
具体实施方式
为了使得本发明的技术方案的目的、技术特征和技术效果更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1本申请是集钻孔、注浆和锚固为一体的一次性岩土钻头，用于自钻式锚固系统的钻孔和围岩锚固支护；适用的岩土地质环境一般为较软的沉积岩类如泥灰岩、泥石、粉砂岩等中软岩土层或较硬岩土。
本实施例中的球齿钻头为球齿合金钻头，其端面上嵌设的为硬质合金齿；其十字钻头为十字全钢钻头。
即在组合式双层钻头上端部设置有球齿合金钻头，硬质合金齿安装在球齿合金钻头的上端面（即钻孔锥面204）和外缘的外圆锥台205上，通过球齿合金钻头上的硬质合金齿202来切削坚硬的砾石或硬块；然后通过位于球齿合金钻头端面外侧均匀分布的球齿钻头排屑槽203排出岩土碎屑；在排屑槽中设置有通孔水孔300，用于钻孔中冲洗岩土碎屑和实现同步钻孔和注浆。以上结构在坚硬岩土中凿出钻孔。
在组合式双层岩土钻头的与上部球齿合金钻头,相紧接相连的下部设置十字全钢钻头，十字全钢钻头的上端面上设有台阶孔105用来连接上部的球齿合金钻头；台阶孔中心为通孔，用来连球齿合金钻头的中心孔及水孔，实现钻孔时冲洗岩土碎屑作用；在十字全钢钻头端面上设置十字切削刃102，用于切削较软的岩土，起到扩孔作用，形成钻孔的最终直径；十字钻头排屑槽设置在相邻的两十字切削刃之间，用于钻孔时排出岩土碎屑；水孔在十字钻头排屑槽内，通过通孔与钻头中心连通，再通过中空锚杆连接到外部水泵或注浆泵上，用于钻孔中冲洗岩土碎屑，并能够实现同时钻进和注浆的功能；连接柄104位于十字全钢钻头的下部，中心设置内螺纹，用于连接中空锚杆的外螺纹，并能够在中心形成中空的通道，连接水孔和中空锚杆。
具体的结构为，本申请公开了一种组合式双层钻头，包括十字钻头100和球齿钻头200，球齿钻头200同轴对应设置在所述十字钻头100顶部，且十字钻头100和球齿钻头200刚性连接为一体；所述球齿钻头200的钻孔直径小于所述十字钻头100的钻孔直径；组合式双层钻头的直径L≤400mm。
所述十字钻头100包括十字钻头本体101、十字切削刃102、十字钻头排屑槽103和连接柄104，其十字切削刃102呈圆周均布布设在所述十字钻头本体101的端面上；十字钻头排屑槽103设置在相邻的两十字切削刃102之间；连接柄104设置在所述十字钻头本体101底部，十字钻头排屑槽103内设置有水孔300，十字切削刃102为3～6个，本实施例的图示中为4个，十字钻头主要用于切削较软的岩土，起到扩孔作用，形成钻孔的最终直径。
球齿钻头200包括球齿钻头本体201、合金齿202和球齿钻头排屑槽203，其合金齿202嵌设在所述球齿钻头本体201的端面上；多道所述球齿钻头排屑槽203呈圆周均布布设在所述球齿钻头本体201的端面和外圆锥台处。在球齿钻头排屑槽203中、以及所述球齿钻头本体201的外圆锥台上均设置有水孔300，球齿钻头排屑槽为2～8道，本实施例的图示中为4个，其球齿钻头200主要用于切削岩土中的坚硬的部分或者回填土中的硬块，将岩土中的切削成碎屑。
本申请还公开了一种自钻式锚固系统，包括如上述的组合式双层钻头、中空锚杆、水泵、注浆泵和钻机，其中空锚杆对应连接设置在所述组合式双层钻头后部；所述水泵和注浆泵均与所述中空锚杆连通；其钻机驱动所述中空锚杆和所述组合式双层钻头旋转钻进。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非现定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
上文中参照优选的实施例详细描述了本发明的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本发明理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本发明提出的各技术特征、结构进行多种组合，而不超出本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (4)

1.一种组合式双层钻头，其特征在于，包括：
十字钻头；
和球齿钻头，其同轴对应设置在所述十字钻头顶部；
所述球齿钻头的钻孔直径小于所述十字钻头的钻孔直径；所述十字钻头和球齿钻头中部均设置有中心孔，并对应连通；在所述十字钻头本体的顶部设置有台阶孔，所述球齿钻头匹配装配在所述台阶孔上；
所述十字钻头包括：
十字钻头本体；
十字切削刃，其呈圆周均布布设在所述十字钻头本体的端面上；所述十字切削刃为3～6个；
十字钻头排屑槽，其设置在相邻的两十字切削刃之间；所述十字钻头排屑槽内设置有水孔；
和连接柄，其设置在所述十字钻头本体底部；
所述球齿钻头包括：
球齿钻头本体；
合金齿，其嵌设在所述球齿钻头本体的端面上；
和球齿钻头排屑槽，多道所述球齿钻头排屑槽呈圆周均布布设在所述球齿钻头本体的端面和外缘处；
所述球齿钻头排屑槽、以及所述球齿钻头本体的外缘上均设置有水孔。
2.根据权利要求1所述的组合式双层钻头，其特征在于，所述组合式双层钻头的直径L≤400mm。
3.根据权利要求1 所述的组合式双层钻头，其特征在于，所述球齿钻头排屑槽为2～8道。
4.一种自钻式锚固系统，其特征在于，包括：
如权利要求1～3任一所述的组合式双层钻头；
中空锚杆，其对应连接设置在所述组合式双层钻头后部；
水泵；
注浆泵；
和钻机，其驱动所述中空锚杆和所述组合式双层钻头旋转钻进。
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Denomination of invention: Combination double-layer drill bit and self drilling anchoring system

Granted publication date: 20231219

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Pledgor: LOUYANG HENGNUO ANCHOR TECHNOLOGY CO.,LTD.

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