CN114016921B - 一种矿用反井扩孔钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及矿用钻井设备技术领域,且公开了一种矿用反井扩孔钻头,包括连接筒和钻杆,所述连接筒的顶端和钻杆的底端螺纹连接。通过旋转板和抵压塞的设置,使得破碎头遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,而钻杆仍然在提供旋转扭矩,则此时在持续施加的扭矩的作用下,岩石通过破碎头将旋转板向下压,使破碎头下降,与岩石脱离,进而在旋转扭矩下,下一个破碎头与岩石产生碰撞,进而破碎岩石,完成扩孔,同时,钻杆传向连接杆的高压水对抵压塞形成压迫,通过传动连杆将其转移到旋转板的底面,对旋转板进行有力的支撑,并能够预留一定的活动余量,以便于破碎头能够与极硬的岩层脱离,有效预防钻头被卡住。

Description

一种矿用反井扩孔钻头
技术领域
本发明涉及矿用钻井设备技术领域,具体为一种矿用反井扩孔钻头。
背景技术
反井钻机是钻凿煤矿通风井、充填井的立井施工装备,还可以结合深孔爆破法掘进大断面反井、溜井、煤仓及井筒延伸等工程,反井钻机施工采用上导下扩法,分为导孔和扩孔两个阶段,采用导孔钻头从上向下钻进导孔,当导孔钻透以后,在下水平巷道中,将导孔钻头替换为扩孔钻头,由钻杆连接的扩孔钻头沿导孔自下而上旋转至上水平透孔,但在使用扩孔钻头进行扩孔时存在一些不足,如下:
在进行扩孔作业时,钻杆主要受到拉力、扭矩的作用,并且由于扩孔钻具的直径较大,也需要考虑到钻杆的自重,在对硬岩地质进行扩孔时,扩孔钻头在与岩层接触时,受到岩层的阻挡,会对钻杆造成极大的拉力和扭矩,当钻头遭遇极硬的岩石时,无法进行破碎,进而卡住时,上方的钻杆持续施加扭力,使得扭矩持续增大,则容易造成钻杆扭断,造成施工事故,影响施工进度,并且钻头在遭遇到极硬的岩石时,与极硬的岩石碰撞的一侧容易偏斜,造成钻头整体偏斜,轻则造成孔洞偏斜,重则导致钻杆折断。
发明内容
本发明提供了一种矿用反井扩孔钻头,具备有效控制扭矩力,降低钻杆扭断的风险的优点,解决了上述背景技术中的问题。
本发明提供如下技术方案:一种矿用反井扩孔钻头,包括连接筒和钻杆,所述连接筒的顶端和钻杆的底端螺纹连接,所述连接筒的内部两侧对称固定安装有阻块,所述连接筒的内部活动套接有连接杆,所述连接杆的底部固定安装有底架,所述底架顶部均匀活动安装有旋转板,所述旋转板的上表面固定安装有破碎头,所述旋转板的一端底部通过固定轴活动连接有传动连杆,所述连接杆的内腔底部均匀活动套接有抵压塞,所述抵压塞的顶端与传动连杆的右端通过活动轴活动连接,所述底架的内部且位于旋转板的中部下方活动卡接有支撑杆,所述支撑杆的底部固定连接有支撑弹簧,所述支撑弹簧的底端与底架固定连接。
优选的,所述连接杆的前后侧对称固定安装有尖嘴套,所述阻块的底面固定连接有拉力弹簧,所述拉力弹簧的底端与连接杆固定连接,所述阻块上对称固定安装有回转弹簧,所述回转弹簧与尖嘴套的侧面活动连接,所述连接筒上前后对称固定开设有泄水口,所述尖嘴套与泄水口两者的中垂线之间呈45度夹角,所述底架的上表面且位于相邻两个旋转板之间均匀固定安装有破碎头。
优选的,所述抵压塞与旋转板的数量相同,且能够组成一个完整的柱形塞。
优选的,所述底架的内部且位于旋转板一端的底部固定安装有防御弹簧。
本发明具备以下有益效果:
1、通过旋转板和抵压塞的设置,使得破碎头遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,而钻杆仍然在提供旋转扭矩,则此时在持续施加的扭矩的作用下,岩石通过破碎头将旋转板向下压,使破碎头下降,与岩石脱离,进而在旋转扭矩下,下一个破碎头与岩石产生碰撞,进而破碎岩石,完成扩孔,同时,钻杆传向连接杆的高压水对抵压塞形成压迫,通过传动连杆将其转移到旋转板的底面,对旋转板进行有力的支撑,并能够预留一定的活动余量,以便于破碎头能够与极硬的岩层脱离,有效预防钻头被卡住,防止钻杆扭断,并对连接筒和连接杆之间进行支撑。
2、通过尖嘴套和泄水口的设置,使得破碎头遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,钻杆在传递扭矩时,将扭矩传递到连接筒上,连接筒旋转一定的角度,对回转弹簧进行加压,使得尖嘴套与泄水口连通,进而进入连接杆中的水向外排出,进而水压逐渐减小,连接杆在自身重力的作用向下移动,使得破碎头与岩层脱离,消除多余的扭矩,进而对钻杆进行保护,降低钻杆扭断的风险,随后,扭矩消除后,在回转弹簧的作用下,尖嘴套回位,连接杆中水压回复,将底架拉升,使得破碎头与岩层碰撞,对岩石形成撞击,加快破碎效率。
附图说明
图1为本发明结构正视示意图;
图2为本发明结构底架俯视示意图;
图3为本发明结构抵压塞俯视示意图;
图4为本发明结构尖嘴套与泄水口配合示意图。
图中:1、连接筒;2、阻块;3、连接杆;4、尖嘴套;5、底架;6、破碎头;7、旋转板;8、传动连杆;9、抵压塞;10、支撑杆;11、防御弹簧;12、拉力弹簧;13、钻杆;14、泄水口;15、回转弹簧。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-3,一种矿用反井扩孔钻头,包括连接筒1和钻杆13,连接筒1的顶端和钻杆13的底端螺纹连接,连接筒1的内部两侧对称固定安装有阻块2,连接筒1的内部活动套接有连接杆3,连接杆3的前后侧对称固定安装有尖嘴套4,连接杆3的底部固定安装有底架5,底架5顶部均匀活动安装有旋转板7,旋转板7的上表面固定安装有破碎头6,当钻杆13拉动连接筒1上升时,同时传递旋转扭矩,随后,使得破碎头6与岩层接触,并在旋转过程中对岩层进行消磨并破碎,进而完成扩孔工作,当破碎头6遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,而钻杆13仍然在提供旋转扭矩,则此时在持续施加的扭矩的作用下,岩石通过破碎头6将旋转板7向下压,使得破碎头6下降,与岩石脱离,进而由下一个破碎头6与岩石产生碰撞,进而破碎岩石,完成扩孔;旋转板7的一端底部通过固定轴活动连接有传动连杆8,连接杆3的内腔底部均匀活动套接有抵压塞9,抵压塞9的顶端与传动连杆8的右端通过活动轴活动连接,底架5的内部且位于旋转板7的中部下方活动卡接有支撑杆10,支撑杆10的底部固定连接有支撑弹簧,支撑弹簧的底端与底架5固定连接,通过钻杆13向连接杆3的内部通入高压水,由于连接杆3位于地底深处,造成连接杆3的底端水压较高,进而对抵压塞9形成一定的压力,进而抵压塞9通过传动连杆8将其转移到旋转板7的底面,对旋转板7进行有力的支撑,并能够预留一定的活动余量,以便于破碎头6能够与极硬的岩层脱离,有效预防钻头被卡住,防止钻杆13扭断,并对连接筒1和连接杆3之间进行支撑;
请参阅图4,阻块2的底面固定连接有拉力弹簧12,拉力弹簧12的底端与连接杆3固定连接,阻块2上对称固定安装有回转弹簧15,回转弹簧15与尖嘴套4的侧面活动连接,连接筒1上前后对称固定开设有泄水口14,尖嘴套4与泄水口14两者的中垂线之间呈45度夹角,底架5的上表面且位于相邻两个旋转板7之间均匀固定安装有破碎头6,当破碎头6遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,钻杆13在传递扭矩时,将扭矩传递到连接筒1上,连接筒1旋转一定的角度,对回转弹簧15进行加压,使得尖嘴套4与泄水口14连通,进而进入连接杆3中的水向外排出,进而水压逐渐减小,连接杆3在自身重力的作用向下移动,使得破碎头6与岩层脱离,消除多余的扭矩,进而对钻杆13进行保护,降低钻杆13扭断的风险,随后,扭矩消除后,在回转弹簧15的作用下,尖嘴套4回位,连接杆3中水压回复,将底架5拉升,使得破碎头6与岩层碰撞,对岩石形成撞击,加快破碎效率;抵压塞9与旋转板7的数量相同,且能够组成一个完整的柱形塞,多个抵压塞9之间相互配合,对上方的水进行阻截,能够形成性对密闭的空间,底架5的内部且位于旋转板7一端的底部固定安装有防御弹簧11,防御弹簧11的顶端与旋转板7活动连接,当破碎头6抵压旋转板7的一端下降时,为避免旋转板7旋转角度过大,导致破碎头6与岩层的接触力太小,无法进行有效扩孔,故利用防御弹簧11对其进行支撑。
工作原理,当钻杆13拉动连接筒1上升时,同时传递旋转扭矩,并通过钻杆13向连接杆3通入高压水流,随后,使得破碎头6与岩层接触,并在旋转过程中对岩层进行消磨并破碎,进而完成扩孔工作,当破碎头6遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,而钻杆13仍然在提供旋转扭矩,则此时在持续施加的扭矩的作用下,岩石通过破碎头6将旋转板7向下压,使得破碎头6下降,与岩石脱离,进而下一个破碎头6与岩石产生碰撞,进而破碎岩石,完成扩孔,而通过钻杆13向连接杆3的内部通入高压水,由于连接杆3位于地底深处,造成连接杆3的底端水压较高,进而对抵压塞9形成一定的压力,进而抵压塞9通过传动连杆8将其转移到旋转板7的底面,对旋转板7进行有力的支撑,并能够预留一定的活动余量,以便于破碎头6能够与极硬的岩层脱离,有效预防钻头被卡住,防止钻杆13扭断,并进入连接筒1和连接杆3之间,对两者挤压,在连接筒1保持相对高度不变的情况下,使得连接杆3上升,使得底架5靠近连接筒1的底端,随后,当破碎头6遇到极硬的岩层时,被卡住无法进行破碎时,钻杆13在传递扭矩时,将扭矩传递到连接筒1上,连接筒1旋转一定的角度,对回转弹簧15进行加压,使得尖嘴套4与泄水口14连通,进而进入连接杆3中的水向外排出,进而水压逐渐减小,连接杆3在自身重力的作用向下移动,使得破碎头6与岩层脱离,消除多余的扭矩,进而对钻杆13进行保护,降低钻杆13扭断的风险,随后,扭矩消除后,在回转弹簧15的作用下,尖嘴套4回位,连接杆3中水压回复,将底架5拉升,使得破碎头6与岩层碰撞,对岩石形成撞击。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种矿用反井扩孔钻头,包括连接筒(1)和钻杆(13),所述连接筒(1)的顶端和钻杆(13)的底端螺纹连接,其特征在于:所述连接筒(1)的内部两侧对称固定安装有阻块(2),所述连接筒(1)的内部活动套接有连接杆(3),所述连接杆(3)的底部固定安装有底架(5),所述底架(5)顶部均匀活动安装有旋转板(7),所述旋转板(7)的上表面固定安装有破碎头(6),所述旋转板(7)的一端底部通过固定轴活动连接有传动连杆(8),所述连接杆(3)的内腔底部均匀活动套接有抵压塞(9),所述抵压塞(9)的顶端与传动连杆(8)的右端通过活动轴活动连接,所述底架(5)的内部且位于旋转板(7)的中部下方活动卡接有支撑杆(10),所述支撑杆(10)的底部固定连接有支撑弹簧,所述支撑弹簧的底端与底架(5)固定连接,所述连接杆(3)的前后侧对称固定安装有尖嘴套(4),所述阻块(2)的底面固定连接有拉力弹簧(12),所述拉力弹簧(12)的底端与连接杆(3)固定连接,所述阻块(2)上对称固定安装有回转弹簧(15),所述回转弹簧(15)与尖嘴套(4)的侧面活动连接,所述连接筒(1)上前后对称固定开设有泄水口(14),所述尖嘴套(4)与泄水口(14)两者的中垂线之间呈45度夹角,所述底架(5)的上表面且位于相邻两个旋转板(7)之间均匀固定安装有破碎头(6)。
2.根据权利要求1所述的一种矿用反井扩孔钻头,其特征在于:所述抵压塞(9)与旋转板(7)的数量相同,且能够组成一个完整的柱形塞。
3.根据权利要求1所述的一种矿用反井扩孔钻头,其特征在于:所述底架(5)的内部且位于旋转板(7)一端的底部固定安装有防御弹簧(11)。
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