CN203701974U - 扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头 - Google Patents

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刘保华
席月鹏
张广玉
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本实用新型的目的是提供一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,用于解决现有扩孔方法不适于在岩石层中使用的问题。所述扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,经钻杆接头安装在设有水道的钻杆上,包括钻头本体,钻头本体内设有与所述水道相连通的导向孔,导向孔内套装有压杆,钻头本体的下部设有扩刀翼槽,所述扩刀翼槽内铰接有扩刀翼,所述压杆的下端和所述扩刀翼之间设有扩刀翼展开装置,所述压杆上端设有压板,所述压板的外周面贴合在所述导向孔的内周面。本实用新型实施例提供的一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,可以应用于扩大头抗浮锚杆施工技术领域。

Description

扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头
技术领域
本实用新型涉及扩大头抗浮锚杆施工技术领域,尤其涉及一种岩石扩孔钻头。
背景技术
扩大头锚杆的锚孔呈底端孔径大上部孔径小的形状,施工手段是在已有基础孔径前提下,采取某种方法将底端孔径扩大到需要的数值。目前常用的扩孔方法一是采用旋转的高压喷射束流(液体或气液混合)切割扩大头锚固段土体,形成需要的孔径,这种法方只适合土层扩孔,高压射束流不能切割强风化岩、风化岩等岩石地层;二是采用机械连杆机构的扩孔钻具,而这种钻具在土质地层中使用效果较好,岩石层中使用,因连杆臂强度不够发生卡石块、变形或折断。岩石扩孔难题使扩大头锚杆在岩石中推广应用受阻。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,以解决现有扩孔方法中采用高压喷射束流不能切割强风化岩、风化岩等岩石地层,不适用于在岩石层中扩孔;采用机械连杆机构的扩孔钻具,在土质地层中使用效果较好,在岩石层中使用,因连杆臂强度不够发生卡石块、变形或折断的问题。
本实用新型实施例提供一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,经钻杆接头安装在设有水道的钻杆上,包括钻头本体,所述钻头本体内设有与所述水道相连通的导向孔,所述导向孔内套装有压杆,所述钻头本体的下部设有扩刀翼槽,所述扩刀翼槽内铰接有扩刀翼,所述压杆的下端和所述扩刀翼之间设有扩刀翼展开装置,所述压杆上端设有压板,所述压板的外周面贴合在所述导向孔的内周面。
具体的,所述钻头本体的下部设有均匀分布在所述钻头本体外周面上的三个扩刀翼槽,各个所述扩刀翼槽内分别铰接有扩刀翼。
具体的,所述扩刀翼展开装置包括竖向安装在所述压杆外表面的齿条,所述扩刀翼上设有与所述齿条配合的轮齿。
具体的,所述压杆上套装有位于所述压板下方的密封圈。
具体的,还包括复位装置,所述复位装置包括设在所述压杆和所述导向孔的孔壁之间的复位弹簧。
具体的,还包括扩刀翼展开辅助装置,所述扩刀翼展开辅助装置包括设在所述压杆内的压杆水道,所述压杆水道的下端封闭,所述压板上设有与所述压杆水道相连通的过水通孔,所述压杆上设有与所述压杆水道相连通的将水喷出至所述扩刀翼使所述扩刀翼向外展开的喷水孔。
具体的,所述喷水孔从所述压杆水道的内壁向斜上方向延伸至所述压杆外壁。
具体的,所述扩刀翼包括条形刀翼本体,所述条形刀翼本体的下边沿、外边沿和上边沿均设有切削刃,所述切削刃为PDC复合片切削刃或硬质合金切削刃。
具体的,还包括位于所述钻头本体下端部的导向刃。
具体的,所述钻头本体内设有连通所述钻杆的水道与所述导向孔的空腔。
本实用新型实施例提供的一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,通过钻杆内水道向导向孔内供水,在水的压力下压杆外表面齿条带动扩刀翼展开,调整水压高低,可对扩刀翼展开角度的调整,能完成不同孔径的扩孔,扩刀翼张开、收回自如,在基础孔中下钻、提钻顺利,不发生卡滞现象,所述压杆和所述导向孔的孔壁之间的复位弹簧,使得扩刀翼可以自动复位。 
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型实施例提供的一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头的结构示意图;
图2为本实用新型实施例中扩刀翼的复位状态示意图;
图3是图1中的A-A向剖视图。 
具体实施方式
现有扩孔方法中采用高压喷射束流不能切割强风化岩、风化岩等岩石地层,不适用于在岩石层中扩孔;采用机械连杆机构的扩孔钻具,在土质地层中使用效果较好,在岩石层中使用,因连杆臂强度不够发生卡石块、变形或折断。本实用新型实施例提供一种扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头。
如图1、图2和图3所示,扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,经钻杆接头2安装在设有水道的钻杆上,包括钻头本体1,所述钻头本体1内设有导向孔3,所述导向孔3与穿过所述钻杆接头的所述水道19相连通,所述导向孔3内套装有压杆4,所述钻头本体1的下部设有扩刀翼槽5,所述扩刀翼槽5内铰接有扩刀翼6,所述压杆4的下端和所述扩刀翼6之间设有扩刀翼展开装置,所述压杆4上端设有压板7,所述压板7的外周面贴合在所述导向孔3的内周面。
所述钻头本体1的下部设有均匀分布在所述钻头本体1外周面上的三个扩刀翼槽5,各个所述扩刀翼槽5内分别铰接有扩刀翼6。
所述扩刀翼展开装置包括竖向安装在所述压杆4外表面的齿条8,所述扩刀翼6上设有与所述齿条8配合的轮齿9。
所述压杆4上套装有位于所述压板7下方的密封圈10。
还包括复位装置,所述复位装置包括设在所述压杆4和所述导向孔3的孔壁之间的复位弹簧11,所述导向孔3的孔壁上设有台阶面,所述压杆4上设有凸环,所述复位弹簧的下端抵在所述台阶面上,所述复位弹簧的上端抵在所述凸环上。
还包括扩刀翼展开辅助装置,所述扩刀翼展开辅助装置包括设在所述压杆4内的压杆水道12,所述压杆水道12的下端封闭,所述压板7上设有与所述压杆水道12相连通的过水通孔13,所述压杆4上设有与所述压杆水道12相连通的将水喷出至所述扩刀翼6使所述扩刀翼6向外展开的喷水孔14。
所述喷水孔14从所述压杆水道12的内壁向斜上方向延伸至所述压杆4外壁,使得水流向斜上方喷出,产生上推并托住所述扩刀翼的力。
所述扩刀翼6包括条形刀翼本体15,所述条形刀翼本体15的下边沿、外边沿和上边沿均设有切削刃16,所述切削刃16为PDC复合片切削刃或硬质合金切削刃。
还包括位于所述钻头本体1下端部的导向刃17。
所述钻头本体1内设有连通所述钻杆的水道与所述导向孔3的空腔18。
钻头本体1通过其上口端的标准锥螺纹与钻杆接头旋合后与钻杆连接,旋合后在钻头本体1、钻杆接头和压板7之间形成连通所述钻杆的水道与所述导向孔的空腔18,由高压泵产生的高压水流经管路流入水道19再压入空腔18中,一小部分高压水经过水通孔13与所述压杆水道12相连通的喷水孔14喷出,从喷水孔14处喷射出的水流产生斜向上的推力,辅助扩刀翼6张开,而且这部分水流起到推托扩刀翼的作用。
大部分高压水产生的压力能推动与压板7连接的压杆4移动,压杆4向下位移,并压缩复位簧11,所述压杆4外表面的齿条8与扩刀翼6上的轮齿9配合,使得轮齿9带动扩刀翼5进行旋转运动,扩刀翼5上的轮齿分布在四分之一圆周上,扩刀翼可以完成90°角的旋转,实现扩刀翼5完全张开的功能。
扩刀翼5旋转的角度在0°~90°范围内,调节输入高压水流的压力,可以调整扩刀翼的旋转角度,从而实现不同扩孔尺寸要求,当扩刀翼旋转90°时达到最大张开角,此时扩孔直径最大。扩刀翼张开后,扩孔钻头位置固定,一起回转、进给,实现扩孔钻进。
切削刃4是镶嵌在扩刀翼5下边沿、外边沿和上边沿,切削刃4是PDC复合片切削刃或硬质合金切削刃,扩刀翼5张开后,扩孔钻头旋转、向下位移,切削刃4接触岩石体并切削。
导向刃17在扩孔工作时起导向和保护作用。
完成扩孔工作后,停止输入高压水流,被压缩的复位弹簧11动作,复位弹簧11向上移动,压杆4向上移动,压杆4带动齿条8使得扩刀翼5收起,达到复位状态,将扩孔钻头从原钻孔中提出。
施工工艺流程如下:
(1)用普通钻头在扩大头锚杆施工部位按非扩孔段的孔径钻孔;
(2)孔深钻至6米后,需采用套管钻进至岩石层部位;
(3)岩石层部位更换钻具,用加强冲击钻头钻孔,直至达到设计深度;
(4)换装扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,下钻至扩孔部位,输入高压水,水压不低于4MPa,扩刀翼逐渐张开,边钻边旋转,直至达到扩孔深度;
(5)钻完扩孔段后,停止钻进,提出扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头;
(6)更换普通钻头,送清水或气冲洗孔底成渣;
(7)提出钻杆,下入扩大头锚杆,同时安置注浆管;
(8)向扩大头囊袋部位注浆,达到规定的浆量后停止,起拔注浆管,向非扩体段注浆直至孔口返浆;
(9)2~4小时后起拔套管,向锚固孔进行二次注浆。
结构简单、加工方便,运动机理简单,通过压杆带动齿条位移,带动扩刀翼上的齿轮,实现扩刀翼张开功能。充分利用了施工现有机械设备,不需要额外增加投资,经济方便。通过钻杆内水道向导向孔内供水,在水的压力下压杆外表面齿条带动扩刀翼展开,调整水压高低,可对扩刀翼展开角度的调整,能完成不同孔径的扩孔,扩刀翼张开、收回自如,在基础孔中下钻、提钻顺利,不发生卡滞现象,所述压杆和所述导向孔的孔壁之间的复位弹簧,使得扩刀翼可以自动复位。扩刀翼张开、收回自如,在基础孔中下钻、提钻顺利,不发生卡滞现象。成功解决岩石扩孔技术难题,拓展了扩大头锚杆技术的应用领域,为扩大头锚杆在岩石地层中的应用奠定基础。
包括以上所述,仅为本实用新型的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,经钻杆接头安装在设有水道的钻杆上,其特征在于:包括钻头本体,所述钻头本体内设有与所述水道相连通的导向孔,所述导向孔内套装有压杆,所述钻头本体的下部设有扩刀翼槽,所述扩刀翼槽内铰接有扩刀翼,所述压杆的下端和所述扩刀翼之间设有扩刀翼展开装置,所述压杆上端设有压板,所述压板的外周面贴合在所述导向孔的内周面。
2. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述钻头本体的下部设有均匀分布在所述钻头本体外周面上的三个扩刀翼槽,各个所述扩刀翼槽内分别铰接有扩刀翼。
3.如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述扩刀翼展开装置包括竖向安装在所述压杆外表面的齿条,所述扩刀翼上设有与所述齿条配合的轮齿。
4. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述压杆上套装有位于所述压板下方的密封圈。
5. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:还包括复位装置,所述复位装置包括设在所述压杆和所述导向孔的孔壁之间的复位弹簧。
6. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:还包括扩刀翼展开辅助装置,所述扩刀翼展开辅助装置包括设在所述压杆内的压杆水道,所述压杆水道的下端封闭,所述压板上设有与所述压杆水道相连通的过水通孔,所述压杆上设有与所述压杆水道相连通的将水喷出至所述扩刀翼使所述扩刀翼向外展开的喷水孔。
7. 如权利要求6所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述喷水孔从所述压杆水道的内壁向斜上方向延伸至所述压杆外壁。
8. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述扩刀翼包括条形刀翼本体,所述条形刀翼本体的下边沿、外边沿和上边沿均设有切削刃,所述切削刃为PDC复合片切削刃或硬质合金切削刃。
9. 如权利要求1所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:还包括位于所述钻头本体下端部的导向刃。
10. 如权利要求1至9任一权利要求所述的扩大头锚杆专用岩石扩孔钻头,其特征在于:所述钻头本体内设有连通所述钻杆的水道与所述导向孔的空腔。
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