CN204225781U - 一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具 - Google Patents

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武国胜
韩春晓
孙小伟
王晓平
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Tiefulai Equipment Manufacturing Group Co.,Ltd.
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Abstract

一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，由钻杆和钻头组成，钻头的尾端与钻杆连接，所述的钻杆由螺旋钻杆体和套设在螺旋钻杆体上的排屑筒组成，所述的钻头由多层钻头沿钻头轴线方向串接在一起组成塔式结构钻头，使用此种钻具可以在同一煤层中钻入直径超过150毫米的孔，瓦斯抽放效率提高，且煤矿开采成本降低。

Description

一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具
技术领域
本实用新型涉及到煤炭开采领域用的钻杆，具体的说是一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具。
背景技术
地质层中存在有压力，在煤矿开采时地层中出现挖空现象，造成压力释放迅速，表现为冲击地压。冲击地压又称岩爆是聚积在矿井和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道跨落破坏等。冲击地压除了破坏巷道、支架和设备外还会引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时会造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。目前解决冲击地压的方法有：（1）振动爆破。（2）煤层注水。（3）钻孔卸压。（4）定向裂缝。振动爆破会带来其它灾害，煤层注水会使巷道内作业环境变得更恶劣，定向裂缝施工难度大，钻孔缷压为比较适合煤矿井下的环境，但现在所用钻具钻大直径的孔时效率极其低下，钻到20米时无法钻进，工人劳动强度大，影响煤矿生产效率。
实用新型内容
为解决现有技术中钻具无法钻大直径的孔和抽放瓦斯成本高的问题，本实用新型提供了一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具。使用此种钻具可以在同一煤层中钻入直径超过150毫米的孔，瓦斯抽放效率提高，且煤矿开采成本降低。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，由钻杆和钻头组成，钻头的尾端与钻杆连接，所述的钻杆由螺旋钻杆体和套设在螺旋钻杆体上的排屑筒组成，所述的钻头由多层钻头沿钻头轴线方向串接在一起组成塔式结构钻头，其包括双翼型硬质合金头、多个三翼硬质合金刚头，双翼型硬质合金头和多个三翼硬质合金头依次连接，多个三翼硬质合金头的旋转直径由钻头头端向钻头尾端逐渐增大，所述的三翼硬质合金头由三翼钻头体和三枚切割片组合而成，切割片安装在三翼钻头体上。
本实用新型所述的切割片上设有金刚石保径。
本实用新型所述的相临的两个三翼硬质合金头的切割片交错设置。
本实用新型所述的钻头的底部上设置有螺旋叶片。
本实用新型所述的螺旋钻杆体和排屑筒之间设有滑动轴承。
本实用新型所述的排屑筒的一端设置内螺纹，其一端设置外螺纹。
本实用新型所述的排屑筒上设有落煤孔。
本实用新型有益效果是：本实用新型通过在使用大直径带排屑筒的钻杆和大直径在钻头，在钻孔时可有效进行排屑，排屑筒能够抵抗地压对钻杆的影响，能够支撑钻杆沿直线方向钻进，保证了煤层大孔径钻孔的成功率，大大提高了钻孔深度和钻孔效率。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的钻头的结构示意图；
图3为本实用新型的剖视结构示意图；
图中标记为：1、双翼型硬质合金头，2、三翼硬质合金头，201、三翼钻头体，202、切割片，203、金刚石保径，3、螺旋叶片，4、钻头母体，401、连接销孔，5、螺旋钻杆体，6、排屑筒，601、落煤孔，602、内螺纹，603、外螺纹，7、滑动轴承。
具体实施方式
如图所示，该钻具包含有大直径的钻杆和大直径的钻头，大直径的钻杆由螺旋钻杆体和排屑筒组成，钻杆体设置在圆筒形排屑筒内，螺旋钻杆体外圆上有顺时针缠绕的螺旋叶片，当钻杆旋转时，可将煤渣排出，螺旋钻杆体一端设置有外六方，一端设置有内六方，钻杆之间通过六方传递扭矩；钻杆体上附带有排屑筒，排屑筒由圆筒形管材制成，排屑筒两端设置有螺纹，用以两个钻杆之间的连接；当钻杆钻进时，螺旋钻杆体与排屑筒同步前进，在钻进过程中若有塌孔，其煤屑落在排屑筒内，通过螺旋叶片旋转可将下落的煤屑从落煤孔排出；钻孔时排屑筒贴近孔壁下方，对钻杆体起到一定的支撑作用，保证钻头沿直线前进；排屑筒能够抵抗地压，有效防止地压对螺旋钻杆体的影响。排屑筒与螺旋钻杆体之间设置有滑动轴承，减小钻杆体与排屑筒之间的摩擦。所述的钻头为大孔径钻头，其为塔式结构，最顶端为硬质合金煤钻头，向下为三翼硬质合金头，上一层比下一层直径小50毫米，三翼均匀分布，且上一层三翼与下一层三翼之间相差30度相位角，在钻头下端设置有螺旋叶片，保证钻孔进煤屑能够顺利进入排屑筒。
该钻头为塔式结构，分为四层，最顶层钻孔，其余各层扩孔，有效地避免了钻头与煤层的冲击。最顶层（最早接触到煤层）为双翼型硬质合金头1，直径小，承受扭矩大，钻进速度快且耐用，双翼型硬质合金头上设有两枚切割片，切割片上设有金刚石保径。第二层为经特殊工艺处理的三翼硬质合金头，三翼硬质合金头上安装有三枚切割片，切割片上有金刚石保径，切割片的旋转直径大于第一层旋转直径，在第一层钻进后，第二层进行扩孔，第一层合金头的尾端设有圆柱内螺纹，第二层的顶端设有圆柱外螺纹，两者相匹配安装；第三层也为经特殊工艺处理的三翼硬质合金头，三翼硬质合金头上安装有三枚切割片，切割片上有金刚石保径，切割片的旋转直径大于第二层旋转直径，且三翼分部与第二层相对有相位夹角，便于排屑，第二层合金头的尾端设有圆柱内螺纹，第三层的顶端设有圆柱外螺纹，两者相匹配安装；第四层也为经特殊工艺处理的三翼硬质合金头，三翼硬质合金头上安装有三枚切割片，切割片上有金刚石保径，切割片的旋转直径大于第三层旋转直径，且三翼分部与第三层相对有相位夹角，便于排屑，第三层合金头的尾端设有圆柱内螺纹，第四层的顶端设有圆柱外螺纹，两者相匹配安装。第四层的三翼硬质合金头与钻头母体连接，钻头母体上设置有螺旋叶片，起到螺旋排屑作用。钻头母体4的内孔为六方孔，钻头母体4与钻杆之间采用六方插接式，更换钻头方便快捷。
以上为本实用新型的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进或限定。

Claims (7)

1.一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，由钻杆和钻头组成，钻头的尾端与钻杆连接，其特征在于：所述的钻杆由螺旋钻杆体（5）和套设在螺旋钻杆体（5）上的排屑筒（6）组成，所述的钻头由多层钻头沿钻头轴线方向串接在一起组成塔式结构钻头，其包括双翼型硬质合金头（1）、多个三翼硬质合金刚头（2），双翼型硬质合金头（1）和多个三翼硬质合金头（2）依次连接，多个三翼硬质合金头（2）的旋转直径由钻头头端向钻头尾端逐渐增大，所述的三翼硬质合金头（2）由三翼钻头体（201）和三枚切割片（202）组合而成，切割片（202）安装在三翼钻头体（201）上。
2.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的切割片（202）上设有金刚石保径（203）。
3.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的相临的两个三翼硬质合金头（2）的切割片（202）交错设置。
4.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的钻头的底部上设置有螺旋叶片（3）。
5.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的螺旋钻杆体（5）和排屑筒（6）之间设有滑动轴承（7）。
6.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的排屑筒（6）的一端设置内螺纹（602），其一端设置外螺纹（603）。
7.如权利要求1所述的一种适用于煤层大孔径钻孔施工的钻具，其特征在于：所述的排屑筒（6）上设有落煤孔（601）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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