CN218542155U - 一种煤矿用高效钻进扩孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿用高效钻进扩孔装置，包括承载基柱、主钻头、辅助钻头、液压囊袋、调压阀、导流支管及连接管头，承载基柱包括导向段和钻进段，钻进段前端面与主钻头连接，钻进段侧表面设装配槽，每个装配槽内均设一个辅助钻头，辅助钻头半部的下端面通过液压囊袋与装配槽槽底连接，液压囊袋通过调压阀与导流支管连接，导流支管另与连接管头连接，连接管头嵌于导向段后端面位置处。本新型结构模块化程度高，可有效的满足多种钻杆配套使用的需要，从而极大的提高了本新型使用的灵活性、通用性和便捷性；同时可根据使用需要在一定孔径范围内灵活进行钻孔扩孔作业，从而有效提高了钻孔、扩孔一体式操作的便捷性和控制精确性。

Description

一种煤矿用高效钻进扩孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔设备，具体为一种煤矿用高效钻进扩孔装置。

背景技术

在煤炭、煤层气等矿产资源开采中，均 需要进行大量的钻孔作业，当前在钻孔时为了提高钻孔的效率，往往采用的先小孔径钻孔，然后再进行扩孔作业，针对这一工作需要，当前开发了多种的钻孔、扩孔设备，但在实际使用中发现，当前所使用的钻孔、扩孔设备往往结构相对固定，钻孔、扩孔时钻孔的孔径单一，无法根据使用需要灵活调整钻孔孔径结构，同时在钻孔过程中，当前的钻孔设备在进行钻孔和扩孔作业时，对钻孔的孔壁也往往缺乏有效的支撑防护，同时排屑效率也相对较低，缺少有效的排屑引导结构，从而导致钻孔、扩孔效率相对较低，难以有效满足使用的需要。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种全新的钻孔设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种煤矿用高效钻进扩孔装置，该新型结构模块化程度高，可有效的满足多种钻杆配套使用的需要，且对现有钻杆等设备间兼容性，无需进行特殊改动，从而极大的提高了本新型使用的灵活性、通用性和便捷性；同时在实际工作中，可实现快速钻孔作业的同时，另可根据使用需要在一定孔径范围内灵活进行钻孔扩孔作业，从而有效提高了钻孔、扩孔一体式操作的便捷性和控制精确性，此外在钻孔和扩孔过程中，另可有效的对钻孔壁进行有效的防护和对碎屑高效引导排屑，从而达到提高钻孔作业的工作效率和质量。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种煤矿用高效钻进扩孔装置，包括承载基柱、主钻头、辅助钻头、液压囊袋、调压阀、导流支管及连接管头，其中承载基柱包括导向段和钻进段，其中导向段为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，钻进段为轴向截面呈等腰梯形的台状结构，且导向段前端面及钻进段后端面连接并同轴分布，钻进段前端面与主钻头连接并同轴分布，钻进段侧表面设至少两个装配槽，装配槽环绕钻进段轴线均布，且每个装配槽内均设一个辅助钻头，辅助钻头前端面通过铰链与装配槽侧壁铰接，后半部的下端面通过液压囊袋与装配槽槽底连接，且辅助钻头后端面超出钻进段外侧面0至辅助钻头长度的90%，液压囊袋通过调压阀与导流支管连接，调压阀和导流支管均嵌于导向段内，并与导向段内侧面连接，同时各导流支管另与连接管头连接，连接管头嵌于导向段后端面位置处。

进一步的，所述导向段后端面设密封堵头和碟形弹簧，并通过密封堵头对导向段进行封堵，所述密封堵头嵌于导向段内，同时所述连接管头嵌于密封堵头内，且连接管头前端面位于导向段后端面内至少20毫米处，此外，所述密封堵头前端面外对应的导向段内侧面设连接螺纹，所述碟形弹簧为与导向段同轴分布的环状结构，位于导向段后端面与密封堵头前端面之间，与导向段内侧面滑动连接并与密封堵头前端面相抵。

进一步的，所述辅助钻头通过铰链与装配槽侧壁铰接，辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈0°—60°夹角，辅助钻头上端面及后端面均设若干切削刃。

进一步的，所述主钻头、辅助钻头为合金钻头、射流钻头及合金射流钻头中的任意一种，其中所述主钻头最大直径为承载基柱的钻进段前端面直径的1—1.5倍，当辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈0°夹角时，辅助钻头的后端面与钻进段外侧面间距处于最小值，同时当辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈60°夹角时，辅助钻头的后端面与钻进段外侧面间距处于最大值，且辅助钻头比承载基柱导向套外侧面高出至少5厘米。

进一步的，所述辅助钻头侧表面与装配槽侧壁间通过弹性连接带相互连接，后端面通过铰链与硬质导流板前端面铰接，所述硬质导流板为横断面呈矩形、圆弧结构中任意一种的板状结构，所述硬质导流板后端面包覆在钻进段外并与钻进段外侧面间滑动连接，且硬质导流板上端面与辅助钻头上端面间呈0°—120°夹角，且当且硬质导流板上端面与辅助钻头上端面间夹角为0°时，且硬质导流板上端面比辅助钻头上端面低0—10毫米。

进一步的，所述导流支管与承载基柱的导向段内侧面通过承载架连接，所述承载架至少两个，沿导向段轴线方向分布，所述承载架为与导向段同轴分布的轮辐结构，且承载架与导向段内侧面通过滑槽滑动连接，同时所述调压阀另与承载架间连接。

进一步的，所述承载基柱的导向段外侧面设至少两条环绕承载基柱轴线均布的导向板，所述导向板位于相邻两辅助钻头之间对应位置处，且导向板包括支撑板、支撑臂及弹性铰链，所述支撑板为与承载基柱的导向段同轴分布的圆弧板状结构，所述支撑板另通过1—2条支撑臂与导向段外表面连接，所述支撑臂两端分别通过弹性铰链支撑板下端面及导向段外侧面铰接，且支撑臂轴线与承载基柱轴线呈0°—90°夹角，且当支撑臂轴线与承载基柱轴线夹角为0°时，支撑板下端面与导向段外表面相抵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构模块化程度高，可有效的满足多种钻杆配套使用的需要，且对现有钻杆等设备间兼容性，无需进行特殊改动，从而极大的提高了本新型使用的灵活性、通用性和便捷性；同时在实际工作中，可实现快速钻孔作业的同时，另可根据使用需要在一定孔径范围内灵活进行钻孔扩孔作业，从而有效提高了钻孔、扩孔一体式操作的便捷性和控制精确性，此外在钻孔和扩孔过程中，另可有效的对钻孔壁进行有效的防护和对碎屑高效引导排屑，从而达到提高钻孔作业的工作效率和质量。

附图说明

图1为本实用新型处于钻孔、扩孔作业时的局部结构示意图；

图2为本实用新型处于仅钻孔作业时的局部结构示意图；

图3为本实用新型处于钻孔、扩孔作业时前视图局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，一种煤矿用高效钻进扩孔装置，包括承载基柱1、主钻头2、辅助钻头3、液压囊袋4、调压阀5、导流支管6及连接管头7，其中承载基柱1包括导向段101和钻进段102，其中导向段101为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，钻进段102为轴向截面呈等腰梯形的台状结构，且导向段101前端面及钻进段102后端面连接并同轴分布，钻进段102前端面与主钻头2连接并同轴分布，钻进段2侧表面设至少两个装配槽103，装配槽103环绕钻进段轴线均布，且每个装配槽103内均设一个辅助钻头3，辅助钻头3前端面通过铰链与装配槽103侧壁铰接，后半部的下端面通过液压囊袋4与装配槽103槽底连接，且辅助钻头3后端面超出钻进段102外侧面0至辅助钻头长度的90%，液压囊袋4通过调压阀5与导流支管6连接，调压阀5和导流支管6均嵌于导向段101内，并与导向段101内侧面连接，同时各导流支管6另与连接管头7连接，所述连接管头7嵌于导向段101后端面位置处。

本实施例中，所述导向段101后端面设密封堵头104和碟形弹簧105，并通过密封堵头104对导向段101进行封堵，所述密封堵头104嵌于导向段101内，同时所述连接管头7嵌于密封堵头104内，且连接管头7前端面位于导向段101后端面内至少20毫米处，此外，所述密封堵头104前端面外对应的导向段101内侧面设连接螺纹106，所述碟形弹簧105为与导向段101同轴分布的环状结构，位于导向段101后端面与密封堵头104前端面之间，与导向段101内侧面滑动连接并与密封堵头104前端面相抵。

通过设置的密封堵头防止钻孔时碎屑进入到导向段内而造成的设备损坏及故障；同时通过设置的碟形弹簧对与钻杆连接时的端头进行弹性加紧，提高连接的稳定性和可靠性。

本实施例中，所述辅助钻头3通过铰链与装配槽103侧壁铰接，辅助钻头3轴线与钻进段102外侧面呈0°—60°夹角，辅助钻头3上端面及后端面均设若干切削刃13。

同时，所述主钻头2、辅助钻头3为合金钻头、射流钻头及合金射流钻头中的任意一种，其中所述主钻头2最大直径为承载基柱1的钻进段102前端面直径的1—1.5倍，当辅助钻头3轴线与钻进段102外侧面呈0°夹角时，辅助钻头102的后端面与钻进段102外侧面间距处于最小值，同时当辅助钻头3轴线与钻进段102外侧面呈60°夹角时，辅助钻头3的后端面与钻进段102外侧面间距处于最大值，且辅助钻头3比承载基柱1导向套101外侧面高出至少5厘米。

此外，所述辅助钻头3侧表面与装配槽103侧壁间通过弹性连接带8相互连接，后端面通过铰链与硬质导流板9前端面铰接，所述硬质导流板9为横断面呈矩形、圆弧结构中任意一种的板状结构，所述硬质导流板9后端面包覆在钻进段102外并与钻进段102外侧面间滑动连接，且硬质导流板9上端面与辅助钻头3上端面间呈0°—120°夹角，且当且硬质导流板9上端面与辅助钻头3上端面间夹角为0°时，且硬质导流板9上端面比辅助钻头3上端面低0—10毫米。

进一步优化的，所述导流支管6与承载基柱1的导向段101内侧面通过承载架10连接，所述承载架10至少两个，沿导向段101轴线方向分布，所述承载架10为与导向段101同轴分布的轮辐结构，且承载架101与导向段101内侧面通过滑槽11滑动连接，同时所述调压阀5另与承载架10间连接。

特别说明的，所述承载基柱1的导向段101外侧面设至少两条环绕承载基柱101轴线均布的导向板12，所述导向板12位于相邻两辅助钻头3之间对应位置处，且导向板2包括支撑板121、支撑臂122及弹性铰链123，所述支撑板121为与承载基柱1的导向段101同轴分布的圆弧板状结构，所述支撑板121另通过1—2条支撑臂122与导向段101外表面连接，所述支撑臂122两端分别通过弹性铰链支撑板121下端面及导向段101外侧面铰接，且支撑臂122轴线与承载基柱1轴线呈0°—90°夹角，且当支撑臂122轴线与承载基柱1轴线夹角为0°时，支撑板121下端面与导向段101外表面相抵。

本新型在具体实施中，根据钻孔作业的需要，选择满足钻孔钻探及扩孔作业需要的承载基柱、主钻头、辅助钻头，并对构成本钻进扩孔装置的承载基柱、主钻头、辅助钻头、液压囊袋、调压阀、导流支管及连接管头进行装配，得到成品钻进扩孔设备，然后将钻进扩孔设备通过承载基柱后端面位置设置的连接螺纹与钻杆连接，并将连接管头与外部高压水源系统连通，即可完成设备装配。

在进行钻孔作业时，直接通过钻杆对主钻头进行定位，同时通过调整液压囊袋压力为0而驱动各辅助钻头嵌入在承载基座钻进段的装配槽内，从而满足钻孔作业，在钻孔作业中当涉及到扩孔时，利用外部的高压水源驱动液压囊袋增压，并通过液压囊袋增压膨胀后驱动辅助钻头后端面升起，当辅助钻头后端面与钻孔孔壁接触时实现对钻孔扩孔作业的需要，并通过调整液压囊袋增压体积增加量，达到调整辅助钻头后端面升起的高度，从而实现灵活调整扩孔孔径的目的。

且在扩孔作业时，一方面利用辅助钻头后端面及上端面的切削刃进行扩孔作业，并利用辅助钻头的倾斜作业面实现快速排屑的目的，同时在排屑过程中，一方面通过柔性连接带防止碎屑落入到装配槽内造成设备故障；另一方面通过辅助钻头后端面设置的硬质导流板辅助进行排屑作业，提高排屑效率的同防止碎屑进入到装配槽内造成的设备故障。

此外，在进行钻孔和扩孔作业时，承载基柱的导向段外侧设置的导向板的支撑板在支撑臂与弹性铰链的支撑调节下，由支撑板外侧面与钻孔孔壁相抵，从实现在钻孔过程中对钻孔孔壁进行支撑防护，同时通过相邻两支撑板之间间隙及支撑板与承载基柱导向段之间的间隙进行排屑作业，从而完成钻孔机扩孔作业的需要。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型结构模块化程度高，可有效的满足多种钻杆配套使用的需要，且对现有钻杆等设备间兼容性，无需进行特殊改动，从而极大的提高了本新型使用的灵活性、通用性和便捷性；同时在实际工作中，可实现快速钻孔作业的同时，另可根据使用需要在一定孔径范围内灵活进行钻孔扩孔作业，从而有效提高了钻孔、扩孔一体式操作的便捷性和控制精确性，此外在钻孔和扩孔过程中，另可有效的对钻孔壁进行有效的防护和对碎屑高效引导排屑，从而达到提高钻孔作业的工作效率和质量。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为以上显示和描述了本新型的基本原理和主要特征和本新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本新型的原理，在不脱离本新型精神和范围的前提下，本新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本新型范围内。本新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于，所述煤矿用高效钻进扩孔装置包括承载基柱、主钻头、辅助钻头、液压囊袋、调压阀、导流支管及连接管头，其中所述承载基柱包括导向段和钻进段，其中所述导向段为轴向截面呈矩形的空心柱状腔体结构，钻进段为轴向截面呈等腰梯形的台状结构，且导向段前端面及钻进段后端面连接并同轴分布，所述钻进段前端面与主钻头连接并同轴分布，所述钻进段侧表面设至少两个装配槽，所述装配槽环绕钻进段轴线均布，且每个装配槽内均设一个辅助钻头，所述辅助钻头前端面通过铰链与装配槽侧壁铰接，后半部的下端面通过液压囊袋与装配槽槽底连接，且所述辅助钻头后端面超出钻进段外侧面0至辅助钻头长度的90%，所述液压囊袋通过调压阀与导流支管连接，所述调压阀和导流支管均嵌于导向段内，并与导向段内侧面连接，同时所述各导流支管另与连接管头连接，所述连接管头嵌于导向段后端面位置处。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述导向段后端面设密封堵头和碟形弹簧，并通过密封堵头对导向段进行封堵，所述密封堵头嵌于导向段内，同时所述连接管头嵌于密封堵头内，且连接管头前端面位于导向段后端面内至少20毫米处，此外，所述密封堵头前端面外对应的导向段内侧面设连接螺纹，所述碟形弹簧为与导向段同轴分布的环状结构，位于导向段后端面与密封堵头前端面之间，与导向段内侧面滑动连接并与密封堵头前端面相抵。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述辅助钻头通过铰链与装配槽侧壁铰接，辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈0°—60°夹角，辅助钻头上端面及后端面均设若干切削刃。

4.根据权利要求1或3所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述主钻头、辅助钻头为合金钻头、射流钻头及合金射流钻头中的任意一种，其中所述主钻头最大直径为承载基柱的钻进段前端面直径的1—1.5倍，当辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈0°夹角时，辅助钻头的后端面与钻进段外侧面间距处于最小值，同时当辅助钻头轴线与钻进段外侧面呈60°夹角时，辅助钻头的后端面与钻进段外侧面间距处于最大值，且辅助钻头比承载基柱导向套外侧面高出至少5厘米。

5.根据权利要求1或3所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述辅助钻头侧表面与装配槽侧壁间通过弹性连接带相互连接，后端面通过铰链与硬质导流板前端面铰接，所述硬质导流板为横断面呈矩形、圆弧结构中任意一种的板状结构，所述硬质导流板后端面包覆在钻进段外并与钻进段外侧面间滑动连接，且硬质导流板上端面与辅助钻头上端面间呈0°—120°夹角，且当且硬质导流板上端面与辅助钻头上端面间夹角为0°时，且硬质导流板上端面比辅助钻头上端面低0—10毫米。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述导流支管与承载基柱的导向段内侧面通过承载架连接，所述承载架至少两个，沿导向段轴线方向分布，所述承载架为与导向段同轴分布的轮辐结构，且承载架与导向段内侧面通过滑槽滑动连接，同时所述调压阀另与承载架间连接。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿用高效钻进扩孔装置，其特征在于：所述承载基柱的导向段外侧面设至少两条环绕承载基柱轴线均布的导向板，所述导向板位于相邻两辅助钻头之间对应位置处，且导向板包括支撑板、支撑臂及弹性铰链，所述支撑板为与承载基柱的导向段同轴分布的圆弧板状结构，所述支撑板另通过1—2条支撑臂与导向段外表面连接，所述支撑臂两端分别通过弹性铰链支撑板下端面及导向段外侧面铰接，且支撑臂轴线与承载基柱轴线呈0°—90°夹角，且当支撑臂轴线与承载基柱轴线夹角为0°时，支撑板下端面与导向段外表面相抵。

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