JPH11107665A - 二重管掘削ビットおよびその排出制御方法 - Google Patents

二重管掘削ビットおよびその排出制御方法

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JPH11107665A
JPH11107665A JP28765997A JP28765997A JPH11107665A JP H11107665 A JPH11107665 A JP H11107665A JP 28765997 A JP28765997 A JP 28765997A JP 28765997 A JP28765997 A JP 28765997A JP H11107665 A JPH11107665 A JP H11107665A
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JP
Japan
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bit
tip
flow path
groove
drilling fluid
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JP28765997A
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Tetsuya Endo
哲哉 遠藤
Masataka Uto
巨貴 宇都
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Koken Boring Machine Co Ltd
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Koken Boring Machine Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、ビットの先端及び外壁側で発生
するスライムを確実に回収し、かつ外壁側で上方向へ掘
削流体が回り込まないようにすることにある。 【解決手段】 二重管掘削ビットは、インナロッドとア
ウタロッドが二重管となっており先端にそれぞれインナ
ビットとアウタビットを備え、掘削時に先端面または外
壁面側に発生したスライムを掘削流体と共に排出させる
もので、アウタビットの先端面に径方向に対し内側から
外側に向かってビットの回転方向に傾斜する先端溝を設
け、外壁面に上記先端溝と連通し、軸線に対して先端か
ら上方へ向かってビットの回転方向に傾斜した構造から
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ロータリーパー
カッションドリル等における二重管掘削ビットおよびそ
の排出制御方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のロータリーパーカッションドリル
における二重管工法用のアウタビットでは先端面及び外
壁面で発生したスライムを掘削流体で外壁上方へ押し上
げる形状の溝が施されている。即ち、図5に示すよう
に、アウタビット12の先端面に径方向に延びる先端溝
16が形成されており、更に外壁面には軸線に沿って直
線状に延びる外周溝17が形成されている。
【0003】従って、図6に示すように、正循環で行う
場合は、水もしくはエアなどの掘削流体をインナロッド
11の中央流路L1を通りインナビット13の連設路L
2を介して口部L3から先端側に掘削流体を吐出させな
がら掘削を行う。これにより、インナビット13ないし
アウタビット14の先端およびアウタビット14の外壁
側にスライムが発生する。掘削流体とスライムは、環状
流路L4を上昇し、あるいはアウタビット14乃至アウ
タロッド12と孔壁Wとの隙間L5を上昇する。次に、
逆循環で行う場合は、水もしくはエアなどの掘削流体を
環状流路L4を通して先端側に吐出させながら掘削を行
う。掘削流体とスライムは、環状流路L4を逆流し、口
部L3からインナビットの連設路L2を介してインナロ
ッドの中央流路L1を上昇し、またアウタビット乃至ア
ウタロッドと孔壁Wとの隙間L5を上昇する。
【0004】しかし、アウタビット14の外壁側の隙間
L5に掘削流体が回り込む構成では、以下のような不都
合がある。 (1)掘削流体とスライムの流動で孔壁が削られ、穴が
大きくなる。このことによって、掘削流体の流動断面が
大きくなり、スライムの排出に必要な流速を得ることが
できずにスライムが残留してしまい、ロッドの抑留事故
など、孔内トラブルの虞れがある。 (2)逸水層からの逸水が激しい場合には、逸水防止の
措置が必要となり、不経済であるばかりでなく、掘削障
害の原因になることもある。 (3)外壁側に回った掘削流体が地表面に流出すると、
作業の現場全体が汚れたり、足元が悪くなり作業性も落
ちる。更に、流速が不十分なままで流失することになる
ため、スライムの排出不良が生じる。 (4)更には、崩壊した地層によって、アウタビットの
大径部に回転抵抗や、昇降抵抗が生じて、掘削効率が低
下する虞れもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
を解決するために鋭意研究の結果創案されたものであっ
て、その主たる課題は、ビットの先端及び外壁側で発生
するスライムを確実に回収し、かつ外壁側で上方向へ掘
削流体が回り込まないようにする二重管掘削ビットおよ
びその排出制御方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項1の二重管掘削ビットの発明では、二重管の
先端にそれぞれインナビットとアウタビットを備え、内
管の略中央には軸線に沿って中央流路が形成され、イン
ナビットには上記中央流路と連通して掘削流体を出入可
能な先端流路が形成され、外管と内管、アウタビットと
インナビットの間には隙間が形成されて一連の環状流路
が形成されており、該アウタビットの先端面と外壁面に
それぞれ溝が形成されて、掘削時に先端面または外壁面
側に発生したスライムを掘削流体と共に排出させる二重
管掘削ビットにおいて、アウタビットの外壁面に溝が形
成されており、該溝が先端面に形成される先端溝と連通
し、軸線に対して先端から上方へ向かってビットの回転
方向に傾斜してなる、という技術的手段を講じている。
【0007】請求項2の発明では、上記構成に加えて、
アウタビットの先端面に、径方向に対し内側から外側に
向かってビットの回転方向に傾斜する先端溝を設ける、
という技術的手段を講じている。また、請求項3の発明
では、前記外周溝に、ビットの回転に対して地層を切削
可能な形状のエッジが形成されており、該エッジに硬化
処理を施し、または該エッジを硬質部材で形成してな
る、という技術的手段を講じている。
【0008】請求項4の二重管掘削ビットの排出制御方
法の発明では、二重管の先端にそれぞれインナビットと
アウタビットを備え、内管の略中央には軸線に沿って中
央流路が形成され、インナビットには上記中央流路と連
通して掘削流体を出入可能な先端流路が形成され、外管
と内管、アウタビットとインナビットの間には隙間が形
成されて一連の環状流路が形成されており、該アウタビ
ットの先端面と外壁面にそれぞれ溝が形成されて、掘削
時に先端面または外壁面側に発生したスライムを掘削流
体と共に排出させる二重管掘削ビットの排出制御方法に
おいて、アウタビットの先端面に先端溝を設け、外壁面
に前記先端溝と連通し、軸線に対して先端から上方へ向
かってビットの回転方向に傾斜する外周溝を設け、アウ
タビットの外壁面及び先端面で発生するスライムを掘削
流体と共に先端内側へガイドしてアウタビットの外壁面
から上方へ回り込まないようにし、中央流路と先端流路
から掘削流体を吐出する場合は、掘削流体とスライムを
環状流路に導入し、環状流路から掘削流体を吐出する場
合は、掘削流体とスライムを先端流路から中央流路へ導
入して排出してなる、という技術的手段を講じている。
【0009】更に、請求項5の発明では、上記請求項4
の構成に加えて、アウタビットの先端面に、径方向に対
し内側から外側に向かってビットの回転方向に傾斜する
先端溝を設け、外壁面に前記先端溝と連通し、軸線に対
して先端から上方へ向かってビットの回転方向に傾斜す
る外周溝を設け、アウタビットの外壁面及び先端面で発
生するスライムを掘削流体と共に先端内側へガイドして
アウタビットの外壁面から上方へ回り込まないように
し、中央流路と先端流路から掘削流体を吐出する場合
は、掘削流体とスライムを環状流路に導入し、環状流路
から掘削流体を吐出する場合は、掘削流体とスライムを
先端流路から中央流路へ導入して排出してなる、という
技術的手段を講じている。
【0010】
【発明の実施の形態】図7に示す二重管掘削ビットは、
ロータリーパーカッションドリルに用いるもので、それ
ぞれ多段に連結されたインナロッド1とアウタロッド2
の公知の二重管構造となっており、先端にそれぞれイン
ナビット3とアウタビット4を螺着している。図示例の
場合、インナロッド1は、スターティングロッド1a
と、クリーニングスイベル9内に突入するエクステンシ
ョンロッド1bを前後に連結した構造からなっている
が、説明の便宜上、インナロッド1と総称する。また、
インナロッド1はダウンザホールハンマを有するもので
もよい。尚、1cはインナカップリングである。また、
アウタロッド2は、上部にマスタカップリング2cを介
してクリーニングスイベル9(図8)に接続されてい
る。
【0011】このインナロッド1の略中央には、図4で
示すように軸線に沿って中央流路L1が形成されてい
る。また、インナビット3には、上記中央流路L1の延
長上に形成される連設路L2と、小径となって連設路L
2と連通しインナビット3の先端側または外壁側で開口
する口部L3とからなる先端流路が形成されている。
【0012】また、アウタロッド2とインナロッド1お
よびアウタビット4とインナビット3の間には径方向に
隙間が形成されて先端で環状に開口する環状流路L4が
形成されている。
【0013】次に、図1および図2に示すように、上記
アウタビット4の環状に形成された先端面には、多数の
チップ5が植設されている。このチップ5は、図示例の
場合にハイスピードタイプを用いているが、その他のル
ーフタイプ、ボタンタイプ、スパイクタイプ等、特にビ
ットのタイプは限定されない。
【0014】このアウタビット4の先端面には、チップ
5の間で、軸心を中心とした周方向に略等間隔で先端溝
6が形成されている。即ち、前記先端溝6は、断面が略
半円形状で直線状に延びる溝からなっており、図示例の
場合、周方向で等間隔に12個設けられている。この先
端溝6は、径方向の線分に対し内側から外側に向かって
アウタビット4の回転方向(a)へ所定角度分傾斜する
ように配置されている。
【0015】一方、アウタビット4の外壁面には、前記
先端溝6と連通し、軸線に対して先端から上方へ向かっ
てビットの回転方向に渦巻き状に傾斜する外周溝7が形
成されており、図示例では、アウタビット4の軸線に対
して略60°に傾斜している。
【0016】この外周溝7は断面が略直角三角形からな
って、上方から先端に向かって漸次幅広となり、側面か
ら見ると渦巻き状に湾曲しながら傾斜する溝からなって
おり、図示例の場合、周方向で等間隔に6個設けられて
いる。そして、該外周溝7は前記先端溝6の1つおきに
連通するように配置されている。
【0017】この外周溝7には、ビットの回転に対して
地層を切削可能なように、回転方向に対して後方となる
壁部にエッジ8が形成されている。このエッジ8は、摩
耗による切削機能低下を防止するため、焼き入れ等の硬
化処理を施してある。また、切削機能を重視する地層に
使用する場合には、外周溝7に超硬合金等の硬質部材を
装着してエッジ8とし、切削機能を向上させるようにし
てもよい。
【0018】上記構成からなっているので、図4に示す
ように、まず、正循環で行う場合は、加圧された水もし
くはエアなどの掘削流体をインナロッド1の中央流路L
1を通りインナビット3の連設路L2を介して口部L3
から先端側に掘削流体を吐出させながら掘削を行う。こ
れにより、インナビット3ないしアウタビット4の先端
およびアウタビット4の外壁側にスライムが発生する。
掘削流体とスライムは、従来は、図6に示したように、
環状流路L4を上昇し、あるいはアウタビット4乃至ア
ウタロッド2と孔壁Wとの隙間L5を上昇していた。
【0019】しかし、本実施例では、図4に示すよう
に、アウタビット4の外壁側で発生したスライムは、掘
削流体と共に外周溝7で形成される渦流で掘削方向(下
方)の先端内側へ導かれる。更に、先端溝6で形成され
る渦流は、上記掘削流体およびスライムを内側へ導くの
で、確実にロッド1、2間の環状流路L4に導いて排出
することができ、アウタビット4の外壁側から上方へ掘
削流体やスライムを上昇させることがない。
【0020】次に、逆循環で行う場合は、加圧された水
もしくはエアなどの掘削流体を環状流路L4を通して先
端側に吐出させながら掘削を行う。これにより、インナ
ビット3ないしアウタビット4の先端およびアウタビッ
ト4の外壁側にスライムが発生する。掘削流体とスライ
ムは、従来は、図6に示したように、環状流路L4を逆
流し、口部L3からインナビット13の連設路L2を介
してインナロッドの中央流路L1を上昇し、またアウタ
ビット14乃至アウタロッド12と孔壁Wとの隙間で形
成される外側流路L5を上昇していた。
【0021】しかし、本実施例では、図4に示すよう
に、アウタビット4の外壁側で発生したスライムは、前
述のように掘削流体と共に外周溝7および先端溝6の回
転で生じる渦流で外側から下方の先端内側へ導かれる。
従って、確実に、環状流路L4を逆流し、口部L3から
インナビット3の連設路L2を介してインナロッド1の
中央流路L1を上昇して排出することができ、この場合
もアウタビット4の外壁部から上方へ掘削流体やスライ
ムを上昇させることがない。なお、先端溝は上記実施例
のように旋回方向に傾斜して配置することが好ましい
が、この発明では、先端溝をアウタビットの先端面でそ
の径方向に延びる直線状の溝としてもよい。この場合で
あっても、前記外周溝によって生じた渦流で掘削流体と
共にスライムを内径側にガイドすることができる。
【0022】
【発明の効果】この発明は上記構成からなっているの
で、掘削流体とスライムがアウタロッド乃至アウタビッ
トの外壁側と孔壁との間に回り込み上昇することがない
ので次のような効果を奏することができる。 (1)孔内にスライムが残留することがないので、ロッ
ドの抑留事故等の孔内トラブルを防ぐことができる。 (2)掘削流体の外回りによる逸水等の切削障害を防止
することができる。 (3)孔壁がへこむ穴ふけが防止されることにより、セ
メントやグラベルの充填、注入を効率的に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アウタビットの一部を破断した側面図である。
【図2】アウタビットの先端面を示す平面図である。
【図3】逆循環用インナビットの側面図である。
【図4】本実施例の掘削流体とスライムの流れと孔壁を
示す説明図である。
【図5】従来のアウタビットの一部を破断した側面図で
ある。
【図6】従来の掘削流体とスライムの流れと孔壁を示す
説明図である。
【図7】二重管構造を示す断面図である。
【図8】クリーニングスイベルとの連結を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 インナロッド 2 アウタロッド 3 インナビット 4 アウタロッド 5 チップ 6 先端溝 7 外周溝 8 エッジ L1 中央流路 L2 連設路 L3 口部 L4 環状流路 W 孔壁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二重管の先端にそれぞれインナビットと
    アウタビットを備え、内管の略中央には軸線に沿って中
    央流路が形成され、インナビットには上記中央流路と連
    通して掘削流体を出入可能な先端流路が形成され、外管
    と内管、アウタビットとインナビットの間には隙間が形
    成されて一連の環状流路が形成されており、該アウタビ
    ットの先端面と外壁面にそれぞれ溝が形成されて、掘削
    時に先端面または外壁面側に発生したスライムを掘削流
    体と共に排出させる二重管掘削ビットにおいて、 アウタビットの外壁面に溝が形成されており、該溝が先
    端面に形成される先端溝と連通し、軸線に対して先端か
    ら上方へ向かってビットの回転方向に傾斜してなること
    を特徴とした二重管掘削ビット。
  2. 【請求項2】 二重管の先端にそれぞれインナビットと
    アウタビットを備え、内管の略中央には軸線に沿って中
    央流路が形成され、インナビットには上記中央流路と連
    通して掘削流体を出入可能な先端流路が形成され、外管
    と内管、アウタビットとインナビットの間には隙間が形
    成されて一連の環状流路が形成されており、該アウタビ
    ットの先端面と外壁面にそれぞれ溝が形成されて、掘削
    時に先端面または外壁面側に発生したスライムを掘削流
    体と共に排出させる二重管掘削ビットにおいて、 アウタビットの先端面に、径方向に対し内側から外側に
    向かってビットの回転方向に傾斜する先端溝を設け、 外壁面に前記先端溝と連通し、軸線に対して先端から上
    方へ向かってビットの回転方向に傾斜する外周溝とが形
    成されており、 ビットの先端面及び外壁面で発生するスライムを内径側
    にガイドしてなることを特徴とする二重管掘削ビット。
  3. 【請求項3】 外周溝に、ビットの回転に対して地層を
    切削可能な形状のエッジが形成されており、該エッジに
    硬化処理を施し、または該エッジを硬質部材で形成して
    なることを特徴とする請求項1または2に記載の二重管
    掘削ビット。
  4. 【請求項4】 二重管の先端にそれぞれインナビットと
    アウタビットを備え、内管の略中央には軸線に沿って中
    央流路が形成され、インナビットには上記中央流路と連
    通して掘削流体を出入可能な先端流路が形成され、外管
    と内管、アウタビットとインナビットの間には隙間が形
    成されて一連の環状流路が形成されており、該アウタビ
    ットの先端面と外壁面にそれぞれ溝が形成されて、掘削
    時に先端面または外壁面側に発生したスライムを掘削流
    体と共に排出させる二重管掘削ビットの排出制御方法に
    おいて、 アウタビットの先端面に先端溝を設け、外壁面に前記先
    端溝と連通し、軸線に対して先端から上方へ向かってビ
    ットの回転方向に傾斜する外周溝を設け、 アウタビットの外壁面及び先端面で発生するスライムを
    掘削流体と共に先端内側へガイドしてアウタビットの外
    壁面から上方へ回り込まないようにし、 中央流路と先端流路から掘削流体を吐出する場合は、掘
    削流体とスライムを環状流路に導入し、環状流路から掘
    削流体を吐出する場合は、掘削流体とスライムを先端流
    路から中央流路へ導入して排出してなることを特徴とす
    る二重管掘削ビットの排出制御方法。
  5. 【請求項5】 アウタビットの先端面に、径方向に対し
    内側から外側に向かってビットの回転方向に傾斜する先
    端溝を設け、外壁面に前記先端溝と連通し、軸線に対し
    て先端から上方へ向かってビットの回転方向に傾斜する
    外周溝を設け、 アウタビットの外壁面及び先端面で発生するスライムを
    掘削流体と共に先端内側へガイドしてアウタビットの外
    壁面から上方へ回り込まないようにし、 中央流路と先端流路から掘削流体を吐出する場合は、掘
    削流体とスライムを環状流路に導入し、環状流路から掘
    削流体を吐出する場合は、掘削流体とスライムを先端流
    路から中央流路へ導入して排出してなることを特徴とす
    る二重管掘削ビットの排出制御方法。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008019688A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Tanigaki Kenko:Kk 二重管掘削装置およびその工法
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