专利名称：高效螺旋通水钻杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在煤层中钻孔的工具，特别是一种高效螺旋通水钻杆。
背景技术：
在煤矿生产过程中，为了防止发生煤与瓦斯突出事故，在掘进之前需 要在煤层中打释放孔将煤层中的瓦斯释放出来以消除煤层应力。现煤矿上 打孔所用的钻杆均为普通螺旋钻杆，普通螺旋钻杆具有若干个通过插接定 位连为一体的钻杆单元，每个钻杆单元具有钻杆芯、螺旋体、四方杆、固 定于四方杆上的挡圈、与挡圈配合的横销、对横销限位支撑的螺旋弹簧(弹 簧体)。即使改成对横销限位支撑的螺旋弹簧形式的通水钻杆,所述的螺 旋弹簧会使煤尘堵塞钻杆，导致钻杆通水难、通气难，而且横销不能自如 压下、弹出，造成钻杆失效，影响矿上生产。再者，普通螺旋钻杆打硬煤 时钻进效率低，打软煤时易出现塌孔、卡钻现象，使钻杆丢在煤层中，增
加掘进成本o
发明内容
本发明的目的在于克服已有普通螺旋钻杆存在的不足，提供一种高效 螺旋通水钻杆，它不易堵塞，能有效地降低塌孔和卡钻以及丢钻杆现象的 发生，有效的改善工人作业环境，并且适用范围广，钻进效率高，从而降
低掘进成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下
一种高效螺旋通水钻杆，具有若干个钻杆单元，每个钻杆单元具有钻 杆芯、固定于钻杆芯上的螺旋体、与钻杆芯固定连接的四方杆、固定于四 方杆上的挡圈、与挡圈配合的横销、对横销限位支撑实现相邻两个钻杆单元的插接定位使其连为一体的弹簧体，相邻两个钻杆单元的插接结构是， 上一个钻杆单元的钻杆芯内连接孔由与其相邻的下一个钻杆单元的四方杆 插入，并通过横销从挡圈中伸出的伸出端与钻杆芯内壁上的限位孔的配合 而连为一体，四方杆和钻杆芯都带有通水通气孔，二者的通水通气孔相连 通，其技术方案是上述每个钻杆单元的弹簧体具有套装卡在该钻杆单元的 四方杆的端部通水通气孔内的圆筒状连接体、与该连接体连为一体卡在所 述四方杆的端部槽内的弯把、与该连接体连为一体在所述四方杆的通水通 气孔内倾斜的片弹簧，该片弹簧的尾部向上弯折始终顶住所述四方杆上的 横销的底端面。
上述技术方案中，每个钻杆单元的四方杆前端的外侧面最好带有环形
凹槽，该环形凹槽内套装有第一o形密封圈。上述每个钻杆单元的四方杆
的通水通气孔内，在横销与挡圈之间的结合处横销的轴肩上最好安装有防
止其结合处漏水的第二 o形密封圈。上述每个钻杆单元最好还具有在相邻
两个钻杆单元插接时将该钻杆单元的钻杆芯与下一个钻杆单元的四方杆连
接的卡销；每个钻杆单元的钻杆芯，在其与下一个钻杆单元的四方杆连接 的连接端具有上述卡销穿过的两个定位孔，这两个定位孔位于钻杆芯的相 邻的两个侧面上，每个钻杆单元的四方杆具有上述卡销7穿过的凹槽，卡 销穿过所述的两个定位孔和凹槽而将相邻的两个钻杆单元再次连接定位。 上述片弹簧最好向所述通水通气孔的中心区域倾斜，片弹簧最好呈"、" 状(对勾状)。
本发明的弹簧体安装在四方杆内，其弯把卡在四方杆端部槽内，确保 其与旋转中的钻杆芯相对位置不变。由于弹簧体的圆筒状连接体的通孔(以 及片弹簧)与水流方向一致(顺着通水的方向)，即使有煤尘和小的石粒 也不会堵塞，从根本上解决了通水难、通气难的问题。由于增加了钻杆的 通水性和通气性，所以打硬煤时就能通水软化煤层，打软煤时就能通气释 放瓦斯，大幅度提高了钻进深度。同时片弹簧的尾部向上弯折始终顶住所 述四方杆上的横销的底端面，确保相邻两个钻杆单元插接时，横销自动压 下、弹出，使用非常方便，它可靠性增强，能有效地降低塌孔和卡钻以及丢钻杆(钻杆单元)现象的发生。再者，本发明由于钻杆的通水性和通气 性得以改善，钻杆在通水的情况下适用于较硬的煤层湿法通水钻进，从而 软化煤体，提高了钻进效率，延长了钻头的使用寿命，降低了煤尘，改善 了工人作业环境；在通压縮空气的情况下钻进较软的煤层，加强排屑，提 高了钻进效率，能有效地预防塌孔和卡钻现象的发生；该钻杆也完全可以 像普通螺旋钻杆一样，采用螺旋式干法钻进工艺打软煤层。其适用性更强， 适用范围广。适用于各种地质煤层探地质构造、煤厚、探放水、抽放瓦斯、 煤体注水、卸防压力孔等。
还有，相邻两个钻杆单元在插接后，具有弹性性能的第一O形密封圈 位于四方杆与钻杆芯内连接孔之间而将二者之间的缝隙密封住，第二 O形 密封圈将挡圈处有可能漏水的缝隙封住，确保了钻杆在通水、通气的情况 下不漏水、不漏气。更能确保本发明适用范围广。
再有，卡销插在四方杆和钻杆芯之间，插接方便，在打完孔退钻杆时 起连接作用，因为只需插一个孔，所以增大了连接强度，比U型卡子插接 更方便，卡销与横销组成双保险能有效预防丢钻杆(钻杆单元)现象的发 生。由于增加了钻杆单元之间的连接，使钻进深度更长。
经试验，采用本发明这种结构的钻杆比干打的钻杆工作效率提高近一 倍，且大大降低了塌孔和卡钻以及丢钻杆(钻杆单元)现象的发生。并且 使煤矿降低了煤层突出的事故率，降低了防突的成本，从而降低了掘进成 本。
图l为本发明的结构示意图。
图2为本发明中四方杆、挡圈、横销、弹簧体相连接的结构示意图。
图3为图1中A向的局部视图。
图4为图1中沿B-B线的剖视图。
具体实施例方式
如图l、图2、图3、图4所示，本发明具有若干个(比如一个或者两个 或者多个)钻杆单元，每个钻杆单元具有钻杆芯8、固定于钻杆芯上的螺旋体9、与钻杆芯固定连接的四方杆5 (四方杆插入钻杆芯内连接孔可以通 过热压与之固定连接)、固定于四方杆上的挡圈4、与挡圈配合的横销3、 对横销限位支撑实现相邻两个钻杆单元的插接定位使其连为一体的弹簧体 2。四方杆和钻杆芯都带有(轴向的)通水通气孔，二者的通水通气孔相 连通。钻杆芯8缠绕上螺旋体9以形成导煤槽，便于钻进时煤粉的导出。横 销可以为变截面的圆柱体形，呈"T"形结构，横销的销体与挡圈的孔(间 隙)配合，横销的销头在四方杆的通水通气孔内并由挡圈或者四方杆的通 水通气孔壁上限位。当钻杆单元在两个或者两个以上使用时，相邻两个钻 杆单元的插接结构是，上一个钻杆单元的钻杆芯内连接孔由与其相邻的下 一个钻杆单元的四方杆插入、并通过横销从挡圈(的孔)中伸出的伸出端 与钻杆芯内壁上的限位孔的配合而连为一体(钻杆芯内壁在与横销3的相 对应位置具有限位孔)。在插接过程中橫销先受压进入挡圈的孔内并迫使 弹簧体(对本发明而言是弹簧体的下述片弹簧)受压，之后横销借助弹簧 体的弹力作用其从挡圈中伸出的伸出端进入钻杆芯内壁上的限位孔内，即 横销压下后能自动弹出，弹簧体复位，从而实现相邻两个钻杆单元的插接 定位及锁定，使其连为一体。相邻两个钻杆单元在插接后需拆开时，应在 外面从钻杆芯内壁上的限位孔将横销压下，此为已有技术。上述每个钻杆 单元的弹簧体2具有套装卡在该钻杆单元的四方杆的端部通水通气孔内的 圆筒状连接体22、与该连接体连为一体卡在所述四方杆的端部槽(开口槽) 内的弯把23、与该连接体连为一体在所述四方杆的通水通气孔内倾斜的片 弹簧21,该片弹簧21的尾部向上弯折始终顶住所述四方杆上的横销3的底 端面(即横销的销头的底端面或者下端面)。上述片弹簧21向所述通水通 气孔的中心区域倾斜，片弹簧呈"^"状(对勾状)。弹簧体2由弹簧钢片 制成，连接体、弯把、片弹簧为一体结构。弯把可以为片状。上述四方杆 的端部槽可以上下(或者左右)贯通，为两段，便于卡(装)弯把时选择 使用。
如图l、图2所示，上述每个钻杆单元的四方杆前端的外侧面带有环形 凹槽，该环形凹槽内套装有第一O形(橡胶)密封圈l。上述每个钻杆单元的四方杆的通水通气孔内，在横销3与挡圈4之间的结合处横销3的轴肩 上安装有防止其结合处漏水的第二O形(橡胶)密封圈6 (即横销在其轴 肩位置套装有第二O形密封圈)。
如图2、图4所示，上述每个钻杆单元还具有在相邻两个钻杆单元插 接时将该钻杆单元的钻杆芯8与下一个钻杆单元的四方杆5连接的卡销7; 每个钻杆单元的钻杆芯，在其与下一个钻杆单元的四方杆连接的连接端具
有上述卡销7穿过的两个定位孔，这两个定位孔位于钻杆芯的相邻的两个 侧面上，每个钻杆单元的四方杆5具有上述卡销7穿过的凹槽51，卡销7 穿过所述的两个定位孔和凹槽51而将相邻的两个钻杆单元再次连接定 位。卡销的拔出端呈弯曲状搭在所述的钻杆芯相邻的两个侧面的交界处。
权利要求
1. 一种高效螺旋通水钻杆，具有若干个钻杆单元，每个钻杆单元具有钻杆芯、固定于钻杆芯上的螺旋体、与钻杆芯固定连接的四方杆、固定于四方杆上的挡圈、与挡圈配合的横销、对横销限位支撑实现相邻两个钻杆单元的插接定位使其连为一体的弹簧体，相邻两个钻杆单元的插接结构是，上一个钻杆单元的钻杆芯内连接孔由与其相邻的下一个钻杆单元的四方杆插入，并通过横销从挡圈中伸出的伸出端与钻杆芯内壁上的限位孔的配合而连为一体，四方杆和钻杆芯都带有通水通气孔，二者的通水通气孔相连通，其特征在于上述每个钻杆单元的弹簧体(2)具有套装卡在该钻杆单元的四方杆的端部通水通气孔内的圆筒状连接体(22)、与该连接体连为一体卡在所述四方杆的端部槽内的弯把(23)、与该连接体连为一体在所述四方杆的通水通气孔内倾斜的片弹簧(21)，该片弹簧(21)的尾部向上弯折始终顶住所述四方杆上的横销(3)的底端面。
2、 根据权利要求l所述的钻杆，其特征在于上述每个钻杆单元的四方 杆前端的外侧面带有环形凹槽，该环形凹槽内套装有第一O形密封圈(1)。
3、 根据权利要求l所述的钻杆，其特征在于上述每个钻杆单元的四方 杆的通水通气孔内，在横销与挡圈之间的结合处横销(3)的轴肩上安装 有防止其结合处漏水的第二O形密封圈(6)。
4、 根据权利要求l所述的钻杆，其特征在于上述每个钻杆单元还具有 在相邻两个钻杆单元插接时将该钻杆单元的钻杆芯(8)与下一个钻杆单 元的四方杆(5)连接的卡销(7);每个钻杆单元的钻杆芯，在其与下一 个钻杆单元的四方杆连接的连接端具有上述卡销(7)穿过的两个定位孔， 这两个定位孔位于钻杆芯的相邻的两个侧面上，每个钻杆单元的四方杆(5)具有上述卡销(7)穿过的凹槽(51)，卡销(7)穿过所述的两个定 位孔和凹槽(51)而将相邻的两个钻杆单元再次连接定位。
5、根据权利要求1所述的钻杆，其特征在于上述片弹簧(21)向所述 通水通气孔的中心区域倾斜，片弹簧呈"、"状。
全文摘要
一种高效螺旋通水钻杆，具有若干个钻杆单元，每个钻杆单元具有钻杆芯、螺旋体、四方杆、挡圈、横销、对横销限位支撑实现相邻两个钻杆单元的插接定位使其连为一体的弹簧体。上述每个钻杆单元的弹簧体具有套装卡在该钻杆单元的四方杆的端部通水通气孔内的圆筒状连接体、与该连接体连为一体卡在所述四方杆的端部槽内的弯把、与该连接体连为一体在所述四方杆的通水通气孔内倾斜的片弹簧，该片弹簧的尾部向上弯折始终顶住所述四方杆上的横销的底端面。它不易堵塞，解决了钻杆通水难、通气难的问题，能有效地降低塌孔和卡钻以及丢钻杆现象的发生，降低煤尘，有效的改善了工人作业环境。并且适用范围广，钻进效率高，从而降低了掘进成本。
文档编号E21B17/22GK101294481SQ20081005502
公开日2008年10月29日 申请日期2008年6月3日 优先权日2008年6月3日
发明者刘占宏, 刘水东, 吴华亮, 张素景, 张跃普, 赵盘胜 申请人:河北冀凯实业集团有限公司;石家庄中煤装备制造有限公司