一种新型煤矿钻头结构的制作方法

本实用新型属于钻孔设备技术领域，具体涉及一种新型煤矿钻头结构。

背景技术：

目前，在煤矿瓦斯抽采钻孔时，使用的钻头结构仅有一级刀头，且其钻杆为圆柱光杆形钻杆或三棱钻杆，其优点在于，结构简单、制造方便、成本低，能够适用于煤矿开采中大部分场合，但其在松软煤层中钻孔时，由于单次钻孔直径比较大，对钻孔圆周部位产生较大振动，易导致松软煤层塌陷，从而抱紧钻头和其后端的钻杆，而由于圆柱光杆形钻杆能够传递动力，但其排屑能力不强，致使钻孔时和煤层塌陷产生的煤屑不能及时排出。而三棱钻杆具有排屑能力，但其在排屑过程中，对钻孔的周围产生较大的扰动，易导致松软煤层塌陷，塌陷的煤屑随着三棱钻杆的扰动，引起更大范围和幅度的塌陷，从而导致钻杆被塌陷的煤屑整体抱住，因此，当钻孔深度较深时，不能及时排出的煤屑将导致钻头结构彻底抱死，而抱死的钻头结构一时无法取出，一方面浪费资源，另一方面存在一定安全隐患，影响后续的采煤工作。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种新型煤矿钻头结构。

基于上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

一种新型煤矿钻头结构，包括钻头和与钻头尾端相连接的钻杆，所述钻头包括从头至尾依次相连的一级钻头、二级钻头和三级钻头，所述一级钻头至三级钻头中的每级钻头均包括相应的钻头本体、设置于钻头本体前端的数个刀头和开设于钻头本体上的通风孔，所述三级钻头的钻头本体的尾端还设置有数个反向的刀头。

所述一级钻头至三级钻头的钻头本体为多级变径，且钻头本体呈空心圆筒状，所述一级钻头和三级钻头的尾端上的数个刀头的方向均与钻头本体的中心线相互平行；所述二级钻头和三级钻头的钻头本体的前端的数个刀头从刀头尾端向其前端均向右倾斜设置，倾斜角度为5-10°。

所述二级钻头上的数个刀头的倾斜角度为5°；三级钻头的钻头本体的前端的数个刀头的倾斜角度为10°。

所述通风孔为向其相应的钻头本体的前端倾斜的外扩口式通风孔。

所述每级钻头的钻头本体前端的刀头和通风孔均设为3个，一级钻头上的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心位置，二级钻头上的对应的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心向右偏移5mm的位置，三级钻头上的对应的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心向右偏移10mm的位置。

所述一级钻头与二级钻头之间、二级钻头与三级钻头之间均为圆角连接。

所述钻杆表面设置呈双螺纹结构，双螺纹结构分别为向右旋的螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ，螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ间隔设置。

所述螺旋片Ⅰ的横截面呈梯形结构，螺旋片Ⅱ的横截面呈三角形结构。

所述螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ的节距均为100mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型结构简单、经济实用，将钻头加工成三级，且每级钻头上设正向的刀头，使得能够保证煤层中钻进时有足够的切削力，最大扭矩60KN·m，在钻进过程中钻头（含刀头）不会存在磨损、损毁或严重变形的现象，延长了使用寿命，且三级钻头的尾端设反向刀头，便于用于卡钻或退钻时，钻头结构也有足够的切削力，解决了之前的钻头结构钻孔时存在抱死、卡钻等技术问题；

2、钻杆表面加工成间隔设置的螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ，加强了钻杆自身的强度和排屑能力，加大了钻进深度，解决了松软煤层钻进过程中的钻杆折断或弯曲变形的现象。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为钻头的局部结构示意图；

图3为钻杆的局部放大图；

其中：1、一级钻头；2、二级钻头；3、三级钻头；4-1、螺旋片Ⅰ；4-2、螺旋片Ⅱ；5、通风孔；6、钻杆。

具体实施方式

一种新型煤矿钻头结构，如图1-3所示，包括钻头和与钻头尾端螺纹连接的钻杆6，所述钻头包括从头至尾依次相连的一级钻头1、二级钻头2和三级钻头3，一级钻头1与二级钻头2之间、二级钻头2与三级钻头3之间均为圆角连接，所述一级钻头1至三级钻头3中的每级钻头均包括相应的呈空心圆筒状的钻头本体、均匀分布于钻头本体前端圆周上的3个刀头和开设于钻头本体上的通风孔5，一级钻头1至三级钻头3的钻头本体为多级变径结构，所述三级钻头3的钻头本体的尾端还均匀设置有3个反向的刀头，所述一级钻头1和三级钻头3的尾端上的刀头的方向均与钻头本体的中心线相互平行；二级钻头2和三级钻头3的钻头本体的前端的3个刀头从刀头尾端向其前端均向右倾斜设置， 二级钻头2上的3个刀头的倾斜角度为5°（也即钻头本体的中心线与刀头的空间夹角）；三级钻头3的钻头本体的前端的3个刀头的倾斜角度为10°，通风孔5为向其相应的钻头本体的前端倾斜的外扩口式通风孔5（也即从钻头本体中心至其外表面呈向外增大的圆锥形），一级钻头1上的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心位置，二级钻头2上的对应的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心向右偏移5mm的位置，三级钻头3上的对应的3个通风孔分别设置于其上相邻的两刀头之间的中心向右偏移10mm的位置。所述钻杆6表面设置呈双螺纹结构，双螺纹结构分别为向右旋的螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2，螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2间隔设置，所述螺旋片Ⅰ4-1的横截面呈上窄下宽的梯形结构，螺旋片Ⅱ4-2的横截面呈三角形结构（也即整体呈三棱柱结构），所述螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2的节距均为100mm。

具体结构尺寸举例如下：

一级钻头1：钻头本体外径可为25mm、内径可为15mm；位于钻头本体内部的通风孔的直径可为5mm，位于钻头本体外部（也即外表面）的通风孔直径可为8mm；

二级钻头2：钻头本体外径可为35mm，内径为20mm；三个刀头整体向右倾斜5°；位于钻头本体内部的通风孔的直径可为4mm，位于钻头本体外部（也即外表面）的通风孔直径可为6mm；

三级钻头3：钻头本体外径可为45mm，内径可为25mm；钻头本体的前端的3个刀头整体向右倾斜10°；位于钻头本体内部的通风孔的直径可为4mm，位于钻头本体外部（也即外表面）的通风孔直径可为6mm；上述通风孔也可设计成尺寸一致的。

本实用新型结构简单、经济实用，将钻头加工成三级，且每级钻头上设正向的刀头，使得能够保证煤层中钻进时有足够的切削力，最大扭矩60KN·m，在钻进过程中钻头（含刀头）不会存在磨损、损毁或严重变形的现象，延长了使用寿命，且三级钻头3的尾端设反向刀头，便于用于卡钻或退钻时，钻头结构也有足够的切削力，解决了之前的钻头结构钻孔时，存在抱死、卡钻的技术问题；钻杆6表面加工成间隔设置的螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2，加强了钻杆6自身的强度和排屑能力，加大了钻进深度，解决了钻杆6折断或弯曲变形的现象。