液压扩孔钻头的制作方法

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本发明属于巷道支护的技术领域，具体涉及一种液压扩孔钻头。


背景技术：
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煤矿巷道使用锚杆钻机钻孔时，锚杆钻机使用普通钻头钻出的孔径一致，当采用树脂锚杆支护时，在煤的硬度小、煤质松软的情况下，锚固剂不能很好的与孔壁粘结，导致锚固剂与孔壁之间粘结强度差，在长时间锚杆锚固力的作用下，会导致锚固剂与孔壁分离，从而使锚杆失去支护作用，尤其是当孔壁表面煤粉没有冲洗干净时,会在锚固剂和孔壁之间形成一层隔离的煤粉层，从而大大降低了锚固剂与孔壁之间粘结强度，也大大地增加了煤矿井下工人生产的危险性。
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现有的扩孔钻头存在当水流小时，剥落煤粉颗粒不易完全冲洗干净，会使扩孔刀具回收时卡住不易回收，钻孔扩孔连续性差，导致钻扩孔作业效率变低的问题。


技术实现要素：
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本发明为了解决上述问题，提供了一种液压扩孔钻头，该扩孔钻头的扩孔刀具和推移部件在水压力较小、水流小正常钻孔时一直在扩孔钻头内部，不受外部剥落煤粉颗粒影响。在增大水压后，钻头内部推移部件工型中空柱塞对带有扩孔刀具的扇形刚盘一个向前的推力，使扇形刚盘从钻头内部向两侧逐渐伸展，其上的扩孔刀具也一起伸出钻头内部，但扇形刚盘仍有一部分在钻头内部，即钻头外壁仍然是密封的(见图3)，保证了煤粉不会进入钻头内部卡住内部的推移部件，并且扩孔时水压大，水流也大，煤粉更容易从钻孔中冲洗出去，又进一步防止了扩孔刀具不易回收事故的发生。
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通过增大水压使扩孔部件伸展来进行扩孔，扩出的孔形似两头窄中间宽的花瓶，具体见图9所示。所扩出的孔改变了一般圆柱钻孔孔径一致时锚杆在支护中受力弱的情况，提高了锚杆的锚固作用，有效地避免了锚杆与孔壁之间的滑移失稳。
附图说明：
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图1是液压扩孔钻头的钻孔阶段示意图
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图2是液压扩孔钻头的增压准备扩孔阶段时钻头内部部件的示意图，是由图1阶段通过增加水压使工型中空柱塞底盘挤压弹簧球并移动到弹簧球上部得到的。
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图3是液压扩孔钻头的扩孔阶段示意图，是在图2水压基础上稍微加压推动工型中空柱塞，使工型中空柱塞推开两侧扇形刚盘进行扩孔作业
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图4是图1中标示的a-a刨面图示意图，方向为由右向左刨面。
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图5是图1中标示的b处放大图示意图。
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图6是图1中标示的c-c刨面图示意图，该刨面图只表示了液压扩孔钻头内壁在c-c处的刨面，并未对图1中c-c处的工型中空柱塞底盘做刨面。
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图7是部件7俯视图，部件7即工型中空柱塞。
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图8是部件7左视图，部件7即工型中空柱塞。其主视图可在图1中观看。
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图9是钻孔扩孔效果图。
具体实施方式：
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如图1所示，在正常钻孔时，钻杆通过扩孔钻头的螺纹10连接，水压只需满足给钻头降温和排出切割下来的煤粉，因此水压一般较低，低压水通过工型中空柱塞中部圆孔6进入钻头内部前端，此时钻头两侧的扇形刚盘4由于弹簧5的作用会在钻头内部，工型中空柱塞7下部带4个齿的刚盘底座在弹簧球8的下方，弹簧球8具体结构见图5(弹簧球8是一种带圆环的钢球底部链接弹簧的结构，在水压较小正常钻孔时，钢球的部分球体能够被弹簧弹出内壁以阻挡工型中空柱塞向上运动)，刚盘底座下方有钢环阻挡9，防止工型中空柱塞7下滑。低压水通过工型中空柱塞中部圆孔6进入钻头内部前端后，最终会通过出水孔3流出，正常钻孔时使用钻头前端的钻孔刀具2切割钻孔。此时钻头处于图1钻孔阶段。
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当钻孔钻出一定距离准备扩孔时，需要加大水压，此时工型中空柱塞7的刚盘底座由于受到水压力作用会有向上运动的趋势，并且会挤压弹簧球8，当水压增大到一定值时，弹簧球8会被压入内壁，而工型中空柱塞7就会猛然向上运动并接触到扇形刚盘4，此时钻孔人员会感受到钻机会轻微震动一下，并可能听到金属撞击的声音，这就说明水压已经达到能够扩孔的初始压力。此时钻头处于图2所示的增压准备扩孔阶段。
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扩孔的初始压力只是克服弹簧球阻力的水压力，一般也比较小，仅仅稍微大于正常钻孔时的水压力(也可以将实际中生产出的液压扩孔钻头通过试验测试，把扇形刚盘4开始张开的水压力作为扩孔的初始水压力，这样在施工时只要外部增压泵的水压表数值大于该初始水压力，就能保证扇形刚盘4已经张开，并进行扩孔)，扩孔时只需要再稍微增大水压(条件允许也可以大幅增大水压)克服扇形刚盘间的弹簧5拉力(弹簧5的弹性系数不易太大，因为煤矿扩孔钻头一般不大，所以扇形刚盘更小，质量更轻，所以弹簧需要的拉力也就更小)。稍微增大水压，增加工型中空柱塞7对扇形刚盘4的推力，使工型中空柱塞7继续向前运动，推动扇形刚盘4逐渐伸展，连带着其上的扩孔刀具1开始伸出切割扩孔，当工型中空柱塞7钢板底座上部接触到上方的钢环9时，扇形刚盘不再伸展。此时钻头处于图3所示的扩孔阶段。
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最终的扩孔效果如图9所示。
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当扩孔结束准备拔出钻头时降低水压力，如图9左边扩孔钻头所示，在扩孔钻头从右向左退出过程中，扇形刚盘4经过孔径由宽变窄的地方(刚开始扩孔时孔径由窄变宽的那一段)时，孔内该处煤壁会给张开的扇形刚盘4外侧直线的一边处一个反力使扇形刚盘4回缩，并且扇形刚盘4在钻头内部弹簧5拉力作用下也会回缩(即使该弹簧5弹性系数小，但是由于此时水压小，所以能拉回扇形刚盘4)，推动工型中空柱塞7向后运动，最终扇形刚盘4和工型中空柱塞7回到图2所示位置，使钻头能轻松回收。钻头回收后取下钻头，用金属杆按下弹簧球8，使工型中空柱塞7底盘回到图1所示位置。
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至此，钻孔、扩孔、回收工作就全部完成。
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有益效果：
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与现有技术相比，本发明具有操作简单方便、体积较小、质量轻、并且能通过增压泵压力表显示的压力来保证扩孔刀具正在扩孔，技术可靠，形象具体，扩孔稳定，并且扩孔
刀具的推移部件工型中空柱塞在钻头内部，不受剥落的煤粉颗粒影响，扩孔刀具易回收，提高了每次钻扩孔过程的连续性和所有钻扩孔作业的整体效率，大大提高了锚杆锚固力，提高了锚固的稳定性和牢固性，极大地提高了工人在井下生产作业的安全性。