带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头的制作方法

1.本发明涉及反井扩孔钻头技术领域。具体地说是带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头。


背景技术：

2.反井扩孔钻头通常是用于竖井的掘进，掘进过程中产生的岩渣在重力作用下落到下方的巷道内。现有技术中尚没有将反井扩孔钻头用于水平井的掘进，而对于地铁的联络通道来说，由于距离较短，再加上地铁隧道空间有限，无法利用盾构机进行掘进，反井钻井可以充分利用联络通道两端的隧道进行施工，但扩孔时破碎岩渣掉落下侧，岩渣不能及时转移至后方，需要开发一种把岩渣收集并输送至后方的水平扩孔钻头。


技术实现要素：

3.为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够进行水平井掘进的带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头。
4.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
5.带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，在水平反井扩孔钻头上安装有扒渣排渣机构，扒渣排渣机构包括岩渣收集通道、径向岩渣导向通道和轴向岩渣排出通道，所述岩渣收集通道的进渣口朝向所述扩孔钻头的旋转方向，所述岩渣收集通道的出渣口与所述径向岩渣导向通道的进渣口连通，所述径向岩渣导向通道的出渣口与所述轴向岩渣排出通道的进渣口连通，所述轴向岩渣排出通道的出渣口背离所述水平反井扩孔钻头的钻进方向；所述岩渣收集通道邻近所述扩孔钻头的周向边沿设置，所述径向岩渣导向通道沿所述扩孔钻头的径向设置，所述轴向岩渣排出通道沿所述扩孔钻头的中心轴方向设置。
6.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述扩孔钻头包括刀盘和破岩滚刀，所述破岩滚刀安装在所述刀盘的正面，所述刀盘的正面朝向所述水平反井扩孔钻头的钻进方向，所述刀盘的周向边沿至少具有一个排渣豁口，所述岩渣收集通道位于所述刀盘的周向边沿，并且所述岩渣收集通道的进渣口与所述排渣豁口连通；所述径向岩渣导向通道和所述轴向岩渣排出通道分别位于所述刀盘的背面。
7.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述刀盘包括相互平行的上面板和下面板，所述上面板与所述下面板之间固定连接，所述上面板为所述刀盘的正面，所述下面板为所述刀盘的背面；在所述下面板上安装有倾斜导渣板，所述倾斜导渣板自所述下面板向着所述上面板方向延伸，所述倾斜导渣板板面偏离垂直于所述下面板板面的方向且向着所述扩孔钻头的旋转方向倾斜，所述倾斜导渣板板面与所述下面板之间形成所述岩渣收集通道的进渣口；所述破岩滚刀安装在所述上面板上。
8.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述岩渣收集通道的出渣口开设在所述下面板上，所述岩渣收集通道的出渣口与所述岩渣收集通道的进渣口之间的通道为所述岩渣收集通道。
9.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述倾斜导渣板突出所述上面板的边沿上安装有扒渣爪，所述扒渣爪与所述破岩滚刀沿钻进方向的工作面平齐；所述扒渣爪螺栓安装在所述倾斜导渣板上，所述扒渣爪磨损后可以快速更换。
10.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，在所述倾斜导渣板背离所述岩渣收集通道的进渣口的一侧安装有支撑肋板，并且所述支撑肋板与所述上面板固定连接；在所述岩渣收集通道的进渣口临近所述刀盘周向边沿处也安装有所述扒渣爪，并且所述扒渣爪与所述刀盘周向旋转工作面平齐或凸出所述刀盘周向旋转工作面。
11.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，在所述下面板背离所述上面板的侧面上安装有具有所述径向岩渣导向通道的导渣管道，所述导渣管道沿所述扩孔钻头的径向安装设置；在所述下面板背离所述上面板的侧面上还安装有具有所述轴向岩渣排出通道的排渣管，所述排渣管沿所述扩孔钻头的中心轴方向并且一端固定安装在所述下面板上，在所述排渣管内固定安装有螺旋节，所述螺旋节与所述排渣管内壁之间的空间为所述轴向岩渣排出通道；所述轴向岩渣排出通道的进渣口开设在所述排渣管邻近所述下面板一端的侧壁上，所述导渣管道邻近所述排渣管的一端与所述排渣管固定连接。
12.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述排渣豁口、所述岩渣收集通道和所述导渣管道均为两个，并且两个所述排渣豁口之间、两个所述岩渣收集通道之间、以及两个所述导渣管道之间关于所述刀盘中心对称；每个所述导渣管道的一端分别与不同的所述岩渣收集通道的所述出渣口连通，每个所述导渣管道的另一端从两个相对的方向分别与所述排渣管同一端连通；所述排渣管内具有v形隔板，所述v形隔板的v形开口端朝向所述下面板并与所述下面板固定连接，两个所述导渣管道与所述排渣管之间的连通进渣口分别位于所述v形隔板的两侧，所述径向岩渣导向通道和所述轴向岩渣排出通道通过所述连通进渣口连通。
13.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述刀盘还包括位于所述上面板与所述下面板之间的外围板和内围板，所述岩渣收集通道的进渣口位于所述外围板和所述内围板之间；所述外围板的上端面与所述上面板边沿固定连接，所述外围板的下端面与所述下面板边沿固定连接；所述上面板的中心和所述下面板的中心分别开设有钻杆安装孔，所述内围板的上端面与所述上面板固定连接、所述内围板的下端面与所述下面板固定连接；沿所述上面板或所述下面板的径向：所述内围板位于所述钻杆安装孔与所述外围板之间。
14.上述带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头，所述钻杆安装孔内安装有轴套，所述轴套的上端所述上面板固定连接，所述轴套的下端与所述下面板固定连接，所述轴套内套装有花键套，钻杆的第一端安装在所述花键套内并向着背离钻进方向凸出到所述下面板外面；所述花键套向背离钻进方向凸出所述下面板的一端上安装有固定锁紧部件，在所述钻杆的第一端上安装有锁紧螺母，所述钻杆的第二端与反井钻机驱动连接；所述固定锁紧部件和所述锁紧螺母位于所述v形隔板的v形开口内。
15.本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：利用现有技术中的反井钻机驱动钻杆旋转并拉动向着靠近反井钻机的方向运动，从而通过钻杆带动水平反井扩孔钻头旋转并向着靠近反井钻机的方向运动，水平反井扩孔钻头钻进过程中产生的岩渣进入到排渣豁口，并从排渣豁口进入到导渣管道的岩渣收集通道，在水平反井扩孔钻头旋转的过程中，岩渣依靠重力从岩渣收集通道进入到径向岩渣导向通道内，并在重力作用下沿径向岩渣导向
通道进入到连通进渣口；由于水平反井扩孔钻头旋转及挤压的作用，岩渣沿着螺旋节与排渣管之间形成的轴向岩渣排出通道排出到排渣管的外面。扒渣爪可以将水平井井壁上的岩渣以及水平反井扩孔钻头工作面上的岩渣清理下来并聚集到岩渣收集通道的进渣口处，有利于将钻进过程中产生的岩渣及时快速清理出去。在本发明中，排渣管和螺旋节一起旋转，岩渣在排渣管与螺旋节之间的空间里面滚动向后运动排出，对螺旋输送外壳(排渣管)磨损较轻，从而可以延长螺旋装置的使用寿命。
附图说明
16.图1本发明水平反井扩孔钻头中刀盘、排渣管和导渣管道装配结构示意图；
17.图2为图1所示刀盘、排渣管和导渣管道装配结构的剖面结构示意图；
18.图3本发明水平反井扩孔钻头的剖面结构示意图；
19.图4本发明水平反井扩孔钻头的外观结构示意图；
20.图5本发明水平反井扩孔钻头的另一个角度外观结构示意图；
21.图6本发明水平反井扩孔钻头钻进过程中输送岩渣示意图。
22.图中附图标记表示为：6-扩孔钻头；61-刀盘；611-下面板；612-上面板；613-出渣口；62-破岩滚刀；63-排渣豁口；64-内围板；65-钻杆安装孔；66-轴套；67-花键套；68-钻杆；69-固定锁紧部件；70-锁紧螺母；71-外围板；13-岩渣收集通道；14-径向岩渣导向通道；15-轴向岩渣排出通道；16-v形隔板；17-倾斜导渣板；18-扒渣爪；19-排渣管；20-螺旋节；21-导渣管道；22-连通进渣口；23-支撑肋板。
具体实施方式
23.本实施例带有扒渣输送功能的水平反井扩孔钻头如图1至图6所示，在水平反井扩孔钻头上安装有扒渣排渣机构，扒渣排渣机构包括岩渣收集通道13、径向岩渣导向通道14和轴向岩渣排出通道15，所述岩渣收集通道13的进渣口朝向所述扩孔钻头6的旋转方向，所述岩渣收集通道13的出渣口与所述径向岩渣导向通道14的进渣口连通，所述径向岩渣导向通道14的出渣口与所述轴向岩渣排出通道15的进渣口连通，所述轴向岩渣排出通道15的出渣口背离所述水平反井扩孔钻头的钻进方向；所述岩渣收集通道13邻近所述扩孔钻头6的周向边沿设置，所述径向岩渣导向通道14沿所述扩孔钻头6的径向设置，所述轴向岩渣排出通道15沿所述扩孔钻头6的中心轴方向设置。
24.如图1、图3和图4所示，所述扩孔钻头6包括刀盘61和破岩滚刀62，所述破岩滚刀62安装在所述刀盘61的正面，所述刀盘61的正面朝向所述水平反井扩孔钻头的钻进方向，所述刀盘61的周向边沿至少具有一个排渣豁口63，所述岩渣收集通道13位于所述刀盘61的周向边沿，并且所述岩渣收集通道13的进渣口与所述排渣豁口63连通；所述径向岩渣导向通道14和所述轴向岩渣排出通道15分别位于所述刀盘6的背面。
25.如图1和图2所示，所述刀盘61包括相互平行的上面板612和下面板611，所述上面板612与所述下面板611之间固定连接，所述上面板612为所述刀盘61的正面，所述下面板611为所述刀盘6的背面；在所述下面板611上安装有倾斜导渣板17，所述倾斜导渣板17自所述下面板611向着所述上面板612方向延伸，所述倾斜导渣板17板面偏离垂直于所述下面板611板面的方向且向着所述扩孔钻头6的旋转方向倾斜，所述倾斜导渣板17板面与所述下面
板611之间形成所述岩渣收集通道13的进渣口；所述破岩滚刀62安装在所述上面板612上。所述倾斜导渣板17的设置有利于岩渣进入到所述岩渣收集通道13内并从所述岩渣收集通道13的出渣口613进入到所述径向岩渣导向通道14内。
26.所述岩渣收集通道13的出渣口613开设在所述下面板611上，所述岩渣收集通道13的出渣口613与所述岩渣收集通道13的进渣口之间的通道为所述岩渣收集通道13。所述倾斜导渣板17突出所述上面板612的边沿上安装有扒渣爪18，所述扒渣爪18与所述破岩滚刀62沿钻进方向的工作面平齐；所述扒渣爪18螺栓安装在所述倾斜导渣板17上，所述扒渣爪18磨损后可以快速更换。在所述倾斜导渣板17背离所述岩渣收集通道13的进渣口的一侧安装有支撑肋板23，并且所述支撑肋板23与所述上面板612固定连接；在所述岩渣收集通道13的进渣口临近所述刀盘61周向边沿处也通过螺栓安装有所述扒渣爪18，并且所述扒渣爪18与所述刀盘61周向旋转工作面平齐或凸出所述刀盘61周向旋转工作面。
27.在所述下面板611背离所述上面板612的侧面上安装有具有所述径向岩渣导向通道14的导渣管道21，所述导渣管道21沿所述扩孔钻头6的径向安装设置；在所述下面板611背离所述上面板612的侧面上还安装有具有所述轴向岩渣排出通道15的排渣管19，所述排渣管19沿所述扩孔钻头6的中心轴方向并且一端固定安装在所述下面板611上，在所述排渣管19内固定安装有螺旋节20，所述螺旋节20与所述排渣管19内壁之间的空间为所述轴向岩渣排出通道15；所述轴向岩渣排出通道15的进渣口开设在所述排渣管19邻近所述下面板611一端的侧壁上，所述导渣管道21邻近所述排渣管19的一端与所述排渣管19固定连接。
28.所述排渣豁口63、所述岩渣收集通道13和所述导渣管道21均为两个，并且两个所述排渣豁口63之间、两个所述岩渣收集通道13之间、以及两个所述导渣管道21之间关于所述刀盘61中心对称；每个所述导渣管道21的一端分别与不同的所述岩渣收集通道13的所述出渣口613连通，每个所述导渣管道21的另一端从两个相对的方向分别与所述排渣管19同一端连通；所述排渣管19内具有v形隔板16，所述v形隔板16的v形开口端朝向所述下面板611并与所述下面板611固定连接，两个所述导渣管道21与所述排渣管19之间的连通进渣口22分别位于所述v形隔板16的两侧，所述径向岩渣导向通道14和所述轴向岩渣排出通道15通过所述连通进渣口22连通。在水平反井扩孔钻头旋转钻进过程中，岩渣沿其中一个所述导渣管道21中依靠重力向所述排渣管19移动的过程中，所述v形隔板16可以防止岩渣进入到另一个所述导渣管道21，使得两个相对设置的所述导渣管道21排出的岩渣相互不受影响地进入到所述排渣管19内。
29.所述刀盘61还包括位于所述上面板612与所述下面板611之间的外围板71和内围板64，所述岩渣收集通道13的进渣口位于所述外围板71和所述内围板64之间；所述外围板71的上端面与所述上面板612边沿固定连接，所述外围板71的下端面与所述下面板611边沿固定连接；所述上面板612的中心和所述下面板611的中心分别开设有钻杆安装孔65，所述内围板64的上端面与所述上面板612固定连接、所述内围板64的下端面与所述下面板611固定连接；沿所述上面板612或所述下面板611的径向：所述内围板64位于所述钻杆安装孔65与所述外围板71之间。
30.如图6所示，所述钻杆安装孔65内安装有轴套66，所述轴套66的上端所述上面板612固定连接，所述轴套66的下端与所述下面板611固定连接，所述轴套66内套装有花键套67，钻杆68的第一端安装在所述花键套67内并向着背离钻进方向凸出到所述下面板611外
面；所述花键套67向背离钻进方向凸出所述下面板611的一端上安装有固定锁紧部件69，在所述钻杆68的第一端上安装有锁紧螺母70，所述钻杆68的第二端与反井钻机驱动连接；所述固定锁紧部件69和所述锁紧螺母69位于所述v形隔板16的v形开口内。
31.本发明水平反井扩孔钻头在工作时：利用现有技术中的反井钻机驱动钻杆旋转并拉动向着靠近反井钻机的方向运动，从而通过钻杆68带动水平反井扩孔钻头旋转并向着靠近反井钻机的方向运动，水平反井扩孔钻头钻进过程中产生的岩渣进入到排渣豁口63，并从排渣豁口63进入到导渣管道21的岩渣收集通道13，在水平反井扩孔钻头旋转的过程中，岩渣依靠重力从岩渣收集通道13进入到径向岩渣导向通道14内，并在重力作用下沿径向岩渣导向通道14进入到连通进渣口22；由于水平反井扩孔钻头旋转及挤压的作用，岩渣沿着螺旋节20与排渣管19之间形成的轴向岩渣排出通道15排出到排渣管19的外面。扒渣爪18可以将水平井井壁上的岩渣以及水平反井扩孔钻头工作面上的岩渣清理下来并聚集到岩渣收集通道13的进渣口处，有利于将钻进过程中产生的岩渣及时快速清理出去。在本发明中，排渣管19和螺旋节20一起旋转，岩渣在排渣管19与螺旋节20之间的空间里面滚动向后运动排出，对螺旋输送外壳(排渣管19)磨损较轻，从而可以延长螺旋装置的使用寿命。
32.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。