一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及破碎软岩钻孔设备技术领域，特别涉及一种可重复使用的防止钻孔钻进过程中及抽钻后钻孔塌孔的钻进装置及钻孔方法。
【背景技术】
[0002]在岩土工程及矿山现场，常遇到在破碎软岩中打孔钻进的情况，若在钻孔时或成孔后不对钻孔加以保护，则会发生塌孔现象，给现场钻孔施工带来很大麻烦，费时费力。目前工程现场进行打孔的设备往往没有护孔措施，只是简单地通过钻杆带动钻头进行钻进，且钻头直径大于钻杆，若钻进过程中出现塌孔，则只有退钻；若撤钻后塌孔，则需重新打孔。针对现有设备的缺陷，已有学者研究设计了相关的防塌孔钻具。已有专利CN 201460737U公开了一种防塌孔钻具，包括钻杆、钻头和套管。该专利虽在打孔过程中对孔壁进行保护，但在退钻时张缩钻刃可能会带出套管，并会损坏套管；已有专利CN 103277122 A公布了一种在破碎顶板中钻锚杆孔和锚杆锚固方法，通过钻杆外部套上套管来进行护孔，虽能起到保护钻孔的作用，但成孔后只能退出钻杆，钻头被遗弃在孔内，增加了成本；已有专利CN 103114810 B公开了一种煤层钻孔防塌孔随钻钻进下套筒装置及钻孔方法，包括羊角钻头、筒式钻头、组合推进装置、网孔套筒和麻花钻杆，钻进时网孔套筒与钻杆同时钻进，能较好地起到防塌孔的作用，但该专利未说明套筒钻头是否可随麻花钻杆退出钻孔。除此之夕卜，已有专利CN 104453728 A (一种防塌孔装置及其钻头结构)、已有专利CN 203081286U (防塌孔钻具)、已有专利CN 102226389 A (煤矿钻孔防塌孔管网和防塌孔方法)和已有专利CN 203066865 U (一种可扩孔的锚杆钻头)等均涉及到了对钻孔的保护，但均未提到对护孔管即钻杆外套的重复利用。
【发明内容】
[0003]针对上述工程现场已有的钻孔设备及已经研发的防塌孔钻具存在的不足，本发明提供了一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法，适用于在破碎软岩中钻孔作业，钻孔过程中及撤钻后能对钻孔进行有效保护，钻孔得到充分利用后还可以撤出螺旋钻筒，实现了对整个钻进装置的重复使用，在护孔的同时又大大降低了钻孔的成本。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法，包括钻头、螺旋钻杆、螺旋钻筒、合金钻齿、卡塞、转子和插销；螺旋钻杆头部四方柄与钻头连接，尾部四方柄与钻机连接；螺旋钻筒通过卡塞和转子与螺旋钻杆联合为一体，与螺旋钻杆同步钻进。
[0005]所述的螺旋钻杆杆体部分为圆柱体，头部及尾部均为四方柄，杆体上焊接有螺旋纹，头部四方柄内设柱形螺纹孔，孔径与钻头尾部螺栓直径相同。
[0006]所述的螺旋钻筒为钢管，内径略大于钻头的直径，顶部焊接有合金钻齿，外部焊接有螺旋体。
[0007]所述的卡塞和转子的直径与螺旋钻筒的内径相同，卡塞和转子中心均开设正四棱柱形孔，孔横截面边长分别与螺旋钻杆头部和尾部四方柄的横截面边长相同。
[0008]所述的卡塞、转子、钻头尾部螺栓及螺旋钻杆头、尾部的四方柄上均开设有圆形插销孔，卡塞、转子和钻头通过插销固定在螺旋钻杆上。
[0009]所述的螺旋钻杆及钻头轴心线开设有通水孔。
[0010]所述的螺旋钻筒、螺旋钻杆、卡塞和转子的中轴线相互重合。
[0011]本发明的有益技术效果是:
本发明实现了破碎软岩中打孔钻进及撤钻后对钻孔的保护，避免了传统钻进装置钻孔后的塌孔现象，在对钻孔进行充分利用后，还可撤出起护孔作用的螺旋钻筒，从而实现了对整套钻进装置的重复使用，大大降低了钻进成本。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构简图；
图2为本发明的A-A 面图；
图3为本发明的B-B剖面图；
图4为本发明螺旋钻筒的顶部示意图；
图5为本发明螺旋钻筒的底部示意图；
其中，I一钻头，2一插销，3一卡塞，4一螺旋钻筒，41 一合金钻齿，42—螺旋体，5一螺旋钻杆，51—螺旋钻杆头部四方柄，52—螺旋纹，53—螺旋钻杆尾部四方柄，6—转子，7—通水孔，8—排肩孔。
【具体实施方式】
[0013]本发明提供了一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法，为了使本发明的目的、技术方案以及优点更清楚、明确，以下将结合附图与具体实施例对本发明进一步详细说明。
[0014]如图1~5所示，一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法，该装置包括钻头1、螺旋钻杆5、螺旋钻筒4、卡塞3、转子6和插销2 ;螺旋钻杆5杆体部分为圆柱体，头部及尾部均为四方柄51、53，杆体上焊接有螺旋纹52，头部四方柄51内设柱形螺纹孔，与钻头I尾部螺栓直径相同。螺旋钻筒4为钢管，顶部焊接有合金钻齿41，螺旋钻筒4外部焊接有螺旋体42。卡塞3和转子6的直径与螺旋钻筒4的内径相同，卡塞3和转子6中心均开设正四棱柱形孔，孔横截面边长分别与螺旋钻杆5头部和尾部四方柄51、53的横截面边长相同；卡塞3、转子6、钻头I尾部螺栓及螺旋钻杆5头、尾部的四方柄51、53上均开设有圆形插销孔，卡塞3、转子6和钻头I通过插销2固定在螺旋钻杆5上；螺旋钻杆5及钻头I轴心线开设有通水孔7 ;螺旋钻筒4、螺旋钻杆5、卡塞3和转子6的中轴线相互重合。
[0015]本发明的工作方式是:先将钻头I尾部螺栓旋进螺旋钻杆5头部四方柄51的螺纹孔内，将卡塞3套上螺旋钻杆5头部四方柄51上，要保证钻头I螺栓、卡塞3和四方柄51的插销孔对应起来，插入插销2，将三者固定后一起插入螺旋钻筒4中；其次用转子6将螺旋钻杆5和螺旋钻筒4连接起来，插入插销2，螺旋钻杆5尾端的四方柄53插入钻机内，钻机带动螺旋钻杆5转动的同时，螺旋钻筒4同步转动，共同钻进，钻孔过程中水可以通过螺旋钻杆5及钻头I内的通水孔7流至孔底，降低钻刃的温度并冲洗岩肩，破碎岩肩通过卡塞3及转子6上的排肩孔8由螺旋钻筒4排出；根据孔深需要，可将若干根螺旋钻杆5及螺旋钻筒4通过螺纹连接起来，钻孔形成后先将螺旋钻杆5尾部卸下钻机，取下转子6，再将螺旋钻杆5尾部接上钻机，反方向转动即可撤出螺旋钻杆5及钻头1，而螺旋钻筒4则留在孔内进行护孔；待钻孔得到充分利用后，将一节螺旋钻杆5插入螺旋钻筒4，用插销2将转子6、螺旋钻杆5和螺旋钻筒4固定，将螺旋钻杆5尾部四方柄53连接钻机，反方向旋转，撤出螺旋钻筒4，如此循环，可重复使用转进装置进行钻孔。
[0016]应当理解的是，上述针对具体试验步骤的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出改变尺寸、替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:包括钻头、螺旋钻杆、螺旋钻筒、合金钻齿、卡塞、转子和插销；螺旋钻杆头部四方柄与钻头连接，尾部四方柄与钻机连接；螺旋钻筒通过卡塞和转子与螺旋钻杆联合为一个整体，与螺旋钻杆同步钻进。2.根据权利要求1所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的螺旋钻杆杆体部分为圆柱体，头部及尾部均为四方柄，杆体上焊接有螺旋纹，头部四方柄内设柱形螺纹孔，孔径与钻头尾部螺栓直径相同。3.根据权利要求1所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的螺旋钻筒为钢管，内径略大于钻头的直径，顶部焊接有合金钻齿，外部焊接有螺旋体。4.根据权利要求1所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的卡塞和转子的直径与螺旋钻筒的内径相同，卡塞和转子中心均开设正四棱柱形孔，孔横截面边长分别与螺旋钻杆头部和尾部四方柄的横截面边长相同。5.根据权利要求4所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的卡塞、转子、钻头尾部螺栓及螺旋钻杆头、尾部的四方柄上均开设有圆形插销孔，卡塞、转子和钻头通过插销固定在螺旋钻杆上。6.根据权利要求2所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的螺旋钻杆及钻头轴心线开设有通水孔。7.根据权利要求3和5所述的一种可重复使用的防塌孔钻进装置，其特征在于:所述的螺旋钻筒、螺旋钻杆、卡塞和转子的中轴线相互重合。8.—种可重复使用的防塌孔钻进装置的钻孔方法，其特征在于包括以下步骤:螺旋钻筒、螺旋钻杆和钻头通过卡塞、转子和插销固定并组合为一个整体，钻孔时钻机带动螺旋钻杆转动的同时，螺旋钻杆通过转子带动螺旋钻筒同步转动，钻头与螺旋钻筒顶部的合金钻齿同时破岩钻进，螺旋钻筒与螺旋钻杆同步进入钻孔，钻孔形成后退出螺旋钻杆，将螺旋钻筒留在孔内，有效保护了钻孔，钻孔得到充分利用后，可退出螺旋钻筒进行重复使用。
【专利摘要】本发明公开了一种可重复使用的防塌孔钻进装置及钻孔方法，该装置包括钻头、螺旋钻杆、螺旋钻筒、卡塞、转子和插销；螺旋钻杆杆体部分为圆柱体，头部及尾部均为四方柄，杆体上焊接有螺旋纹，钻头与螺旋钻杆头部四方柄连接；螺旋钻筒为钢管，顶部焊接有合金钻齿，钻筒外部焊接有螺旋体。本发明将螺旋钻筒、螺旋钻杆和钻头组合为一个整体，钻孔时螺旋钻筒与螺旋钻杆同步钻进，钻孔形成后退出螺旋钻杆，将螺旋钻筒留在孔内，有效保护了钻孔；钻孔得到充分利用后，可退出螺旋钻筒进行重复使用。
【IPC分类】E21B7/00
【公开号】CN105113980
【申请号】CN201510548783
【发明人】马文强, 王同旭, 马凯, 张洋, 曲孔典
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月1日