专利名称：一种小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿钻孔装置，特别是一种小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置。
二背景技术：
随着我国煤炭开采强度的加大，矿井开采深度不断增加，巷道底臌现象越来越突 出，而底板锚杆锚索支护是治理巷道底臌最行之有效的方法。目前，矿井巷道底板锚杆锚索 钻孔钻进的方式主要有三类①利用顶板锚杆钻机及其钻杆钻进，通过高压风吹孔或高压 水冲孔进行排渣，先钻进后排渣；②利用麻花钻杆钻进，通过麻花钻杆的旋转进行排渣；③ 利用全液压坑道钻机通过高强推进力进行钻孔。第一种方式随着钻进深度的增加排渣难度 不断加大，导致钻机推进困难，并且是先钻进后排渣，钻进断断续续，导致钻进速度迟缓；第 二种方式随着钻进深度的增加，经常出现卡钻现象，而且钻屑排出困难，钻进速率较低，前 两种方式虽然可以小孔径(直径 < 35mm)钻进，但成孔较浅，钻进速度较慢；第三种方式 钻进速度较快，成孔较深，可以达到锚杆孔深度的要求，但设备笨重，操作不便，而且成孔大 (直径 > 90mm)，必须使用特制的锚杆或锚索锚固时才能达到“三径匹配”的要求，导致 支护成本较高。因此，研制出一种成孔直径小、钻进速度快、钻孔深度满足要求的巷道底板 钻进装置是解决巷道底板锚杆支护的关键问题。
三
实用新型内容针对上述情况，为克服现有技术缺陷，本实用新型之目的就是提供一种小孔径巷 道底板钻孔快速钻进装置，可有效解决巷道底板钻孔钻进效率低、成孔直径大、钻孔深度浅 的问题，其解决的技术方案是，包括水套、排渣推进机构和钻杆，水套套装在输出轴上，输出 轴下部装有钻杆接头，钻杆接头下部装有接头套，水套下部装有水套接头，水套接头下部装 有套筒，套筒下部装有钻杆套筒，钻杆套筒内有两端伸出钻杆套筒的钻杆，钻杆下端有下接 口连接件，上端有上接口连接件，钻杆外缘上有螺旋式环筋，钻杆经轴承和轴承连接套与钻 杆套筒固定在一起，构成有排水排渣通道的排渣推进机构，钻杆内有进水通道，上接口连接 件与接口套连接在一起，排渣推进机构经连接套相互连接在一起，水套上端有进水接头，下 部侧壁上有排渣接头，结构独特、实用方便，是底板锚杆钻孔的小孔径钻进设备上的创新。
四
图1为本实用新型的立体结构图。图2为本实用新型的剖面结构图。图3为本实用新型的上结构连接件剖面结构图。图4为本实用新型的上结构连接件主视图。图5为本实用新型的下结构连接件剖面结构图。图6为本实用新型的下结构连接的主视图。图7为本实用新型的排渣接头的主视剖面图。[0011]图8为本实用新型的进水接头的主视剖面图。[0012]图9为本实用新型的轴承连接套的立体结构图。[0013]图10为本实用新型的套筒主视剖面图。[0014]图11为本实用新型接口套的主视剖面图。[0015]图12为本实用新型水套接头的主视剖面图。[0016]图13为本实用新型的连接套的主视剖面图。[0017]图14为本实用新型的水套立体结构图。[0018]图15为本实用新型的水套主视剖面图。[0019]图16为本实用新型的钻杆接头的立体结构图。[0020]图17为本实用新型的钻杆接头的主视剖面图。[0021]图18为本实用新型的输出轴的主视剖面图。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细说明。由图1至图18给出，本实用新型包括水套、排渣推进机构和钻杆，水套2套装在输 出轴1上，输出轴1下部装有钻杆接头3，钻杆接头3下部装有接头套29，水套2下部装有 水套接头28，水套接头28下部装有套筒30，套筒30下部装有钻杆套筒40，钻杆套筒40内 有两端伸出钻杆套筒40的钻杆32，钻杆32下端有下接口连接件36，上端有上接口连接件 31，钻杆32外缘上有螺旋式环筋33，钻杆32经轴承38和轴承连接套37与钻杆套筒40固 定在一起，构成有排水排渣通道57的排渣推进机构，钻杆32内有进水通道59，上接口连接 件31与接口套29连接在一起，排渣推进机构经连接套35相互连接在一起，水套2上端有 进水接头5，下部侧壁上有排渣接头6。所说的水套2为上端呈偏心状的中空柱状体，上端有水套接口槽41和固定孔7，水 套上端面上有进水口 25，进水口 25内壁上有螺纹，进水孔25下端有与进水口 25相连通的 进水道22，进水道22与水套2中的水室26相连通，水室26下部有第一密封室19，上部有 第二密封室20，水套2侧壁上有与内腔相连通的按钮孔24，按钮孔24是由水套外壁向内呈 阶梯状变化的结构，内有按钮套11，按钮套11内有按钮12，按钮12上装有按钮弹簧13，按 钮套经螺纹固定在按钮孔24内，按钮孔24下部有第三密封室17，第三密封室下部有钻渣室 18，水套2侧壁上有与钻渣室18相连通的排渣孔43，排渣孔43内壁上有螺纹，水套下端有 水套接头口 44，水套接头外壁上有螺纹，第一、第二、第三密封室内有套装在输出轴1上的 橡胶密封圈。所说的排渣接头6为中空的圆柱体，圆柱体一端外缘上有外螺纹，另一端有排渣 口 15，圆柱体侧壁上有与排渣接头内腔相连通的进水口 16，排渣接头6经螺纹固定在排渣 孔43上，排渣口 15经胶管与泵相连接，进水口 16与高压水管相连接。所说进水接头5为中空圆柱体，下端外缘上有螺纹，上端为进水端39，进水端39与 外部高压水管相连接，进水接头5经螺纹固定在水套2上的进水口 25上。所说的水套接头28为上端口大的中空圆柱体，上端内壁有内螺纹49，下端内壁有 内螺纹50 ；所说的套筒30为中空的圆柱体，两端内壁有为一体的加厚层，上端外壁上有外螺纹，下端内壁上有内螺纹。所说的输出轴1上部有进水孔27，进水孔27呈十字交叉形贯通输出轴并与输出轴 内部的水道47连通，输出轴1下部有六棱柱形接头槽4，接头槽4上端有与水道47连通的 密闭室34，密闭室34内有橡胶密封圈，输出轴中部侧壁上有与接头槽4连通的按钮孔42 ；所说的钻杆接头3为中空的圆柱体，内有与输出轴1内水道47直径相同的排水通 道58，钻杆接头3上端有密闭槽14，中上部外壁呈六棱柱形，六棱柱上有按钮孔23，按钮孔 23内装有凸头套10，凸头套10内有凸头8和弹簧9，钻杆接头3内下部有接口套孔21，接 口套孔21内壁上有内螺纹，钻杆接头3经其上的六棱柱插装在输出轴1上的接头槽4内， 按钮孔23与输出轴1上的按钮孔42相对应，密闭槽14上安装有橡胶密封圈。所说的接口套29为由上小下大的两个中空圆柱体构成的一体结构，上圆柱体外 缘有外螺纹48，下圆柱体内有锥形内孔46，锥形内孔上有螺纹，下圆柱体外缘上有卡槽45， 上圆柱体内有与钻杆接头3内的排水通道58直径相同的通道，接口套29经螺纹固定在钻 杆接头3上的接口套孔21内。所说的轴承38为密闭式轴承，轴承内圈固定在钻杆32上，外圈固定在轴承连接套 37上，轴承连接套37为圆形环状体，环状体外周壁上有向外侧凸起的凸台51。所说的上接口连接件31由上体和下体构成，上体呈圆锥体，外周壁上有外螺纹 52，中心有和进水通道59及接口套29内腔直径相同的顶部通道，下体为中空的圆柱体，圆 柱体内有内螺纹53，圆柱体上部外侧有卡槽61，上体旋入接口套29下端的锥形内孔46内， 将上接口连接件31和接口套29连接在一起，所说的钻杆32上端和下端有直径小于钻杆的连接体，连接体外缘上有螺纹，上端 的连接体经螺纹旋装在上接口连接件31的圆柱体内。所说的下接口连接件36为中空的筒体，筒体内有筒体内螺纹54，外缘上有卡槽 55，筒体内上部和上接口连接件31的圆锥体大小形状相配应，筒体经螺纹旋装在钻杆32下 端的连接体上。所说的钻杆套筒40为中空的圆柱体，圆柱体两端外壁上有为一体的加厚层，加厚 层上有外螺纹；所说的连接套35为中空的筒状体，两端部内壁上有为一体的加厚层，加厚层上有 内螺纹56，连接套35经内螺纹56与钻杆套筒40连接在一起，将排渣推进机构相互连接在一起。本实用新型底板钻孔钻进时，水套2经固定孔7经配套螺杆固定在钻机上，输出 轴1带动钻杆接头3，并通过接口套29、上接口连接件31和钻杆32传递给钻头旋转推进破 岩，高压水经过进水接头5进入进水道22和水室26，通过输出轴1的进水口 27进入输出 轴1内的水道47内，然后经过接口套29、上接口连接件31进入钻杆32的进水通道59输 送到孔底，进行冲洗钻孔和冷却钻头，悬浮有钻屑的污水通过钻杆32和钻杆套筒40之间的 排水排渣通道57向上利用自吸泵在排渣接头6中的排渣孔15抽出孔外，完成钻进和排渣 任务，在排渣过程中若排水排渣通道57被堵，打开进水阀通过进水口 16反向冲洗排水排渣 通道；凸头8在弹簧9的作用下弹出至输出轴1的按钮孔42内，从而阻止了钻进及抽杆过 程中钻杆接头3的滑落，接头槽4与钻杆接头3以其上呈六棱形的部位进行相配应，使得钻 杆接头3钻进后不至于被卡死，接口套29与上接口连接件31和下接口连接件36连接部分为锥形螺纹，使得其安装快捷、拆卸容易，密封室内的密封圈用于防止高压水外漏而造成冲 洗钻孔困难，防止高压水从输出轴1中的接头槽4与钻杆接头3外壁支架流出而影响凸头 8的功能，在排渣推进机构与钻杆接头3连接时，先将套筒30安装在上接口连接件31端部 的钻杆套筒40上，拧过钻杆套筒40螺纹部分，套筒30在钻杆套筒40端部连接处可自由滑 动，但无法脱离钻杆套筒40，然后将上接口连接件31与接口套29对接，完成排渣推进机构 与输出轴的连接，最后将套筒30与水套接头28对接，钻杆套筒40在一对密闭式轴承38及 轴承连接套37的作用下，不随钻杆32旋转运动，进而保护了钻杆套筒孔壁，当钻打深锚杆 孔时，需要接长排渣推进机构时，首先将连接套35安装在下接口连接件36端部的钻杆套筒 40端部上，拧过钻杆套筒40螺纹部分，连接套35在钻杆套筒40下接口连接件36处的端 部可以自由滑动，但无法脱离钻杆套筒，然后将下接口连接件36与另一排渣推进机构的上 接口连接件对接，完成排渣推进机构的连接，最后拉出的连接套35与另一排渣推进机构的 钻杆套筒的对接，即完成了排渣推进机构的连接，当拆卸排渣推进机构时，应先将连接套反 转，连接套一端脱离钻杆套筒，由于内部钻杆在旋转钻进过程中，将上接口连接件和下接口 连接件拧的过紧，利用特制扳手分别卡住上接口连接件与下接口连接件上的卡槽上进行反 转卸掉，拆卸与钻机连接的排渣推进机构时，先将套筒30反转退至钻杆套筒40上，然后用 手按下按钮12即可拉出连接有钻杆接头3的排渣推进机构，或使用扳手分别卡住上接口连 接件31与接口套29上的卡槽反转卸掉。 本实用新型的有益效果是在巷道底板锚杆孔小孔径深孔钻进过程中实现了连续 作业、便捷快速、深孔钻进、拆装方便，排渣效果好、结构灵巧、使用方便，能够提高巷道底板 锚杆孔钻进的速度2倍以上，成孔直径可达 36mm,能够与普通顶板锚杆杆体直径相匹配， 实现底板锚杆钻孔的小孔径钻进，是巷道底臌治理上的一大进步，具有重要的实用价值和 显著的经济效益。
权利要求一种小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，包括水套、排渣推进机构和钻杆，其特征在于，水套(2)套装在输出轴(1)上，输出轴(1)下部装有钻杆接头(3)，钻杆接头(3)下部装有接头套(29)，水套(2)下部装有水套接头(28)，水套接头(28)下部装有套筒(30)，套筒(30)下部装有钻杆套筒(40)，钻杆套筒(40)内有两端伸出钻杆套筒(40)的钻杆(32)，钻杆(32)下端有下接口连接件(36)，上端有上接口连接件(31)，钻杆(32)外缘上有螺旋式环筋(33)，钻杆(32)经轴承(38)和轴承连接套(37)与钻杆套筒(40)固定在一起，构成有排水排渣通道(57)的排渣推进机构，钻杆(32)内有进水通道(59)，上接口连接件(31)与接口套(29)连接在一起，排渣推进机构经连接套(35)相互连接在一起，水套(2)上端有进水接头(5)，下部侧壁上有排渣接头(6)。
2.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的水 套(2)为上端呈偏心状的中空柱状体，上端有水套接口槽(41)和固定孔(7)，水套上端面 上有进水口(25)，进水口(25)内壁上有螺纹，进水孔(25)下端有与进水口(25)相连通的 进水道(22)，进水道(22)与水套(2)中的水室(26)相连通，水室(26)下部有第一密封室 (19)，上部有第二密封室(20)，水套(2)侧壁上有与内腔相连通的按钮孔(24)，按钮孔(24) 是由水套外壁向内呈阶梯状变化的结构，内有按钮套(11)，按钮套(11)内有按钮(12)，按 钮(12)上装有按钮弹簧(13)，按钮套经螺纹固定在按钮孔(24)内，按钮孔(24)下部有第 三密封室(17)，第三密封室下部有钻渣室(18)，水套(2)侧壁上有与钻渣室(18)相连通的 排渣孔(43)，排渣孔(43)内壁上有螺纹，水套下端有水套接头口(44)，水套接头口外壁上 有螺纹，第一、第二、第三密封室内有套装在输出轴(1)上的橡胶密封圈。
3.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的排 渣接头(6)为中空的圆柱体，圆柱体一端外缘上有外螺纹，另一端有排渣口(15)，圆柱体侧 壁上有与排渣接头内腔相连通的进水口(16)，排渣接头(6)经螺纹固定在排渣孔(43)上， 排渣口(15)经胶管与泵相连接，进水口(16)与高压水管相连接；所说进水接头(5)为中空 圆柱体，下端外缘上有螺纹，上端为进水端(39)，进水端(39)与外部高压水管相连接，进水 接头(5)经螺纹固定在水套(2)上的进水口(25)上。
4.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的水 套接头(28)为上端口大的中空圆柱体，上端内壁有内螺纹(49)，下端内壁有内螺纹(50)； 所说的套筒(30)为中空的圆柱体，两端内壁有为一体的加厚层，上端外壁上有外螺纹，下 端内壁上有内螺纹。
5.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的输 出轴(1)上部有进水孔(27)，进水孔(27)呈十字交叉形贯通输出轴并与输出轴内部的水道 (47)连通，输出轴(1)下部有六棱柱形接头槽(4)，接头槽(4)上端有与水道(47)连通的 密闭室(34)，密闭室(34)内有橡胶密封圈，输出轴中部侧壁上有与接头槽(4)连通的按钮 孔(42)。
6.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的钻 杆接头⑶为中空的圆柱体，内有与输出轴⑴内水道(47)直径相同的排水通道(58)，钻 杆接头(3)上端有密闭槽(14)，中上部外壁呈六棱柱形，六棱柱上有按钮孔(23)，按钮孔 (23)内装有凸头套(10)，凸头套(10)内有凸头(8)和弹簧(9)，钻杆接头(3)内下部有接口 套孔(21)，接口套孔21内壁上有内螺纹，钻杆接头(3)经其上的六棱柱插装在输出轴⑴上的接头槽(4)内，按钮孔(23)与输出轴(1)上的按钮孔(42)相对应，密闭槽(14)上安 装有橡胶密封圈。
7.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的接 口套(29)为由上小下大的两个中空圆柱体构成的一体结构，上圆柱体外缘有外螺纹(48)， 下圆柱体内有锥形内孔(46)，锥形内孔上有螺纹，下圆柱体外缘上有卡槽(45)，上圆柱体 内有与钻杆接头⑶内的排水通道(58)直径相同的通道，接口套(29)经螺纹固定在钻杆 接头(3)上的接口套孔(21)内；所说的轴承(38)为密闭式轴承，轴承内圈固定在钻杆(32) 上，外圈固定在轴承连接套(37)上，轴承连接套(37)为圆形环状体，环状体外周壁上有向 外侧凸起的凸台(51)。
8.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的上 接口连接件(31)由上体和下体构成，上体呈圆锥体，外周壁上有外螺纹(52)，中心有和进 水通道(59)及接口套(29)内腔直径相同的顶部通道，下体为中空的圆柱体，圆柱体内有内 螺纹(53)，圆柱体上部外侧有卡槽(61)，上体旋入接口套(29)下端的锥形内孔(46)内，将 上接口连接件(31)和接口套(29)连接在一起；所说的钻杆(32)上端和下端有直径小于钻 杆的连接体，连接体外缘上有螺纹，上端的连接体经螺纹旋装在上接口连接件(31)的圆柱 体内。
9.根据权利要求1所述的小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，其特征在于，所说的下 接口连接件(36)为中空的筒体，筒体内有筒体内螺纹(54)，外缘上有卡槽(55)，筒体内上 部和上接口连接件(31)的圆锥体大小形状相配应，筒体经螺纹旋装在钻杆(32)下端的连 接体上；所说的钻杆套筒(40)为中空的圆柱体，圆柱体两端外壁上有为一体的加厚层，加 厚层上有外螺纹；所说的连接套(35)为中空的筒状体，两端部内壁上有为一体的加厚层， 加厚层上有内螺纹(56)，连接套(35)经内螺纹(56)与钻杆套筒(40)连接在一起，将排渣 推进机构相互连接在一起。
专利摘要本实用新型涉及一种小孔径巷道底板钻孔快速钻进装置，解决巷道底板钻孔钻进效率低、成孔直径大、钻孔深度浅的问题，其方案是，包括水套、排渣推进机构和钻杆，水套装在输出轴上，输出轴下部装有钻杆接头，钻杆接头下部装有接头套，水套下部有水套接头，水套接头下部有套筒，套筒下部装有钻杆套筒，钻杆套筒内有钻杆，钻杆下端有下接口连接件，上端有上接口连接件，钻杆外缘上有螺旋式环筋，钻杆与钻杆套筒固定在一起，构成有排水排渣通道的排渣推进机构，钻杆内有进水通道，上接口连接件与接口套连接在一起，排渣推进机构经连接套相互连接在一起，水套上端有进水接头，下部侧壁上有排渣接头，结构独特、实用方便，是底板锚杆钻孔的小孔径钻进设备上的创新。
文档编号E21D20/00GK201605998SQ20102914002
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月8日 优先权日2010年2月8日
发明者刘少伟, 张伟光, 张辉, 董士举, 许莉莉, 郑新旺 申请人:河南理工大学