一种防塌孔装置及其钻头结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种防塌孔装置及其钻头结构，它涉及工程机械【技术领域】，护壁管的底部设置有护壁管推进器，护壁管套在钻头结构和钻杆外部,所述的钻头结构包含钻进齿、扩张齿、刀座、固定轴和刀柄，其中钻进齿固定于刀座上，扩张齿通过固定轴与刀柄相连,所述的护壁管推进器由定位卡、压力轴承和护壁管推进盘组成，护壁管推进盘的中部安装有压力轴承,护壁管推进盘底部设置有定位卡，压力轴承用于消除护壁管推进过程中产生的扭矩，护壁管推进盘用于稳定护壁管使之与钻杆同步推进。本发明特别适用于三软煤层钻进施工中，利用钻进过程中及时跟进护壁管，钻孔结束后能够顺利抽出钻杆，保证了三软煤层的钻孔成孔率。
【专利说明】一种防塌孔装置及其钻头结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防塌孔装置及其钻头结构，属于工程机械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在我国，“三软”厚及特厚煤层占很大比重，储量数以百亿吨计。“三软”煤层围岩属于差异性很大的非均质层状赋存，表现为围岩难以形成承载结构，强烈的围岩不均匀的整体下沉，一方变形失稳，必然导致另一方失稳，形成恶性循环，由于“三软”煤层的普氏系数很小，内摩擦系数、粘聚力均很小，这样就使得煤层能承受的应力很小，钻孔完成后，由于应力的二次分布，孔壁所不能承受上面煤层的自重应力等，会导致孔壁受到剪切或者压力受到破坏，导致不能成孔。解决钻孔问题是安全生产，瓦斯抽取的前提。
[0003]瓦斯灾害事故的威胁极大限制了煤矿生产规模、生产效率和经济效益的提高。瓦斯灾害的有效控制是保证我国煤炭工业可持续发展的一个关键性问题。
[0004]通过本发明，可以解决在“三软”煤层中钻孔，保证成孔，抽取瓦斯问题，可以确保安全生产，直接促进国民经济的发展。
【发明内容】
[0005]针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种防塌孔装置及其钻头结构。
[0006]本发明的防塌孔装置及其钻头结构，它包含护壁管推进器、护壁管和钻头结构，护壁管的底部设置有护壁管推进器，护壁管套在钻头结构和钻杆外部。
[0007]作为优选，所述的钻头结构包含钻进齿、扩张齿、刀座、固定轴和刀柄，其中钻进齿固定于刀座上，扩张齿通过固定轴与刀柄相连。
[0008]作为优选，所述的护壁管推进器由定位卡、压力轴承和护壁管推进盘组成，护壁管推进盘的中部安装有压力轴承，护壁管推进盘底部设置有定位卡，压力轴承用于消除护壁管推进过程中产生的扭矩，护壁管推进盘用于稳定护壁管使之与钻杆同步推进。
[0009]作为优选，所述的护壁管包含护壁管接口、瓦斯排放孔和护壁管接头，护壁管的一端设置有护壁管接口，护壁管的另一端设置有护壁管接头，且护壁管的管身上均布有瓦斯排放孔。
[0010]作为优选，所述的刀座内部设有齿轮结构，齿轮结构包含主齿轮、联动齿轮和固定轴，主齿轮与联动齿轮传动连接，且联动齿轮的中部固定有固定轴。
[0011]作为优选，所述的护壁管的由高强度、抗静电、抗阻燃材料制成。
[0012]作为优选，所述的钻进齿的宽度大于或等于所述刀座的宽度。
[0013]作为优选，所述的钻进齿按120。均布焊接于刀座，钻进齿设有内齿、中间齿、夕卜齿，且所述齿片不在同一高度，由所述钻头中心线向外依次增高，且钻进齿侧边设有三个侧齿，并沿侧边垂直布设。
[0014]作为优选，所述的每个扩张齿的根部设有水孔。
[0015]作为优选，所述的钻柄为六方加定位销连接已便于钻机前接钻杆。
[0016]本发明的有益效果:1、本发明所述的防塌孔装置及其钻头结构所述钻头直径可变，能够在钻孔的同时实现扩孔，既保证了护壁管能够随钻杆推进，钻孔结束后还能够顺利退钻；
2、本发明所述的防塌孔装置及其钻头结构所述护壁管能够平衡孔内外力，有效防止塌孔，为“三软”煤层瓦斯排放创造条件。护壁管为高强度、抗静电、抗阻燃材料制成，安全可靠，不影响煤层后续开采。
[0017]3、本发明所述的防塌孔装置及其钻头结构安装便利、结构简单可靠，经济性强。
[0018]【专利附图】
【附图说明】:
为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。
[0019]图1为本发明结构示意图；
图2为本发明护壁管推进器的结构示意图；
图3为图2的8-8向剖视结构示意图；
图4为本发明中护壁管的结构示意图；
图5为本发明中钻头结构的结构示意图；
图6为本发明中刀座内部齿轮结构示意图。
[0020]1-护壁管推进器；2-护壁管；3-钻头结构；11-定位卡；12-压力轴承；13-护壁管推进盘；21-护壁管接口 ；22-瓦斯排放孔；23-护壁管接头；31-钻进齿；32-扩张齿；33-刀座；34-固定轴；35-刀柄；41-主齿轮；42-联动齿轮；43-固定轴。
[0021]【具体实施方式】:
如图1-6所示，本【具体实施方式】采用以下技术方案:它包含护壁管推进器1、护壁管2和钻头结构3，护壁管2的底部设置有护壁管推进器1，护壁管2套在钻头结构3和钻杆外部。
[0022]作为优选，所述的钻头结构3包含钻进齿31、扩张齿32、刀座33、固定轴34和刀柄35，其中钻进齿31固定于刀座33上，扩张齿32通过固定轴34与刀柄35相连。
[0023]作为优选，所述的护壁管推进器1由定位卡11、压力轴承12和护壁管推进盘13组成，护壁管推进盘13的中部安装有压力轴承12，护壁管推进盘13底部设置有定位卡11，压力轴承12用于消除护壁管推进过程中产生的扭矩，护壁管推进盘13用于稳定护壁管使之与钻杆同步推进。
[0024]作为优选，所述的护壁管2包含护壁管接口 21、瓦斯排放孔22和护壁管接头23，护壁管2的一端设置有护壁管接口 21，护壁管2的另一端设置有护壁管接头23，且护壁管2的管身上均布有瓦斯排放孔22。
[0025]作为优选，所述的刀座33内部设有齿轮结构，齿轮结构包含主齿轮41、联动齿轮42和固定轴43，主齿轮41与联动齿轮42传动连接，且联动齿轮42的中部固定有固定轴43。
[0026]作为优选，所述的护壁管的2由高强度、抗静电、抗阻燃材料制成。
[0027]作为优选，所述的钻进齿31的宽度大于或等于所述刀座33的宽度。
[0028]作为优选，所述的钻进齿31按120°均布焊接于刀座33，钻进齿31设有内齿、中间齿、外齿，且所述齿片不在同一高度，由所述钻头3中心线向外依次增高，且钻进齿31侧边设有三个侧齿，并沿侧边垂直布设。
[0029]作为优选，所述的每个扩张齿32的根部设有水孔。
[0030]作为优选，所述的钻柄35为六方加定位销连接已便于钻机前接钻杆。
[0031]本具体实施所述的防塌孔装置及其钻头结构工作过程如下:由于多数钻机都是后接钻杆，无法安装护壁管2，为了保证护壁管2与钻头3同步推进，防止钻进过程中发生塌孔，需要在钻机前接钻杆的同时接护壁管2，固将钻机于工作面间距放大到1.80左右，钻杆连接由常用的丝接转变为六方加定位销连接以便于钻机前连接钻杆；钻机到达指定位置后，首先将钻头3与钻杆连接，上钻杆固定销，开动钻机送水钻进，直至第一根钻杆顺利钻入煤层；将煤层内钻杆从钻机上卸下，钻机接上新的钻杆后，取护壁管推进器1，松开推进器定位卡11的定位螺丝套在钻杆上，将护壁管推进盘13移到合适的位置后，紧固定位螺丝，使其与钻杆同轴定位，以便护壁管2与钻杆同步推进，将护壁管2与护壁管推进盘13套好后，使新接钻杆与煤层内钻杆连接，开动钻机继续钻进，护壁管2即可连同钻杆同步推进，并其到护孔作用，需要注意的是，连接前需在关闭了钻进压缩空气及水后进行，随着钻进过程，重复以上安装动作。
[0032]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:它包含护壁管推进器(1)、护壁管(2)和钻头结构(3)，护壁管(2)的底部设置有护壁管推进器(1)，护壁管(2)套在钻头结构(3)和钻杆外部。
2.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的钻头结构(3)包含钻进齿(31)、扩张齿(32)、刀座(33)、固定轴(34)和刀柄(35)，其中钻进齿(31)固定于刀座(33)上，扩张齿(32)通过固定轴(34)与刀柄(35)相连。
3.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的护壁管推进器(1)由定位卡(11)、压力轴承(12)和护壁管推进盘(13)组成，护壁管推进盘(13)的中部安装有压力轴承(12)，护壁管推进盘(13)的底部设置有定位卡(11)，压力轴承(12)用于消除护壁管推进过程中产生的扭矩，护壁管推进盘(13)用于稳定护壁管使之与钻杆同步推进。
4.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的护壁管(2)包含护壁管接口(21)、瓦斯排放孔(22)和护壁管接头(23)，护壁管(2)的一端设置有护壁管接口(21)，护壁管(2)的另一端设置有护壁管接头(23)，且护壁管(2)的管身上均布有瓦斯排放孔(22)。
5.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的刀座(33)内部设有齿轮结构，齿轮结构包含主齿轮(41)、联动齿轮(42)和固定轴(43)，主齿轮(41)与联动齿轮(42)传动连接，且联动齿轮(42)的中部固定有固定轴(43)。
6.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的护壁管(2)由高强度、抗静电、抗阻燃材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的钻进齿(31)的宽度大于或等于所述刀座(33)的宽度。
8.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的钻进齿(31)按120°均布焊接于刀座(33)，钻进齿(31)设有内齿、中间齿、外齿，且所述齿片不在同一高度，由所述钻头(3)中心线向外依次增高，且钻进齿(31)侧边设有三个侧齿，并沿侧边垂直布设。
9.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的每个扩张齿(32)的根部设有水孔。
10.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:所述的钻柄(35)为六方加定位销连接已便于钻机前接钻杆。
11.根据权利要求1所述的一种防塌孔装置及其钻头结构，其特征在于:它的工作过程原理为:由于多数钻机都是后接钻杆，无法安装护壁管(2)，为了保证护壁管(2)与钻头(3)同步推进，防止钻进过程中发生塌孔，需要在钻机前接钻杆的同时接护壁管(2)，固将钻机于工作面间距放大到1.8m左右，钻杆连接由常用的丝接转变为六方加定位销连接以便于钻机前连接钻杆；钻机到达指定位置后，首先将钻头(3)与钻杆连接，上钻杆固定销，开动钻机送水钻进，直至第一根钻杆顺利钻入煤层；将煤层内钻杆从钻机上卸下，钻机接上新的钻杆后，取护壁管推进器(1)，松开推进器定位卡(11)的定位螺丝套在钻杆上，将护壁管推进盘(13)移到合适的位置后，紧固定位螺丝，使其与钻杆同轴定位，以便护壁管(2)与钻杆同步推进，将护壁管⑵与护壁管推进盘(13)套好后，使新接钻杆与煤层内钻杆连接，开动钻机继续钻进，护壁管(2)即可连同钻杆同步推进，并其到护孔作用，需要注意的是，连接前需在关闭了钻进压缩空气及水后进行，随着钻进过程，重复以上安装动作。
【文档编号】E21F7/00GK104453728SQ201410654971
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】费鸿禄, 师锁牢, 翟建军, 王世凯, 刘志东, 赵君, 于斌, 王立兵, 杨智文, 郭万忠, 王爱国, 景珂宁, 张新宇 申请人:费鸿禄