一种反循环成孔钻机筒钻的制作方法

本发明属于基础工程施工领域，尤其是一种反循环成孔钻机筒钻。

背景技术：

目前，现有反循环成孔钻机钻头为与钻杆直径一致的锥形钻头，成孔过程中孔底沉渣在上部射流泵的吸力作用下通过钻头中心管吸入钻杆内部，并通过上部的喷射管排出。但是，采用现有技术，由于钻头中心管与钻杆孔径一致，一般情况下只能将粒径小于钻杆直径的孔底沉渣吸出，一旦遇到与钻杆直径接近甚至大于钻杆直径的颗粒时则不能正常工作，特别是针对卵石地层或是地下杂填障碍物较多的情况下，施工非常困难甚至无法施工。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种反循环成孔钻机筒钻，它能够解决现有技术的不足，通过扩大钻头中心管直径，并预留一定的空间，使得在成孔施工过程中较大的颗粒能够被吸入预留大空间内，并留置至本次钻进结束，确保遇到较大粒径颗粒后钻进能够正常进行。

本发明的技术方案：一种反循环成孔钻机筒钻，包括钻杆，其特征在于钻杆的下端连接直径大于钻杆直径的圆筒钻头，所述圆筒钻头上端设置中心开孔的封板，封板的中心开孔直径与钻杆直径一致，封板的中心开孔与钻杆的下端连接；所述圆筒钻头底部的筒壁内侧设置若干弹性横档杆，若干弹性横档杆与封板之间构成存留无法通过钻杆的较大颗粒的空间；所述若干弹性横档杆自筒壁向筒中心辐射，弹性横档杆在对应筒中心位置预留孔洞。

所述圆筒钻头上端封板的中心开孔与一段钻杆连接，施工时这段钻杆与上部钻杆相连接。

所述与圆筒钻头上端封板的中心开孔连接的一段钻杆长度为30cm。

所述圆筒钻头的直径不小于400mm。

所述圆筒钻头的长度80～100cm，筒壁厚度8～10mm。

所述圆筒钻头上端与钻杆之间设置确保钻杆与圆筒钻头连接牢固能够承受较大扭矩的加强肋板。

所述圆筒钻头内的上部对应钻杆位置设置孔径小于钻杆直径的过滤格栅。

所述过滤格栅为用细钢筋制成的井字格栅，井字格栅中部开口的大小小于钻杆直径。

所述圆筒钻头的侧壁上设置将存留在圆筒钻头内的大颗粒取出的清理门。

所述圆筒钻头筒壁的下端边缘设置合金钻头。

所述若干弹性横档杆设置在圆筒钻头底部向上20～30cm处。

所述若干弹性横档杆均匀地固定连接在筒壁上。

所述弹性横档杆在对应筒中心位置预留孔洞的直径小于钻杆直径。

所述弹性横档杆采用直径不小于2cm的钢丝绳。

本发明的优越性：１、本发明圆筒钻头能够在只要地层中大颗粒粒径不超过圆筒钻头直径2/3的卵石地层中正常钻进，避免更换其他设备如冲击钻或是旋挖钻等；２、综合各种施工机械成井质量发现，反循环钻机施工降水井出水量较大，能够满足正常设计要求；一旦采用冲击钻或是旋挖钻所施工降水井出水量较之反循环成井有大幅减小，如需满足正常的降水设计需要大幅度增加降水井设置数量，大大增加施工造价，此外采用冲击钻成井施工功效会大幅降低，采用旋挖钻成井施工成本较之反循环会有大幅提高；３、反循环钻机在设置圆筒钻头后，能够应对较大粒径或杂填的地层，使其地层适用性更加广泛，能够在优先确保降水井质量的前提下，节省施工成本。

附图说明

图1为本发明所涉一种反循环成孔钻机筒钻的结构示意图。

图2为图１中ａ－ａ剖视图。

图3为图１中ｂ－ｂ剖视图。

其中，1为钻杆，2为加强肋板，3为井字格栅，4为封板，5为圆筒钻头，6为清理门，7为弹性横档杆，8为合金钻头。

具体实施方式

实施例：如图1至图3所示，一种反循环成孔钻机筒钻，包括钻杆1，钻杆1的下端连接直径大于钻杆直径的圆筒钻头5，圆筒钻头5取直径达到400mm甚至更大的圆筒（根据成孔直径要求可适当增加），材质为钢制材料为宜，长度80cm，筒壁厚度8~10mm。

所述圆筒钻头5上端设置中心开孔的封板4，封板4的中心开孔直径与钻杆1直径一致，中心开口位置焊接长度30cm的钻杆1一段，施工过程此段钻杆1与上部钻杆相连接。

所述圆筒钻头5上端与钻杆1之间设置加强肋板2，通过一定的加强措施确保钻杆1与圆筒钻头5连接牢固能够承受较大的扭矩。

所述圆筒钻头5内的上部对应钻杆1位置设置用细钢筋制成的井字格栅3，井字格栅3中部开口的大小略小于钻杆1直径，目的是阻止粒径略小于钻杆1直径的颗粒被吸入钻杆1内，由于颗粒与钻杆1直径相当，虽能够吸入钻杆1内，但在遇到钻杆1接头或是钻杆1有弯曲的位置，则很容易被卡住，导致钻杆1被堵，成孔施工无法继续。

所述圆筒钻头5底部向上20cm处，在筒壁内侧焊接弹性横档杆7，弹性横档杆7一般采用直径不小于2cm的钢丝绳，钢丝绳截短到一定程度后其具有一定的弹性，只有在较大的力作用下能够使其发生小幅的弯曲，力取消后弯曲变形能够迅速恢复；弹性横档杆7均匀焊接在筒壁上，自筒中心每隔30°焊接一道，自筒壁向筒中心辐射，弹性横档杆7在对应筒中心位置预留略小于钻杆1直径的孔洞。在成孔施工过程中，一旦遇到较大粒径的颗粒，在射流泵较大吸力作用下，大粒径颗粒与弹性横档杆7接触，能够迫使弹性横档杆7发生弯曲，扩大预留孔洞至颗粒能够通过的大小，使得大颗粒能够被吸入圆筒钻头5内，大颗粒通过后弹性横档杆7迅速恢复至原始状态，使得大颗粒通过后不至于在钻进过程中掉出，直至成孔施工完成或圆筒钻头5内被大颗粒充满，将筒钻提出，通过侧壁预留的清理门6将大颗粒从圆筒钻头5内取出。

所述圆筒钻头5筒壁的下端边缘设置合金钻头8，以确保遇到坚硬土层时能够起到切削的作用。

整个成孔施工过程中较小颗粒仍能够通过弹性横档杆7预留孔洞进入圆筒钻头5内并通过上部钻杆被吸出，确保成孔施工能够正常进行。

成孔施工过程中，在反循环射流泵的吸力作用下，大量地层颗粒被从孔内吸出，正常情况下只要地层颗粒小于钻杆1内径10mm以上，颗粒均能够被吸出，但颗粒直径一旦较大接近甚至超过钻杆1直径，则无法被正常吸出，导致在成孔过程中发生堵杆，不得不中断钻井。本发明在遇到粒径接近或大于钻杆1直径时，在射流泵吸力作用下，使得大颗粒与弹性横档杆7接触，迫使弹性横档杆7弯曲，将弹性横档杆7围成的孔洞扩大，致使大颗粒通过弹性横档杆7进入圆筒钻头5内部。大颗粒通过后弹性横档杆7迅速恢复，收缩围成的孔洞，阻止大颗粒从圆筒钻头5中掉出，直至圆筒钻头5内部空间被大颗粒填充满后，将筒钻提出，通过清理门6将大颗粒掏出后，继续将筒钻下放至孔内进行成孔施工，如此往复直至成孔施工结束。

技术特征：

技术总结
一种反循环成孔钻机筒钻，包括钻杆，其特征在于钻杆的下端连接直径大于钻杆直径的圆筒钻头，所述圆筒钻头上端设置中心开孔的封板，封板的中心开孔直径与钻杆直径一致，封板的中心开孔与钻杆的下端连接；所述圆筒钻头底部的筒壁内侧设置若干弹性横档杆，若干弹性横档杆与封板之间构成存留无法进入钻杆的较大颗粒的空间；所述若干弹性横档杆自筒壁向筒中心辐射，弹性横档杆在对应筒中心位置预留孔洞。本发明的优越性：反循环钻机在设置圆筒钻头后，能够应对较大粒径或杂填的地层，使其地层适用性更加广泛，能够在优先确保降水井质量的前提下，节省施工成本。

技术研发人员：牛磊;苏烨;董万胜;王静;钟建文;曹磊;杲亚强;马涛;汪海江;王晨宣;张洪阳;陆旺
受保护的技术使用者：上海长凯岩土工程有限公司
技术研发日：2017.10.11
技术公布日：2017.12.15