一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置的制作方法

本实用新型涉及隧道工程锚杆/索安装造孔工程领域，具体涉及一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置。

背景技术：

隧道建设时常在锚杆-锚索造孔过程中采用气动凿岩机加水冲洗的方式来降温排渣。

隧道建设时常遇到软弱泥岩，这种情况下就不适于采用直接加水冲洗的方式来降温排渣，这主要是因为传统气动凿岩机加水冲洗过程中水是通过钻杆流入孔底后再通过钻杆与孔壁的间隙流出，而这会造成围岩大量浸水，同时也使得泥岩遇水迅速软化甚至膨胀，不但加剧了出渣的困难程度，并且对围岩的后期稳定控制十分不利。

技术实现要素：

针对上述问题，现提供一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置，以借助钻杆内部辅助排渣和钻杆内通路冲洗降温来提高造孔效率。

具体技术方案如下：

一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置，具有这样的特征，包括：

多节中空且可相互接续的外钻杆，外钻杆的一端安装有成孔钻头；

内钻杆，内钻杆安装于外钻杆内，且内钻杆可沿外钻杆的轴心线旋转，内钻杆内沿内钻杆的长度方向设有水流通道，内钻杆上设有螺旋翼片；以及

破碎钻头，破碎钻头安装于内钻杆相对靠近成孔钻头的一端上，且破碎钻头上设有出水孔，出水孔与水流通道连通。

上述的低扰动成孔装置，还具有这样的特征，破碎钻头上还设有多道螺旋凹槽。

上述的低扰动成孔装置，还具有这样的特征，外钻杆的一端设有第一螺纹接头，外钻杆的另一端设有第二螺纹接头，成孔钻头通过第一螺纹接头螺旋安装于外钻杆上。

上述的低扰动成孔装置，还具有这样的特征，成孔装置还包括多个支撑杆及多个支撑轴承，支撑轴承间隔安装于内钻杆上，支撑杆一端安装于外钻杆内壁上，支撑杆另一端延伸并连接于支撑轴承的轴承外圈上。

上述的低扰动成孔装置，还具有这样的特征，支撑轴承为锥形轴承。

上述的低扰动成孔装置，还具有这样的特征，成孔钻头由金刚石制成。

上述方案的有益效果是：

1)、本实用新型中采用内钻杆进水、内钻杆与外钻杆内壁间出水的形式实现钻头降温，上述降温形式可防止孔壁内围岩因大量浸水而导致强度降低甚至软化坍塌的问题；

2)、本实用新型中内钻杆上设置有螺旋翼片结构，从而实现外钻杆内部排渣，以此获得相比传统单靠水流冲洗排渣方式而言更高的排渣效率。

附图说明

图1为本实用新型的实施例中提供的低扰动成孔装置的结构示意图；

图2为图1中沿字母a-a线处的剖视结构示意图。

附图中：1、外钻杆；2、成孔钻头；3、内钻杆；4、水流通道；5、螺旋翼片；6、破碎钻头；7、出水孔；8、螺旋凹槽；9、第一螺纹接头；10、第二螺纹接头；11、支撑杆；12、支撑轴承。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

图1为本实用新型的实施例中提供的低扰动成孔装置的结构示意图；图2为图1中沿字母a-a线处的剖视结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型的实施例中提供的低扰动成孔装置，包括：多节中空且可相互接续的外钻杆1，外钻杆1的一端安装有成孔钻头2(由金刚石制成)；内钻杆3，内钻杆3安装于外钻杆1内，且内钻杆3可沿外钻杆1的轴心线旋转，内钻杆3内沿内钻杆3的长度方向设有水流通道4，内钻杆3上设有螺旋翼片5；以及破碎钻头6，破碎钻头6安装于内钻杆3相对靠近成孔钻头2的一端上，且破碎钻头6上设有出水孔7，出水孔7与水流通道4连通。

本实用新型中可在内钻杆3上安装杆尾接头，以利用杆尾接头为内钻杆3内水流通道4供水的同时还可为驱动设备提供施力点。

本实用新型中当外钻杆1及内钻杆3在相应驱动设备下驱动并进行反向旋转时即可钻进成孔，成孔时借助螺旋翼片5的反向旋转作用将破碎后泥岩岩渣冲出外钻杆1外部。

本实用新型中当成孔钻头2及破碎钻头6钻进成孔时依次流经水流通道4、出水孔7的水流对钻头进行冷却，冷却后水流经外钻杆1及内钻杆3间间隙流出，上述冷却方式相较传统水流冲洗排渣方式而言可防止孔壁内围岩因大量浸水而导致强度降低甚至软化坍塌的问题。

具体的，本实用新型中外钻杆1的一端设有第一螺纹接头9，外钻杆1的另一端设有第二螺纹接头10，本实用新型中成孔钻头2通过第一螺纹接头9螺旋安装于外钻杆1上，且上、下相邻外钻杆1间可利用上述螺纹接头进行相互持续，以满足不同钻孔深度的使用需要。

具体的，本实用新型中成孔装置还包括多个支撑杆11及多个支撑轴承12，本实用新型中支撑轴承12(可为锥形轴承)间隔安装于内钻杆3上，支撑杆11一端安装于外钻杆1内壁上，且支撑杆11另一端延伸并连接于支撑轴承12的轴承外圈上。

于上述技术方案基础上，进一步的，本实施例提供的低扰动成孔装置中破碎钻头6上还设有多道螺旋凹槽8，以利用破碎泥岩。

本实用新型中利用上述低扰动成孔装置成孔的方法为：

s1、根据深度要求接续若干节外钻杆1；

s2、向水流通道4中注入冷却水，使水流依次经水流通道4及出水口流出，从而冷却成孔钻头2及破碎钻头6；

s3、分别驱动外钻杆1及内钻杆3使二者反向旋转，从而利用成孔钻头2旋转破岩并钻进成孔的同时借助螺旋翼片5的反向旋转作用将破碎后泥岩岩渣冲出外钻杆1外部；

s4、钻孔至设计深度。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置，其特征在于，包括：

多节中空且可相互接续的外钻杆(1)，所述外钻杆(1)的一端安装有成孔钻头(2)；

内钻杆(3)，所述内钻杆(3)安装于所述外钻杆(1)内，且所述内钻杆(3)可沿所述外钻杆(1)的轴心线旋转，所述内钻杆(3)内沿所述内钻杆(3)的长度方向设有水流通道(4)，所述内钻杆(3)上设有螺旋翼片(5)；以及

破碎钻头(6)，所述破碎钻头(6)安装于所述内钻杆(3)相对靠近所述成孔钻头(2)的一端上，且所述破碎钻头(6)上设有出水孔(7)，所述出水孔(7)与所述水流通道(4)连通。

2.根据权利要求1所述的低扰动成孔装置，其特征在于，所述破碎钻头(6)上还设有多道螺旋凹槽(8)。

3.根据权利要求1或2所述的低扰动成孔装置，其特征在于，所述外钻杆(1)的一端设有第一螺纹接头(9)，所述外钻杆(1)的另一端设有第二螺纹接头(10)，所述成孔钻头(2)通过所述第一螺纹接头(9)螺旋安装于所述外钻杆(1)上。

4.根据权利要求3所述的低扰动成孔装置，其特征在于，所述成孔装置还包括多个支撑杆(11)及多个支撑轴承(12)，所述支撑轴承(12)间隔安装于所述内钻杆(3)上，所述支撑杆(11)一端安装于所述外钻杆(1)内壁上，所述支撑杆(11)另一端延伸并连接于所述支撑轴承(12)的轴承外圈上。

5.根据权利要求4所述的低扰动成孔装置，其特征在于，所述支撑轴承(12)为锥形轴承。

6.根据权利要求4或5所述的低扰动成孔装置，其特征在于，所述成孔钻头(2)由金刚石制成。

技术总结
本实用新型涉及一种软弱泥岩锚杆/索孔的低扰动成孔装置，上述装置包括：多节中空且可相互接续的外钻杆，外钻杆的一端安装有成孔钻头；内钻杆，内钻杆安装于外钻杆内，且内钻杆可沿外钻杆的轴心线旋转，内钻杆内沿内钻杆的长度方向设有水流通道，内钻杆上设有螺旋翼片；以及破碎钻头，破碎钻头安装于内钻杆相对靠近成孔钻头的一端上，且破碎钻头上设有出水孔，出水孔与水流通道连通。本实用新型中采用内钻杆进水、内钻杆与外钻杆内壁间出水的形式实现钻头降温，上述降温形式可防止孔壁内围岩因大量浸水而导致强度降低甚至软化坍塌的问题。

技术研发人员：康永水;侯聪聪;孙兴平;陈建本;侯俊友;张瑞;王洪涛;刘滨;刘靖毅
受保护的技术使用者：中国科学院武汉岩土力学研究所;淮南矿业(集团)有限责任公司顾桥煤矿
技术研发日：2020.08.31
技术公布日：2021.01.15