[实用新型]防塌孔高效组合钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在煤层中钻孔的工具，特别是一种防塌孔高效组合钻头。

背景技术

在煤矿生产过程中，为了防止发生煤与瓦斯突出事故，在掘进之前需要在煤层中打释放孔将煤层中的瓦斯释放出来以消除煤层应力。这是突出煤层掘进工作面“四位一体”综合防突措施中很重要的环节。针对防突钻孔的钻头近年来也有了很大的发展，从单一直径钻进的钻头逐渐发展为多级、多刀翼钻进的钻头，使钻孔效率有了很大提高，但这些产品目标都集中在提高钻头的切削效率或提高成孔率上，却无法解决瓦斯富集煤层对钻头的影响，尤其是软煤层，机械强度极低，在地应力、瓦斯压力的作用下，孔径很难保持设计值，经常会出现不均衡的塌孔。使钻具出现抱钻、卡钻等现象，造成钻孔堵塞，形成孔内“隔墙”，致使钻具丢在煤层中，掘进成本大大增加，而且一旦瓦斯释放不了，就很可能在孔内形成高压瓦斯和瓦斯压力梯度，当孔内瓦斯压力梯度达到一定程度，孔内高压瓦斯就会冲破上述“隔墙”引起煤与瓦斯突出事故。另外由于防突孔要求深度都在10米以上，而煤层是有一定厚度和一定走向的，这就要求钻孔要有一定的直线度和方向性，否则就失去了打孔的意义，而很多钻头只能在钻孔直径上进行调整，却无法提高钻孔的直线度和方向性。综上所述，解决不了这两个问题，就无法从根本上对钻进效率进行提升，掘进成本的降低也就无从谈起。CN2537818Y公开了一种煤矿防治煤与瓦斯突出的新型钻杆，其形成的钻孔截面比公知钻杆大20～30倍，是在公知钻杆杆体上设置刀齿，钻孔形成后借助刀齿的截割作用迅速扩孔。杆体有直线圆柱形、螺旋形两种；设置在钻杆杆体上的刀齿分别有方形、圆柱形、圆锥形三种形式；刀齿与钻杆杆体的连接方式有丝扣式、焊接式两种；截割钻杆与钻头的连接方式有丝扣与快速接头两种。截割钻杆分为直线圆柱型与螺旋螺纹型两个系列，7种形式。CN2881070Y公开了一种反锥式煤岩层钻头，包括垂直焊接在基板上的钻头辐板和钻头杆。钻头辐板自圆心辐射状圆周均匀分布，在每个钻头辐板的斜边焊接有一排合金刀头，基板的中孔与钻头杆的中孔相通，每个钻头辐板的斜边向钻头后方的圆心倾斜构成反锥状，每个钻头辐板的最前端的锐角的刀头分布在钻头的最大工作直径的圆周上。呈辐射状圆周均匀分布的钻头辐板的数量至少是两个。CN2839545Y公开了一种用于高瓦斯钻深孔时使用的高瓦斯防突深孔钻杆，包括钻杆，钻杆横截面至少由四个凸凹连续面构成，并且各个钻杆连接处之间相互通有通孔，在每个钻杆的端部设置有芯子，芯子和芯子之间通过螺纹连接后，芯子和芯子之间再以通孔相通。这些技术对如何稳定钻孔的方向或者当发生塌孔和卡钻时，如何使钻具顺利从孔中抽出，皆未给出指导性的技术方案。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种防塌孔高效组合钻头，它能稳定钻孔的方向，当发生塌孔和卡钻时，能有效切削堵塞钻孔的煤，使钻具顺利从孔中抽出，从而降低煤层突出的事故率，降低煤矿防突的成本，使单位掘进深度的钻具消耗的成本降低。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种防塌孔高效组合钻头，具有与钻杆相连接的钻头柄、带切削翼的一级钻头、扩孔钻头组，扩孔钻头组为分别固定安装于钻头柄上的带切削翼的若干个扩孔钻头，其技术方案是在一级钻头与扩孔钻头组之间具有一段起导向作用的、其旋转中心线与一级钻头和钻头柄的旋转中心线共线的螺旋钻杆，该螺旋钻杆的两端分别与一级钻头和扩孔钻头组中先进行扩孔作业的最前面的一个扩孔钻头固定连接，螺旋钻杆的直径大于一级钻头的直径，而小于扩孔钻头组中直径最小的一个扩孔钻头的直径；钻头柄在其尾端与扩孔钻头组之间的部分上固定安装有带切削翼的防塌孔钻头，该防塌孔钻头的切削翼安装方向与扩孔钻头组中的若干个扩孔钻头的切削翼安装方向相反，防塌孔钻头的直径小于扩孔钻头组中直径最大的一个扩孔钻头的直径。

上述技术方案中，所述的一级钻头的直径可以为44mm，螺旋钻杆的长度可以为400mm，扩孔钻头组可以为分别固定安装于钻头柄上的带切削翼的两个扩孔钻头，这两个扩孔钻头的直径可以分别为76mm和110mm，防塌孔钻头的直径可以为82mm，此技术方案用以钻进直径为110mm的孔。

本实用新型吸取传统钻头的优点，采取了分级钻进，多刀翼切削的方式。同时针对传统钻头的不足，从钻头结构出发，从两方面做了改进：