[发明专利]一种复合凿岩钻具及凿岩方法

说明书

本发明提供一种复合凿岩钻具及凿岩方法，其中复合凿岩钻具，包括钻杆、潜孔冲击器和牙轮钻头，钻杆一端为钻头端，潜孔冲击器沿钻杆的中心轴线套设于钻头端，围绕钻杆的中心轴线在钻头端上沿周向设置多个牙轮钻头，潜孔冲击器上设有冲击器钻头，冲击器钻头的工作面沿钻杆的工作前进方向的伸出长度大于牙轮钻头的工作面沿钻杆的工作前进方向的伸出长度；其中凿岩方法，采用上述的复合凿岩钻具进行凿岩，首先让冲击器钻头接触岩面并钻凿出小孔径的中心孔，然后牙轮钻头开始接触中心孔周围的岩面并进行钻凿。本发明提供的复合凿岩钻具及凿岩方法，能够实现大直径深度凿岩，从而提高钻孔凿岩设备的效率，降低开采能耗。

技术领域

本发明涉及冲击凿岩设备领域，具体涉及一种复合凿岩钻具及凿岩方法。

背景技术

采矿业在我国的发展十分迅速，近几年矿业产值和采矿设备的投入都在以40％速度增长，其中露天黑色金属矿和有色金属矿的投资规模均已超过1000亿元。矿山开采主要包括露天开采、地下开采和海洋采矿三个部分，其中露天开采产量占矿山开采总量的60％以上。

在大型露天矿山开采中普遍采用钻孔爆破法对矿石进行破碎。现在矿山钻孔凿岩设备主要包括顶锤式液压凿岩钻机，潜孔钻机和牙轮钻机。而炮孔的参数决定了钻机的作业效率和能耗，同样的爆破区，如果炮孔直径增大，则炮孔间距可以增大，这样可以减小钻机由于频繁移位而造成的能量损耗；同样的炮孔直径和炮孔间距，增加炮孔深度，则钻机一次钻孔的爆破量迅速增加，同样降低了钻机的能耗，提高了钻孔效率。增加孔径和孔深，对钻孔凿岩设备提出了新的挑战。

因此，需要一种能够实现大直径深度凿岩，从而提高钻孔凿岩设备的效率，降低其开采能耗的复合凿岩钻具及凿岩方法以推动大型矿山钻孔凿岩关键技术的发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合凿岩钻具及凿岩方法，具体技术方案如下：

所述复合凿岩钻具包括钻杆、潜孔冲击器和牙轮钻头，所述钻杆一端为钻头端，所述潜孔冲击器沿所述钻杆的中心轴线套设于所述钻头端，围绕所述钻杆的中心轴线在所述钻头端上沿周向设置多个所述牙轮钻头，所述潜孔冲击器上设有冲击器钻头，所述冲击器钻头的工作面和所述牙轮钻头的工作面均朝向所述钻杆的工作前进方向，且所述冲击器钻头的工作面沿所述钻杆的工作前进方向的伸出长度大于所述牙轮钻头的工作面沿所述钻杆的工作前进方向的伸出长度。

优选地，所述牙轮钻头的工作面朝所述钻杆中心轴线倾斜，且所述牙轮钻头的轴线与所述钻杆的中心轴线的夹角为30°至45°。

优选地，所述钻杆包括沿钻杆中心轴线串联固定连接的过渡钻杆和钻头架，所述钻头架设置在所述钻头端，所述钻头架上设置有多个牙轮钻头。

优选地，所述钻杆内部沿中心轴线设有第一限位套和第二限位套用于套设所述潜孔冲击器，所述第一限位套远离所述潜孔冲击器设有所述冲击器钻头的一端设置，所述第二限位套靠近所述潜孔冲击器设有所述冲击器钻头的一端设置。

优选地，所述潜孔冲击器一端设有冲击器钻头，所述潜孔冲击器另一端设有连接头用于外接钻具带动所述潜孔冲击器转动。

利用上述复合凿岩钻具进行凿岩作业的方法，具体包括如下步骤：

步骤一、所述潜孔冲击器上设有的所述冲击器钻头接触岩面并钻凿出小孔径的中心孔；

步骤二、推进所述复合凿岩钻具，所述牙轮钻头开始接触岩面并进行钻凿，围绕所述中心孔形成大口径的钻孔。

优选地，将外部动力机构与所述复合凿岩钻具连接并推向工作点，使所述钻杆旋转并带动所述牙轮钻头和所述潜孔冲击器旋转

应用本发明的技术方案，至少具有以下有益效果：