[实用新型]一种非对称截面螺旋刻槽钻杆

说明书

本实用新型公开了一种非对称截面螺旋刻槽钻杆，包括中空直杆状的钻杆体，钻杆体内部的空腔为注流通道，所述钻杆体的外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿钻杆体轴向上升的螺旋凹槽，所述钻杆体的外圆柱面上设有平行于其轴向的多条涡流槽，所述涡流槽横截面轮廓为具有共同端点的两条线段。利用非对称截面刚体在高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，在煤层钻进过程中，具有排渣能力强、钻孔效率高、钻孔深度深的优势。

技术领域

本实用新型属于煤矿瓦斯抽采钻孔技术领域，尤其涉及一种适用于松软煤层、突出煤层瓦斯抽采钻孔钻进的非对称截面螺旋刻槽钻杆。

背景技术

矿井瓦斯治理是煤矿安全生产的前提条件，布置瓦斯抽采钻孔是矿井瓦斯防治的常用措施。目前，国内普遍采用的钻杆有以下三种：一种是靠风力或水力排渣的光面钻杆，一种是靠机械动力排渣的螺旋钻杆，一种是靠涡流松透和风力排渣的三棱钻杆。上述三类钻杆在松软煤层钻进过程中存在一下缺陷：光面钻杆在松软煤层钻进过程中，排渣能力弱，容易发生钻孔堵塞；螺旋钻杆在松软煤层钻进过程中，塌孔或孔壁明显收缩的区域处，容易出现卡钻、掉钻现象；三棱钻杆虽然在高速转动下引起涡流流动，形成排渣通道，但由于该钻杆涡流形成的排渣通道小，排渣能力弱，钻孔塌孔时，容易出现卡钻现象。因此，需要设计一种排渣能力尽可能大的新型钻杆，钻孔塌孔时，能及时疏通排渣通道。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中的不足，结合上述钻杆在实际应用中的优缺点，根据非对称截面刚体高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，提供一种排渣能力强、成孔效果好、钻进效率高、钻进深度深的非对称截面螺旋刻槽钻杆。

为达到上述目的，采用以下技术方案。

一种非对称截面螺旋刻槽钻杆，包括中空直杆状的钻杆体，钻杆体内部的空腔为注流通道，所述钻杆体的外圆柱面上设有以圆柱螺旋状沿钻杆体轴向上升的螺旋凹槽，所述钻杆体的外圆柱面上设有平行于其轴向的多条涡流槽，所述涡流槽横截面轮廓为具有共同端点的两条线段，两条线段之间的夹角为45°～120°。

为提高钻杆使用寿命和切屑效果，可在钻杆体表面进行抗高温耐磨处理。

所述钻杆体一端部的外圆柱面上设有外螺纹，另一端部的内圆柱面上设有内螺纹，所述外螺纹可与内螺纹相互配合。

所述螺旋凹槽的截面形状矩形、三角形。

所述涡流槽彼此之间的间距相同。

所述涡流槽设有两个、三个或四个。

为避免钻杆划伤操作人员，所述涡流槽与钻杆体外圆柱面通过圆角进行过渡；为防止涡流槽两直线相交处煤渣堆积不易清理，两直线之间也通过圆滑曲线过渡。

采用上述结构，根据非对称截面刚体高速转动下引起强力的涡流流动和螺纹刻槽辅助排渣降温的原理，非对称截面螺旋刻槽钻杆在煤体钻孔内旋转时，钻杆体外圆柱面上的涡流槽内会形成排渣通道（涡流区），有利于钻孔排渣。同时，钻杆体表面布置的螺纹凹槽具有碎渣和辅助排渣降温的效果。气流或水流从钻杆体内的注流通道进入，携带煤渣从钻杆体和煤壁壁之间的排渣通道排出，钻孔出现塌孔时，钻杆体外侧的涡流槽一方面具有松透煤渣的作用，另一方面形成涡流排渣通道，钻杆与煤渣之间的作用力得到释放，再结合钻杆体外侧螺旋凹槽的碎渣和辅助排渣的作用，钻杆的排渣能力提高，不易出现卡钻现象，有利于提高钻进效率和钻进深度。

钻杆体外表车削加工有一条或多条正螺旋凹槽，钻杆体轴向铣削加工有多条涡流槽。螺旋凹槽具有切削孔壁凸出煤体降低钻进阻力和辅助排渣散热的作用；涡流槽使钻杆高速旋转中，在涡流槽处形成涡流通道，一方面形成的涡流具有松透煤渣的作用，另一方面形成的涡流通道能有利于煤渣向孔外排出。采用上述结构，钻杆的排渣能力大幅度提高，经现场试验测试：本实用新型提供的非对称截面螺旋刻槽钻杆的排渣效率相对比光面钻杆、刻槽钻杆和三棱钻杆能提高55%以上。