[实用新型]一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头

说明书

本实用新型涉及地质钻孔施工领域，特别涉及一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，包括平顶楔型钻头、钻头筒体、钻头筒体外螺纹、钻杆连接装置、连接装置内螺纹、中空式钻杆、钻杆外螺纹；所述平顶楔型钻头位于钻头筒体上端面，所述钻头筒体下部设置有钻头筒体外螺纹，所述钻杆连接装置上下两端均设置有连接装置内螺纹，所述中空式钻杆端头设置有钻杆外螺纹，所述钻头筒体以螺纹方式通过钻杆连接装置与其后方中空式钻杆安装连接；该装置前端面设计的平顶楔型钻头破岩能力较强，可以实现硬岩地层内钻孔快速施工，通过中空式钻杆实现钻屑内排，能够有效避免钻孔塌孔与卡钻现象。

技术领域

本实用新型涉及地质钻孔施工领域，具体涉及一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头。

背景技术

随着经济建设的蓬勃发展，大直径基岩孔应用越来越广泛，如桥梁、水工建筑物、高层建筑物基础、矿山通风井、充填井、地下核试验井、导弹发射井、雷达天线井、自来水工程的集水井、环境保护污水处理井等等。

近年来，在各种深基础工程施工中，大直径嵌岩桩的比例也正在逐渐增大。而在这类桩孔的施工中采取的工艺方法主要有组合式牙轮钻头全面钻进、组合式滚刀钻头全面钻进、冲击式钻进、潜孔锤钻进、常规硬岩钻进方法配合聚能爆破的工艺方法以及钢粒回转取芯钻进等。组合式牙轮钻头钻进及滚刀钻头钻进是当前大直硬岩钻进中最常用的工艺方法，且常采用全面钻进的方式，在钻孔直径不太大时，它的钻进效率很高，但实际在大直径硬岩钻进中，往往由于钻压的不够而使钻进效率降低。冲击式钻进方法是通过卵石、砾石、漂石地层的最好方法，但对于坚硬完整的岩石，它的钻进效率很低。潜孔锤钻进是当前在硬岩中钻进效率最高的工艺方法，但随着钻孔直径的扩大，钻孔深度的增加，潜孔锤的耗风量也不断增大，使潜孔锤钻进的成本也成倍增加，钻进的效率在降低。常规硬岩钻进配合聚能爆破的钻进工艺方法是近来出现的一种新的技术方法，它是将聚能爆破与常规钻进方法结合，在钻孔时遇到深、厚、大而坚硬的孤石或漂石时，先采用聚能爆破破碎孤石、漂石，再用常规钻进方法继续钻进，实践证明这是一种应用效果很好的方法。钢粒钻进虽简单，成本也低，但钢粒钻进的效率最低，且钻孔直径很难加大。大直径硬岩环状取芯钻进也是现在大直径硬岩钻进提高钻进效率的较好的方法。

大直径基岩孔的钻进特点是，孔的直径大而又浅，施工时最大困难是钻压很难满足要求。如在中硬岩石中钻进直径1.0m的孔，钻头破碎岩石需加150～300kN的压力，这在浅孔段很难实现；钻孔穿越地层复杂时，通常情况下一个孔深为几十米的钻孔，其地层变化较大，土层工作量大，容易钻进，但孔壁稳定性差，经常出现塌孔、超径等问题，所以要求土层的钻进速度快，裸孔的时间短，而硬层的钻进工作量只占钻进进尺的10％～20％，但钻进时间要占钻进总时间的50％以上。因此，提高硬岩钻进效率，是当前大直径工程孔施工技术攻克的主要问题；钻进产生的岩屑多，大直径工程孔全断面破碎时，产生的岩屑特别多，要保持孔底干净，所选的钻进方法要有利于排渣；随着孔径的增加，钻进阻力成倍增大，扭矩增大，所以配备的设备、机具及功率较大。

根据上述特点，大直径硬岩钻进提高钻进效率应从以下几方面考虑：改善碎岩条件，采用冲击回转的碎岩方式提高碎岩效率，解决大直径硬岩钻进钻压不足的问题；减少碎岩面积，采用环状取芯钻进技术，提高钻进效率，即减少了碎岩面积，同时使切削具的碎岩应力提高，从而能有效地碎岩；减少钻头钻进过程中的重复破碎，即利用较好的排渣工艺方法，从而间接提高钻进效率；研究新的碎岩工具提高钻进效率，如：大直径金刚石复合片钻头、新型硬质合金钻头等。因此，急需研制一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，以解决上述技术难题，避免硬岩地层中大直径地质钻孔钻进过程中钻孔塌孔、卡钻现象，保证大直径钻孔快速施工。

实用新型内容

针对上述技术背景提到的不足，本实用新型的目的在于提供一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头。