双排渣功能钻具的制作方法

1.本发明涉及煤矿开采技术领域，具体地，涉及一种双排渣功能钻具。


背景技术：

2.大直径钻孔施工排渣方法可以水力排渣，使用水钻通过多级扩孔来实现，其使用钻具一般为丝扣连接的外平钻杆，主要靠高压水排渣；还可以使用螺旋钻杆自排渣，其主要依靠大螺旋叶片自然排渣，但两种方式均有一定的局限性。


技术实现要素：

3.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
4.在实际应用中，水力排渣工艺需要供水量和排水量都较大，对施工点供排水条件要求苛刻，适合于固定钻场的施工，不适合于钻孔长度短、需经常移钻的场所；同时受水的自重影响，当负角度钻孔时，孔内会一直积存大量水和煤渣，排渣能力受到一定限制，而螺旋自排渣工艺在本煤层大直径钻孔施工过程中，因成孔直径较大，易造成孔内塌孔堵塞钻杆排渣通道，仅仅依靠螺旋钻杆叶片的推力而没有其它外力驱动，一旦钻杆压钻卡死很容易造成钻具丢失。
5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构简单、施工效率高、适用性强的双排渣功能钻具。
6.根据本发明实施例的双排渣功能钻具包括钻头、钻杆和主动轴，所述钻头内部设有沿所述钻头的长度方向贯穿所述钻头的第一通道，所述钻头上设有多个出水孔，多个所述出水孔与所述第一通道连通且在所述钻头的长度方向间隔布置，所述钻杆的一端与所述钻头的后端可拆卸地相连，所述钻杆包括杆体和螺旋叶片，所述杆体的内部设有沿所述杆体的长度方向贯穿所述杆体的第二通道，所述第二通道与所述第一通道连通，所述螺旋叶片与所述杆体的外周面相连且沿所述杆体的长度方向螺旋延伸，所述主动轴的前端与所述杆体的另一端可拆卸地相连，所述主动轴的内部设有沿所述主动轴的长度方向贯穿所述主动轴的第三通道，所述第三通道与所述第二通道连通，所述主动轴适于外部动力设备相连。
7.根据本发明实施例的双排渣钻在进行钻孔施工时具有结构简单、施工效率高、适用性强的特点。
8.在一些实施例中，所述钻杆为多个，多个所述钻杆依次相连，位于最前端的所述钻杆的前端与所述钻头的后端可拆卸地相连，位于最后端的所述钻杆的后端与所述主动轴的前端可拆卸地相连。
9.在一些实施例中，所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道的横截面积相同。
10.在一些实施例中，所述双排渣功能钻具还包括导向钻，所述导向钻的后端与所述钻头的前端可拆卸地相连，所述导向钻的横截面积小于所述钻头的横截面积。
11.在一些实施例中，所述双排渣功能钻具还包括第一连接件，所述第一连接件设在所述钻头的前端，所述第一连接件与所述导向钻可拆卸地相连。
12.在一些实施例中，所述第一连接件与所述导向钻的连接方式为丝扣连接。
13.在一些实施例中，所述双排渣功能钻具还包括第一连接头和第二连接头，所述第一连接头设在所述钻头的后端和所述杆体的另一端，所述第二连接头设在所述杆体的一端和所述主动轴的一端，所述第一连接头设有凹槽，所述第二连接头可配合在所述凹槽内。
14.在一些实施例中，所述双排渣功能钻具还包括固定销，所述第一连接头上设有第一通孔，所述第二连接头上设有固定槽，所述固定销穿过所述第一通孔后设在所述固定槽内，以连接所述第一连接头与所述第二连接头。
15.在一些实施例中，所述固定销、所述第一通孔和所述固定槽均为多个，多个所述固定槽与多个所述第一通孔一一对应，所述固定销的数量与所述第一通孔和所述固定槽的数量相同。
16.在一些实施例中，所述双排渣功能钻具还包括第二连接件，所述第二连接件设在所述主动轴的后端，所述第二连接件适于与外部供水设备相连。
附图说明
17.图1是根据本发明实施例的双排渣功能钻具的结构示意图。
18.图2是图1中钻头的结构示意图。
19.图3是图1中钻杆的结构示意图。
20.图4是图1中主动轴的结构示意图。
21.附图标记：
22.钻头1，第一通道11，出水孔12，钻杆2，杆体21，第二通道211，螺旋叶片22，主动轴3，第三通道31，导向钻4，第一连接件5，第一连接头6，凹槽61，第一通孔62，第二连接头7，固定槽71，固定销8，第二连接件9。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
24.下面参考附图1
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4描述根据本发明实施例的双排渣功能钻具。
25.根据本发明实施例的双排渣功能钻具包括钻头1、钻杆2和主动轴3。
26.钻头1内部设有沿钻头1的长度方向贯穿钻头1的第一通道11，钻头1上设有多个出水孔12，多个出水孔12与第一通道11连通且在钻头1的长度方向间隔布置。
27.如图1和图2所示，钻头1呈纺锤形，钻头1的中心位置设有沿左右方向贯穿钻头1的第一通道11，第一通道11用于通入排渣用的水，在钻头1包括刮刀和芯杆，在相邻两个刮刀间的芯杆上设置与第一通道11相通的多个出水孔12，多个出水孔12在左右方向上间隔布置，当第一通道12通入排渣用水时，出水孔12将排渣用水从钻头1位置排出，以有效进行排渣。
28.钻杆2的一端与钻头1的后端可拆卸地相连，钻杆2包括杆体21和螺旋叶片22，杆体21的内部设有沿杆体21的长度方向贯穿杆体21的第二通道211，第二通道211与第一通道11连通，螺旋叶片22与杆体21的外周面相连且沿杆体21的长度方向螺旋延伸。
29.如图1和图3所示，螺旋叶片22与杆体21的外周面相连且沿左右方向延伸，螺旋叶
片22的直径与钻孔直径相同，同时可根据钻孔直径的要求，对螺旋叶片22进行更换，以适应不同作业环境，钻头1的右端为后端，钻杆2的左端与钻头1的右端可拆卸地相连，连接方式包括但不限于销孔插接和丝扣连接，杆体21的内部设有沿左右方向贯穿杆体21的第二通道211，第二通道211与第一通道11连通且第二通道211的横截面积与第一通道11的横截面积相同，以便于向钻头2处注入的排渣水更快通过。
30.主动轴3的前端与杆体21的另一端可拆卸地相连，主动轴3的内部设有沿主动轴3的长度方向贯穿主动轴3的第三通道31，第三通道31与第二通道211连通，主动轴3适于外部动力设备相连。
31.如图1和图4所示，主动轴3的前端为左端，主动轴3的左端与杆体21的右端可拆卸地相连，连接方式包括但不限于销孔插接和丝扣连接，主动轴3的内部设有沿左右方向贯穿主动轴3的第三通道31，第三通道31与第二通道211连通且第三通道31的横截面积与第二通道211的横截面积相同，以便于向钻头2处注入的排渣水更快通过，主动轴3的中部设有凸台，用于与外部动力设备相连，外部动力设备可向钻杆2及钻头1提供前进和旋转的动力。
32.根据本发明实施例的双排渣钻在进行钻孔施工时具有结构简单、施工效率高、适用性强的特点。
33.在一些实施例中，钻杆2为多个，多个钻杆2依次相连，位于最前端的钻杆2的前端与钻头1的后端可拆卸地相连，位于最后端的钻杆2的后端与主动轴3的前端可拆卸地相连。
34.如图1所示，多个钻杆2沿左右方向依次前后相连，钻头1的后端与最左端的钻杆2的左端相连，主动轴3的前端与最右端的钻杆2的右端相连，通过设置多个钻杆2可以根据作业环境的实际需求改变钻杆2的长度，有利于提高作业效率。
35.在一些实施例中，第一通道11、第二通道211和第三通道31的横截面积相同。
36.如图1所示，在左右方向上，第一通道11、第二通道211和第三通道31依次连通，排渣水从右向左依次通过第三通道31、第二通道211和第一通道11，第一通道11、第二通道211和第三通道31的横截面积相同，利于提高排渣水的通过效率，间接提高排渣效率。
37.在一些实施例中，双排渣功能钻具还包括导向钻4，导向钻4的后端与钻头1的前端可拆卸地相连，导向钻4的横截面积小于钻头1的横截面积。
38.如图1所示，在钻头1的左侧还连接有导向钻4，导向钻4的横截面积小于钻头1的横截面积，在进行钻进施工时，在导向钻4的牵引下，钻头1沿已成孔的导向钻4轨迹钻进切削煤体，煤渣经钻杆2上焊接的大直径螺旋叶片22输送到孔外，实现螺旋排渣。
39.在一些实施例中，双排渣功能钻具还包括第一连接件5，第一连接件5设在钻头1的前端，第一连接件5与导向钻4可拆卸地相连。
40.如图1和图2所示，在钻头1的左端还设有第一连接件5，第一连接件5的右端与钻头1的左端连接在一起，导向钻4与第一连接件5可拆卸地连接在一起，以便于更换导向钻4，提高钻具的使用寿命。
41.在一些实施例中，第一连接件5与导向钻4的连接方式为丝扣连接。第一连接件5的左端设有外螺纹，导向钻4的右端设有连接槽，连接槽内设有与外螺纹匹配的内螺纹，第一连接件5与导向钻4通过外螺纹与内螺纹的配合连接在一起，可以理解的，第一连接件5与导向钻4的连接方式包括但不限于丝扣连接、螺纹连接、卡扣连接、法兰连接。
42.在一些实施例中，双排渣功能钻具还包括第一连接头6和第二连接头7，第一连接
头6设在钻头1的后端和杆体21的另一端，第二连接头7设在杆体21的一端和主动轴3的一端，第一连接头6设有凹槽61，第二连接头7可配合在凹槽61内。
43.如图1所示，在钻头1的右端和杆体21的右端均设有第一连接头6，第一连接头6的左侧与钻头1的右端和杆体21的右端连接在一起，第一连接头6的右侧设有凹槽61，在杆体21的左端和主动轴3的左端均设有第二连接头7，第二连接头7的横截面积不大于凹槽61的横截面积，第二连接头7可配合在凹槽61内，以使第一连接头6和第二连接头7连接在一起。
44.在一些实施例中，双排渣功能钻具还包括固定销8，第一连接头6上设有第一通孔62，第二连接头7上设有固定槽71，固定销8穿过第一通孔62后设在固定槽71内，以连接第一连接头6与第二连接头7。
45.如图2
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4所示，在第一连接头6的外周面上间隔设有第一通孔62，第二连接头7上设有与第一通孔62对应的固定槽71，固定槽71不与第二通道211连通，以保证第二通道211内通水时的密闭性，在第一通孔62和固定槽71内设有固定销8，固定销8将第一连接头6与第二连接头7连接在一起。
46.在一些实施例中，固定销8、第一通孔62和固定槽71均为多个，多个固定槽71与多个第一通孔62一一对应，固定销8的数量与第一通孔62和固定槽71的数量相同。
47.在进行大直径钻孔施工时，钻机的扭矩较大，为保证扭矩的传递及钻具的使用寿命，使用高强度钢材制作第一连接头6和第二连接头7，同时使用多个固定销8一一对应地设在多个固定槽71与多个第一通孔6内，增强第一连接头6和第二连接头7的连接，减少因第一连接头6和第二连接头7磨损或损坏造成的钻具更换，提高作业效率和钻具的使用寿命。
48.在一些实施例中，双排渣功能钻具还包括第二连接件9，第二连接件9设在主动轴3的后端，第二连接件9适于与外部供水设备相连。
49.如图1和图4所示，在主动轴3的右端还连接有第二连接件9，第二连接件9上设有进水口，进水口与第三通道31连通，第二连接件9与外部供水设备相连，在进行水力排渣时，外部供水设备通过进水口向第三通道31内注入排渣水，提高排渣效率。
50.在进行钻孔施工时，钻头1的左端通过第一连接件5与导向钻4相连，钻头1的右端根据作业环境需要依次连接多个钻杆2，在最后一个钻杆2的右端与主动轴3连接，主动轴3的右端连接有第二连接件9，钻进时，在导向钻4的牵引下，钻头1沿已成孔的导向钻4轨迹钻进切削煤体，煤渣经杆体21上焊接的大直径螺旋叶片22输送到孔外，实现螺旋排渣。当需要进行水力排渣时，在现有连接不变的情况下，在主动轴3右端的第二连接件9处加接配套的供水水便轴，连接好供水管路后，开启供水阀门，向主动轴3内部第三通道31中供水，依次经第三通道31、第二通道211和第一通道11到达钻头1处，由出水孔12排出至钻具与孔壁之间，实现高压水对孔内煤渣的水力冲洗排渣。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
53.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
54.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。