CN206571429U - 一种矿山机械用采矿钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿山机械用采矿钻头，属于矿山机械领域；所述的矿山机械用采矿钻头包括钻头本体、底管、弧形管、心管，本实用新型采用弧形管与底管间隙配合形成环状喷嘴结构，配合弧形管使用，能够很大程度上解决现有的反循环钻头在裂隙发育、漏失地层钻进时，反循环有时形成的不够彻底，相当一部分气体携带岩粉从外环空逃逸排出地表。而且，本实用新型采用底管、弧形管和心管配合连接代替单根内置管，不仅加工方便，且反循环排渣效果好，风量消耗小，此外，能够避免环空漏失以及长期积累造成大量岩屑、岩粉堆积在钻具和孔壁间的外环间隙从而引起提钻困难，避免埋钻、卡钻、甚至有钻具折断等孔内事故的发生。

Description

一种矿山机械用采矿钻头

技术领域

本实用新型属于矿山机械领域，具体地说，涉及一种矿山机械用采矿钻头。

背景技术

矿工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业，特别是煤炭工业，虽然近些年来我国一直在对能源结构进行调整，削减煤炭在能源消费量中的比重。但是，煤炭在一次能源结构中的比例依然保持在60%以上，在今后相当长的时期内，煤炭将作为我国主体能源的地位不会动摇。由于我国煤矿地质条件复杂多变,煤炭生产总体技术水平较低,除了我国煤矿地质条件复杂，开采难度大，采煤机械化程度与先进产煤国家差距较大之外，开采技术和装备水平也远远落后其他先进产煤国家。现有技术中，空气潜孔锤反循环钻进技术已逐步在固体矿产资源勘探、水文水井钻凿、石油天然气钻井、工程勘察等领域得到了广泛的应用。

现有技术中，从正循环钻井技术实践来看，当钻遇地层裂隙、裂缝发育、极其破碎或有溶洞时，从底喷孔喷出的气体大部分漏失到地层裂隙之中，进入钻头中心通道的气体大幅度减少。从而导致岩心或岩样在上返的过程中受到的上举力不够，容易发生岩心卡堵现象，反循环形成效果差，有些时候甚至根本形不成反循环，这样就造成了钻进过程中排渣困难，风量消耗大，甚至钻进无法进行。而基于空气潜孔锤反循环钻探技术的特点和优势，将其推广应用至今后的矿山钻孔采矿中，可以有效解决在有些工况下正循环无法钻进的难题，对提高我国采矿快速钻孔的工艺技术及装备水平具有重要意义。现有的反循环钻头在裂隙发育、漏失地层钻进时，反循环有时形成的不够彻底，相当一部分气体携带岩粉从外环空逃逸排出地表，即出现孔口返风现象。环空漏失以及长期积累造成大量岩屑、岩粉堆积在钻具和孔壁间的外环间隙从而引起提钻困难。此时若遇潮湿出水地层，外环空的岩粉遇水会粘结在的钻杆上，极易造成埋钻、卡钻、甚至有钻具折断等孔内事故的发生。

因此，急需对现有的反循环钻头结构进行改型，创新设计出具有强力抽吸性能的新型反循环钻头，以满足复杂条件下的钻孔工作。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种矿山机械用采矿钻头，能够避免气体携带岩粉从外环空逃逸排出地表，防止大量岩屑、岩粉堆积在钻具和孔壁间的外环间隙从而引起提钻困难，而且，不易造成埋钻、卡钻、甚至有钻具折断等孔内事故的发生，且本实用新型具有良好反循环排砂效果。

为达到上述目的，本实用新型是按如下技术方案实施的：

所述的矿山机械用采矿钻头包括钻头本体、底管、弧形管、心管，其中，所述的钻头本体上开设有导气槽，侧壁上开设有分别与导气槽连通的内喷射孔和底喷孔，钻头本体的内腔底部设置有台肩，台肩上焊接有底管，弧形管与底管间隙配合连接，弧形管的内侧壁为弧形面，心管与弧形管螺纹连接，心管的顶部与钻头本体固定连接，底管、弧形管和心管的内腔连通形成中心通道。

进一步，所述的钻头本体顶部设置有用于支撑心管的支撑台。

进一步，所述的钻头本体底部开设有扩压槽，扩压槽分别与底喷孔和中心通道连通。

进一步，所述的钻头本体底部设置有硬质合金球齿。

进一步，所述的弧形管与底管间隙为1mm。

进一步，所述的内喷射孔的数量为10～12个，并呈环形喷射状设置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型采用弧形管与底管间隙配合形成环状喷嘴结构，压缩空气在流经弧形管时，由于附壁效应不仅可以改变气体的流动方向，并且在其内部能够形成较大的负压区，可对外界气体产生较强的抽吸作用。因此，将传统的内喷射孔设置为环状喷射状，配合弧形管使用，能够很大程度上解决现有的反循环钻头在裂隙发育、漏失地层钻进时，反循环有时形成的不够彻底，相当一部分气体携带岩粉从外环空逃逸排出地表，防止出现孔口返风现象。同时，传统的反循环钻头为了便于安装，多采用单根内置管进行排渣，但是，此类内置管反循环效果差，而且不便于加工，特别对于弧形面的加工极为困难，而本实用新型采用底管、弧形管和心管配合连接代替单根内置管，不仅加工方便，而且反循环排渣效果好，风量消耗小，同时，能够避免环空漏失以及长期积累造成大量岩屑、岩粉堆积在钻具和孔壁间的外环间隙从而引起提钻困难。由于弧形管内产生较大的负压区，抽吸力较大，因此能够保证外环空的岩粉遇水不会粘结在的钻杆上，避免造成埋钻、卡钻、甚至有钻具折断等孔内事故的发生。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1-钻头本体、2-导气槽、3-内喷射孔、4-底喷孔、5-底管、6-弧形管、7-心管、8-中心通道、9-支撑台、10-扩压槽、11-硬质合金球齿。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1所示，所述的矿山机械用采矿钻头包括钻头本体1、底管5、弧形管6、心管7，其中，所述的钻头本体1上开设有导气槽2，侧壁上开设有分别与导气槽2连通的内喷射孔3和底喷孔4，钻头本体1的内腔底部设置有台肩，台肩上焊接有底管5，弧形管6与底管5间隙配合连接，弧形管6的内侧壁为弧形面，心管7与弧形管6螺纹连接，心管7的顶部与钻头本体1固定连接，底管5、弧形管6和心管7的内腔连通形成中心通道8，传统的反循环钻头为了便于安装，多采用单根内置管进行排渣，但是，此类内置管反循环效果差，而且不便于加工，特别对于弧形面的加工极为困难，而本实用新型采用底管5、弧形管6和心管7配合连接代替单根内置管，不仅加工方便，而且反循环排渣效果好，风量消耗小，同时，能够避免环空漏失以及长期积累造成大量岩屑、岩粉堆积在钻具和孔壁间的外环间隙从而引起提钻困难。弧形管6与底管5间隙配合形成环状喷嘴结构，压缩空气在流经弧形管6时，由于附壁效应不仅可以改变气体的流动方向，并且在其内部能够形成较大的负压区，可对外界气体产生较强的抽吸作用。因此，将传统的内喷射孔3设置为环状喷射状，配合弧形管6使用，能够很大程度上解决现有的反循环钻头在裂隙发育、漏失地层钻进时，反循环有时形成的不够彻底，相当一部分气体携带岩粉从外环空逃逸排出地表而出现的孔口返风现象。由于弧形管6内产生较大的负压区，抽吸力较大，因此能够保证外环空的岩粉遇水不会粘结在的钻杆上，避免造成埋钻、卡钻、甚至有钻具折断等孔内事故的发生。

优选地，所述的钻头本体1顶部设置有用于支撑心管7的支撑台9，防止心管7脱落。

优选地，所述的钻头本体1底部开设有扩压槽10，扩压槽10分别与底喷孔4和中心通道8连通，扩压槽10能够避免岩屑在中心通道8底部堵塞，避免排渣不畅。

优选地，所述的钻头本体1底部设置有硬质合金球齿11，增强钻头本体1的钻进能力，同时减轻钻头本体1的磨损。

优选地，所述的弧形管6与底管5间隙为1mm，且间隙处形成环形喷嘴结构，喷嘴结构距离孔底越低，喷射角度越小，抽吸特性和反循环效果越好，但是，如果喷嘴结构距离孔底过低，又会导致气流流通不畅，弧形管6与底管5间隙最佳宽度为1mm。

优选地，所述的内喷射孔3的数量为10～12个，并呈环形喷射状设置，保证能够高速压缩空气能够形成环状喷射气流。

本实用新型的工作过程：

潜孔锤正常冲击钻进时，驱动潜孔锤活塞做功后的一部分气体由钻头本体1的底喷孔4高速喷出，然后携带岩屑经扩压槽10进入中心通道8，另一部分气体进入钻头本体1侧壁上的内喷射孔3，然后沿环形空间下行至弧形管6与底管5间隙配合形成的环状喷嘴结构，由于气体的附壁效应，高速气流将沿弧形管6的弧形面内侧壁附壁流动。在高速气流的卷吸作用下，周围的气体不断地向弧形管6的弧形面流动，并在其附近产生较大的负压区，在压力差的作用下，从扩压槽10进来的气体和环空的气体对钻头本体1进行冷却并携带岩屑沿钻头本体1的底部流道进入中心通道8，反循环到地表。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的矿山机械用采矿钻头包括钻头本体、底管、弧形管、心管，其中，所述的钻头本体上开设有导气槽，侧壁上开设有分别与导气槽连通的内喷射孔和底喷孔，钻头本体的内腔底部设置有台肩，台肩上焊接有底管，弧形管与底管间隙配合连接，弧形管的内侧壁为弧形面，心管与弧形管螺纹连接，心管的顶部与钻头本体固定连接，底管、弧形管和心管的内腔连通形成中心通道。

2.根据权利要求1所述的一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的钻头本体顶部设置有用于支撑心管的支撑台。

3.根据权利要求1所述的一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的钻头本体底部开设有扩压槽，扩压槽分别与底喷孔和中心通道连通。

4.根据权利要求1所述的一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的钻头本体底部设置有硬质合金球齿。

5.根据权利要求1所述的一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的弧形管与底管间隙为1mm。

6.根据权利要求1所述的一种矿山机械用采矿钻头，其特征在于：所述的内喷射孔的数量为10～12个，并呈环形喷射状设置。