CN2317305Y - 变径扩孔钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种变径钻具,特点在于:后钻体与前钻体套柱配合由定位装置定位,刀体与前钻体的固定装置固定;破坏定位装置时,前钻体限位装置上弹簧装置弹开刀体,限位装置把前后钻体连为一体,实现正常钻进;加大钻进推力破坏定位装置,张开刀体,退钻扩孔;钻机停钻推拉出钻具,形成孔口直径小,孔内直径大的钻孔,解决了不换钻具一次成孔,实现防止钻进施工过程诱导煤与瓦斯突出,提高钻孔排放瓦斯效果。

Description

变径扩孔钻具

本实用新型涉及一种钻具。特别涉及一种煤矿穿孔用的变径钻具。

目前，我国较先进的变径钻具是中国专利局对申请号为91217401.3,1991年6月28日申请的《可变径卸煤钻具》于1992年7月8日授权公告所介绍的一种。《可变径卸煤钻具》目的是为防止钻孔施工过程发生煤与瓦斯喷孔和突出，在预留的岩柱部分不宜打大直径钻孔，而煤层部分又需要大直径钻孔多卸出煤炭和提高瓦斯抽放量。可变径卸煤钻具是在岩柱部分先以普通钻具施工φ150毫米钻孔，打入煤层600毫米后换上该钻具，推进到钻孔底，使钻具的滑套沿花键轴向前移动，并带动支撑刀片张起，活动刀片(即切割刀片)随支撑刀片的张起而张起，直至达到设计直径500毫米，根据钻机能力还可设计更大的直径来完成由岩石φ150毫米钻孔到煤层后变径为φ500毫米钻孔的目的，直至煤层底或顶板为止；退钻时钻具自动收拢到最小直径135毫米，顺利退出。其钻具的具体结构包括：滑套、支撑刀片、花键轴、活动刀片、引钻主体。滑套和支撑刀片连接成一个单元；花轴键和活动刀片连接成一个单元；引钻主体由硬质合金和翼板组成一个单元。三个单元采用螺纹和销轴连接成一体，构成可变径卸煤钻具。使用该钻具特点：分次成孔，需换钻具扩孔，即先打小直径钻孔，然后退出更换大直径钻具扩孔。缺点：工序繁琐，作业效率低，孔口不利于严密封孔。

本实用新型的目的是提供一种小孔径钻进、后退扩孔、孔内收缩的变径钻具。

本实用新型的目的是这样实现的：钻具设计有前钻体、后钻体、刀体、弹性装置、限位装置、固定装置。后钻体与前钻体套柱配合由定位装置定位，刀体与前钻体的固定装置固定；破坏定位装置时，前钻体限位装置上弹簧装置弹开刀体，限位装置把前后钻体联成一体。其工作原理：钻具定位装置闭锁刀体，实现小孔径前进钻孔；破坏定位装置，使刀体解锁张开，刀体在弹性装置和旋转离心力共同作用下，起拔实现变径扩孔；钻具后退到封孔段时，停止旋转，在钻机起拔拉力和煤壁挤压作用下，自动收缩变径后被拉出钻孔。钻具实现钻进、扩孔、收缩变径作业共分四个阶段：第一阶段正常钻进，变径钻具前端设置普通钻头，钻具刀体处于闭锁状态。向前钻进时，位于变径钻具前端的普通钻头首先切割煤体，钻具后钻体带动刀体切削孔壁，实现正常钻进作业，成孔孔径为普通钻头直径；第二阶段，刀体解锁，当钻头钻进到设计孔深时，钻机停止旋转，利用钻机本身推力将定位装置破坏，同时向前推动刀体与固定装置脱离，刀体自动解锁；第三阶段，变径扩孔，启动钻机旋转，在弹性装置和旋转离心力的共同作用下，刀体充分打开到设计位置，钻具处于扩孔工作状态，随着钻头后退，刀体切削孔壁，实现变径扩孔作业，扩孔孔径为刀体张开直径；第四阶段，收缩变径，扩孔达到封孔段位置时，钻机停止旋转，靠钻机拉力向外拉出钻具，刀体靠煤壁反作用力压迫弹性装置，收回到闭锁状态，实现收缩变径作业。其钻具结构为后钻体和与其螺纹连接的前钻体上的限位螺母采用断面为多边形的套柱配合连接，在正常钻进时，由定位装置定位，定位装置可以是销、亦可为花键，此时控制钻机推力，不破坏定位装置，在扩孔作业时，加大钻机推力破坏定位装置，由限位装置限位，限位装置可为两半园环，亦可为同心弧体、销或键，使前钻体不脱落。弹性装置与前钻体配合固定，弹性装置可以是弹簧片或弹簧，刀体由销轴或套轴与后钻体连接。正常钻进时，刀体与固定装置配套固定，固定装置可以是固定爪或脱钩结构，使刀体不张开。扩孔作业时，定位装置用控制钻机推力使之破坏，固定装置与刀体上的配套结构脱开，刀体靠弹性装置的张力与钻机旋转离心力张开，刀体切削孔壁，后退扩孔。

本实用新型使用，由钻具的弹性装置、定位装置、限位装置、固定装置在钻进、扩孔、收缩变径不同阶段的动作，使钻具在整个过程中不换钻具，完成小孔径进钻、后退扩孔、孔内收缩的二次变径扩孔作业，有利封孔，消除打钻孔诱导瓦斯突出现象，大孔抽放瓦斯，提高了抽放瓦斯量。

下面结合附图介绍实施例：

图1变径扩孔钻具正常钻进状态示意图

图2变径扩孔钻具扩孔作业状态示意图

实施例：

图1示出了变径扩孔钻具正常钻进状态，变径钻具前端设置直径75毫米的普通钻头，钻具刀体2处于闭锁状态。向前钻进时，位于变径钻头前端的普通钻头首先切削煤、岩体，钻具后钻体1带动刀体2切削孔壁，成孔孔径为普通钻头直径；当钻头钻到设计孔深位置时，钻机停止旋转，利用钻机本身推力将定位销8剪断，同时向前推动刀体2与固定爪7脱离，刀体2自动解锁。启动钻机旋转，在弹簧片5和旋转离心力的共同作用下，刀体2充分打开到设计位置，钻头处于扩孔工作状态，图2示出了变径扩孔钻具扩孔作业状态。随着钻具后退，刀体2切削孔壁，实现扩孔变径作业，扩孔孔径为刀体2张开直径150毫米。扩孔达到封孔位置时，钻机停止旋转，靠钻机拉力向外拉出钻头，刀体2靠煤，岩壁反作用力压迫弹簧片5，收回到闭锁状态，实现收缩变径作业。其钻具结构为后钻体1与钻体9和与其螺纹连接的前钻体上的限位螺母4采用断面为六边形的套柱配合连接，在正常钻进时与静态相同，由定位销8定位，此时控制钻机推力，不剪断定位销8，在前钻体9上的贯通孔用作退销之用。在扩孔作业时与动态相同，加大钻机推力剪断定位销8，由限位环6限位，限位环为两半圆环状，使前钻体9不脱落。弹簧片5与前钻体上的限位螺母4用固定螺钉配合固定。刀体2由销轴3与后钻体1连接。正常钻进时，刀体2用固定爪7与刀体2上的配套结构固定，使刀体2不张开。扩孔作业时，定位销8用控制钻机推力，使之剪断，固定爪7与刀体2上的配套结构脱开，刀体2靠弹簧片的张力与钻机旋转离心力张开，刀体2切削孔壁后退扩孔。

Claims (4)

1．一种变径扩孔钻具，由前钻体、后钻体、刀体，限位环和限位螺母、定位销组成，其特征在于在前钻体上设固定爪和定位销，前后钻体用限位环和限位螺母连接。正常状态，由定位销和固定爪将刀体锁死在前钻体上，保持小直径；剪断定位销后，前后钻体相对措动，刀体从固定爪中跳出，在弹簧和离心力作用下张开，实现大直径。

2．根据权利要求1所述的变径扩孔钻具，其特征是：在前钻体上设固定爪，应用定位销和固定爪将刀体固定在前钻体上，以保持正常钻进时小孔径。

3．根据权利要求1所述的变径扩孔钻具，其特征是：采用限位环和限位螺母连接前、后钻体，在退钻扩孔时限位环和限位螺母阻止前钻体脱落于孔内。

4．根据权利要求3所述的变径扩孔钻具，其特征是：限位环为二个半圆环。

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