一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及破碎軟巖鉆孔設備技術領域，特別涉及一種可重復使用的防止鉆孔鉆進過程中及抽鉆后鉆孔塌孔的鉆進裝置及鉆孔方法。
【背景技術】
[0002]在巖土工程及礦山現(xiàn)場，常遇到在破碎軟巖中打孔鉆進的情況，若在鉆孔時或成孔后不對鉆孔加以保護，則會發(fā)生塌孔現(xiàn)象，給現(xiàn)場鉆孔施工帶來很大麻煩，費時費力。目前工程現(xiàn)場進行打孔的設備往往沒有護孔措施，只是簡單地通過鉆桿帶動鉆頭進行鉆進，且鉆頭直徑大于鉆桿，若鉆進過程中出現(xiàn)塌孔，則只有退鉆；若撤鉆后塌孔，則需重新打孔。針對現(xiàn)有設備的缺陷，已有學者研究設計了相關的防塌孔鉆具。已有專利CN 201460737U公開了一種防塌孔鉆具，包括鉆桿、鉆頭和套管。該專利雖在打孔過程中對孔壁進行保護，但在退鉆時張縮鉆刃可能會帶出套管，并會損壞套管；已有專利CN 103277122 A公布了一種在破碎頂板中鉆錨桿孔和錨桿錨固方法，通過鉆桿外部套上套管來進行護孔，雖能起到保護鉆孔的作用，但成孔后只能退出鉆桿，鉆頭被遺棄在孔內(nèi)，增加了成本；已有專利CN 103114810 B公開了一種煤層鉆孔防塌孔隨鉆鉆進下套筒裝置及鉆孔方法，包括羊角鉆頭、筒式鉆頭、組合推進裝置、網(wǎng)孔套筒和麻花鉆桿，鉆進時網(wǎng)孔套筒與鉆桿同時鉆進，能較好地起到防塌孔的作用，但該專利未說明套筒鉆頭是否可隨麻花鉆桿退出鉆孔。除此之夕卜，已有專利CN 104453728 A (一種防塌孔裝置及其鉆頭結(jié)構(gòu))、已有專利CN 203081286U (防塌孔鉆具)、已有專利CN 102226389 A (煤礦鉆孔防塌孔管網(wǎng)和防塌孔方法)和已有專利CN 203066865 U (一種可擴孔的錨桿鉆頭)等均涉及到了對鉆孔的保護，但均未提到對護孔管即鉆桿外套的重復利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述工程現(xiàn)場已有的鉆孔設備及已經(jīng)研發(fā)的防塌孔鉆具存在的不足，本發(fā)明提供了一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法，適用于在破碎軟巖中鉆孔作業(yè)，鉆孔過程中及撤鉆后能對鉆孔進行有效保護，鉆孔得到充分利用后還可以撤出螺旋鉆筒，實現(xiàn)了對整個鉆進裝置的重復使用，在護孔的同時又大大降低了鉆孔的成本。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法，包括鉆頭、螺旋鉆桿、螺旋鉆筒、合金鉆齒、卡塞、轉(zhuǎn)子和插銷；螺旋鉆桿頭部四方柄與鉆頭連接，尾部四方柄與鉆機連接；螺旋鉆筒通過卡塞和轉(zhuǎn)子與螺旋鉆桿聯(lián)合為一體，與螺旋鉆桿同步鉆進。
[0005]所述的螺旋鉆桿桿體部分為圓柱體，頭部及尾部均為四方柄，桿體上焊接有螺旋紋，頭部四方柄內(nèi)設柱形螺紋孔，孔徑與鉆頭尾部螺栓直徑相同。
[0006]所述的螺旋鉆筒為鋼管，內(nèi)徑略大于鉆頭的直徑，頂部焊接有合金鉆齒，外部焊接有螺旋體。
[0007]所述的卡塞和轉(zhuǎn)子的直徑與螺旋鉆筒的內(nèi)徑相同，卡塞和轉(zhuǎn)子中心均開設正四棱柱形孔，孔橫截面邊長分別與螺旋鉆桿頭部和尾部四方柄的橫截面邊長相同。
[0008]所述的卡塞、轉(zhuǎn)子、鉆頭尾部螺栓及螺旋鉆桿頭、尾部的四方柄上均開設有圓形插銷孔，卡塞、轉(zhuǎn)子和鉆頭通過插銷固定在螺旋鉆桿上。
[0009]所述的螺旋鉆桿及鉆頭軸心線開設有通水孔。
[0010]所述的螺旋鉆筒、螺旋鉆桿、卡塞和轉(zhuǎn)子的中軸線相互重合。
[0011]本發(fā)明的有益技術效果是:
本發(fā)明實現(xiàn)了破碎軟巖中打孔鉆進及撤鉆后對鉆孔的保護，避免了傳統(tǒng)鉆進裝置鉆孔后的塌孔現(xiàn)象，在對鉆孔進行充分利用后，還可撤出起護孔作用的螺旋鉆筒，從而實現(xiàn)了對整套鉆進裝置的重復使用，大大降低了鉆進成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖；
圖2為本發(fā)明的A-A 面圖；
圖3為本發(fā)明的B-B剖面圖；
圖4為本發(fā)明螺旋鉆筒的頂部示意圖；
圖5為本發(fā)明螺旋鉆筒的底部示意圖；
其中，I一鉆頭，2一插銷，3一卡塞，4一螺旋鉆筒，41 一合金鉆齒，42—螺旋體，5一螺旋鉆桿，51—螺旋鉆桿頭部四方柄，52—螺旋紋，53—螺旋鉆桿尾部四方柄，6—轉(zhuǎn)子，7—通水孔，8—排肩孔。
【具體實施方式】
[0013]本發(fā)明提供了一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法，為了使本發(fā)明的目的、技術方案以及優(yōu)點更清楚、明確，以下將結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0014]如圖1~5所示，一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法，該裝置包括鉆頭1、螺旋鉆桿5、螺旋鉆筒4、卡塞3、轉(zhuǎn)子6和插銷2 ;螺旋鉆桿5桿體部分為圓柱體，頭部及尾部均為四方柄51、53，桿體上焊接有螺旋紋52，頭部四方柄51內(nèi)設柱形螺紋孔，與鉆頭I尾部螺栓直徑相同。螺旋鉆筒4為鋼管，頂部焊接有合金鉆齒41，螺旋鉆筒4外部焊接有螺旋體42?？ㄈ?和轉(zhuǎn)子6的直徑與螺旋鉆筒4的內(nèi)徑相同，卡塞3和轉(zhuǎn)子6中心均開設正四棱柱形孔，孔橫截面邊長分別與螺旋鉆桿5頭部和尾部四方柄51、53的橫截面邊長相同；卡塞3、轉(zhuǎn)子6、鉆頭I尾部螺栓及螺旋鉆桿5頭、尾部的四方柄51、53上均開設有圓形插銷孔，卡塞3、轉(zhuǎn)子6和鉆頭I通過插銷2固定在螺旋鉆桿5上；螺旋鉆桿5及鉆頭I軸心線開設有通水孔7 ;螺旋鉆筒4、螺旋鉆桿5、卡塞3和轉(zhuǎn)子6的中軸線相互重合。
[0015]本發(fā)明的工作方式是:先將鉆頭I尾部螺栓旋進螺旋鉆桿5頭部四方柄51的螺紋孔內(nèi)，將卡塞3套上螺旋鉆桿5頭部四方柄51上，要保證鉆頭I螺栓、卡塞3和四方柄51的插銷孔對應起來，插入插銷2，將三者固定后一起插入螺旋鉆筒4中；其次用轉(zhuǎn)子6將螺旋鉆桿5和螺旋鉆筒4連接起來，插入插銷2，螺旋鉆桿5尾端的四方柄53插入鉆機內(nèi)，鉆機帶動螺旋鉆桿5轉(zhuǎn)動的同時，螺旋鉆筒4同步轉(zhuǎn)動，共同鉆進，鉆孔過程中水可以通過螺旋鉆桿5及鉆頭I內(nèi)的通水孔7流至孔底，降低鉆刃的溫度并沖洗巖肩，破碎巖肩通過卡塞3及轉(zhuǎn)子6上的排肩孔8由螺旋鉆筒4排出；根據(jù)孔深需要，可將若干根螺旋鉆桿5及螺旋鉆筒4通過螺紋連接起來，鉆孔形成后先將螺旋鉆桿5尾部卸下鉆機，取下轉(zhuǎn)子6，再將螺旋鉆桿5尾部接上鉆機，反方向轉(zhuǎn)動即可撤出螺旋鉆桿5及鉆頭1，而螺旋鉆筒4則留在孔內(nèi)進行護孔；待鉆孔得到充分利用后，將一節(jié)螺旋鉆桿5插入螺旋鉆筒4，用插銷2將轉(zhuǎn)子6、螺旋鉆桿5和螺旋鉆筒4固定，將螺旋鉆桿5尾部四方柄53連接鉆機，反方向旋轉(zhuǎn)，撤出螺旋鉆筒4，如此循環(huán)，可重復使用轉(zhuǎn)進裝置進行鉆孔。
[0016]應當理解的是，上述針對具體試驗步驟的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出改變尺寸、替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請求保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:包括鉆頭、螺旋鉆桿、螺旋鉆筒、合金鉆齒、卡塞、轉(zhuǎn)子和插銷；螺旋鉆桿頭部四方柄與鉆頭連接，尾部四方柄與鉆機連接；螺旋鉆筒通過卡塞和轉(zhuǎn)子與螺旋鉆桿聯(lián)合為一個整體，與螺旋鉆桿同步鉆進。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的螺旋鉆桿桿體部分為圓柱體，頭部及尾部均為四方柄，桿體上焊接有螺旋紋，頭部四方柄內(nèi)設柱形螺紋孔，孔徑與鉆頭尾部螺栓直徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的螺旋鉆筒為鋼管，內(nèi)徑略大于鉆頭的直徑，頂部焊接有合金鉆齒，外部焊接有螺旋體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的卡塞和轉(zhuǎn)子的直徑與螺旋鉆筒的內(nèi)徑相同，卡塞和轉(zhuǎn)子中心均開設正四棱柱形孔，孔橫截面邊長分別與螺旋鉆桿頭部和尾部四方柄的橫截面邊長相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的卡塞、轉(zhuǎn)子、鉆頭尾部螺栓及螺旋鉆桿頭、尾部的四方柄上均開設有圓形插銷孔，卡塞、轉(zhuǎn)子和鉆頭通過插銷固定在螺旋鉆桿上。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的螺旋鉆桿及鉆頭軸心線開設有通水孔。7.根據(jù)權(quán)利要求3和5所述的一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置，其特征在于:所述的螺旋鉆筒、螺旋鉆桿、卡塞和轉(zhuǎn)子的中軸線相互重合。8.—種可重復使用的防塌孔鉆進裝置的鉆孔方法，其特征在于包括以下步驟:螺旋鉆筒、螺旋鉆桿和鉆頭通過卡塞、轉(zhuǎn)子和插銷固定并組合為一個整體，鉆孔時鉆機帶動螺旋鉆桿轉(zhuǎn)動的同時，螺旋鉆桿通過轉(zhuǎn)子帶動螺旋鉆筒同步轉(zhuǎn)動，鉆頭與螺旋鉆筒頂部的合金鉆齒同時破巖鉆進，螺旋鉆筒與螺旋鉆桿同步進入鉆孔，鉆孔形成后退出螺旋鉆桿，將螺旋鉆筒留在孔內(nèi)，有效保護了鉆孔，鉆孔得到充分利用后，可退出螺旋鉆筒進行重復使用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可重復使用的防塌孔鉆進裝置及鉆孔方法，該裝置包括鉆頭、螺旋鉆桿、螺旋鉆筒、卡塞、轉(zhuǎn)子和插銷；螺旋鉆桿桿體部分為圓柱體，頭部及尾部均為四方柄，桿體上焊接有螺旋紋，鉆頭與螺旋鉆桿頭部四方柄連接；螺旋鉆筒為鋼管，頂部焊接有合金鉆齒，鉆筒外部焊接有螺旋體。本發(fā)明將螺旋鉆筒、螺旋鉆桿和鉆頭組合為一個整體，鉆孔時螺旋鉆筒與螺旋鉆桿同步鉆進，鉆孔形成后退出螺旋鉆桿，將螺旋鉆筒留在孔內(nèi)，有效保護了鉆孔；鉆孔得到充分利用后，可退出螺旋鉆筒進行重復使用。
【IPC分類】E21B7/00
【公開號】CN105113980
【申請?zhí)枴緾N201510548783
【發(fā)明人】馬文強, 王同旭, 馬凱, 張洋, 曲孔典
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月1日