[實用新型]用于煤層鉆孔的伸縮式鉆頭

有效

• 申請號: 201720324994.1
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN206693920U
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 吳幫福;向道輝;趙重陽;張曉輝;馮浩人;趙波;高國富;焦鋒
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)41131
• 代理人: 朱俊峰

技術領域

本實用新型屬于煤礦瓦斯抽采鉆孔施工技術領域，尤其涉及一種用于煤層鉆孔的伸縮式鉆頭。

背景技術

瓦斯一直是影響煤礦安全生產的重要問題，目前采取的主要防治措施是鉆孔施工后下放篩管從而進行瓦斯抽采。我國的大部分煤層屬于松軟煤層，用普通鉆頭進行鉆孔施工時，由于松軟煤層成孔性差，孔壁極不穩定，極易發生鉆孔垮塌，造成鉆頭無法取出，為后續的機械化采煤增加了安全隱患。另外，在鉆孔過程中，現有的普通鉆頭由于只有鉆孔功能，不能擴孔，鉆孔后孔徑較小，鉆孔內空間有限，下放的瓦斯抽采管直徑比較小，影響瓦斯的抽采效率。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種既能鉆孔又能擴孔、鉆頭易于從鉆孔內抽出的用于煤層鉆孔的伸縮式鉆頭。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：用于煤層鉆孔的伸縮式鉆頭，包括具有中心通道的頭部和桿部，頭部前端固定設置有金剛石刀頭，頭部前端開設有與中心通道連通的排渣孔，桿部包括內套管和同軸套裝在內套管外的外套管，內套管外壁由后向前依次為第一圓柱段、扁平段和第二圓柱段，扁平段包括中心對稱的兩個平面結構和兩個弧面結構，平面結構和弧面結構沿圓周方向交替設置，弧面結構的外徑與第二圓柱段的外徑相等，第二圓柱段的外徑大于第一圓柱段的外徑，第二圓柱段后端中心對稱開設有兩個安裝槽，每個安裝槽的后端對應與一個平面結構的前側邊銜接貫通；第二圓柱段外壁設置有外花鍵結構，第二圓柱段前端內壁設置有內螺紋結構，頭部的后端伸入并螺紋連接在內螺紋結構內；

外套管前端外壁設置有外螺紋結構，外套管內壁由后向前依次為第一圓柱孔、第二圓柱孔和內花鍵結構，第一圓柱段的外徑與第一圓柱孔的內徑相等，第二圓柱段的外徑與第二圓柱孔的內徑相等，第二圓柱孔的后端與第一圓柱孔的前端之間形成環形臺階結構，第一圓柱段后部插設在第一圓柱孔內，外花鍵結構和內花鍵結構嚙合裝配，外套管前端螺紋連接有限位螺母，限位螺母的內壁安裝有與第二圓柱段密封并滑動配合的密封圈，限位螺母前端面設置有金剛石固定刀片；

外套管與內套管之間設置有作業端徑向伸出外套管的變徑擴孔機構。

變徑擴孔機構包括壓縮彈簧、兩個伸縮柱和兩個導向孔，壓縮彈簧套裝在第一圓柱段外，壓縮彈簧的前端和后端分別與扁平段后端面和環形臺階結構頂壓配合，假定沿內套管的徑向方向指向內套管中心的方向為由外向內的方向，導向孔開設在外套管上并與安裝槽內外對應，第二圓柱段在安裝槽的左側和右側對稱設置有導向槽，導向槽與內套管中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱內端左側和右側分別設置有裝配在導向槽內的導柱，伸縮柱沿徑向方向穿過導向孔，導向孔和伸縮柱的橫斷面均為矩形結構，伸縮柱外端側部設置有刀片槽，刀片槽處設置有與伸縮柱焊接的金剛石伸縮刀片。

采用上述技術方案，本實用新型中的外套管前端外壁設置有外螺紋結構與鉆桿前端連接。動力驅動裝置帶動鉆桿和本實用新型旋轉，金剛石刀頭進行鉆孔作業，金剛石固定刀片的旋轉先進行一定半徑的擴孔，當金剛石刀頭遇到較大阻力時，頭部向后頂壓內套管，內套管克服壓縮彈簧的彈力沿外套管內壁向后移動，由于導向槽也隨著向后移動，并且導向槽與內套管中心線的距離由前端到后端逐漸減小，伸縮柱的位置在導向孔的限定下只能徑向移動，導向槽驅動位于安裝槽內的伸縮柱上的導柱向外移動，伸縮柱就向外伸出外套管一段距離并保持定值，金剛石伸縮刀片的旋轉進一步進行擴孔鉆進作業。

鉆孔達到預定孔深后，將本實用新型和鉆桿后撤一小段距離，內套管、伸縮柱在壓縮彈簧的作用下恢復到初始位置，鉆桿以及本實用新型的外徑明顯小于鉆孔的內徑，這樣就毫無阻力地抽出鉆桿和鉆頭。

本實用新型在鉆孔作業過程中，鉆頭前端受力從而頂壓內部的壓縮彈簧，使伸縮柱向外滑動，金剛石伸縮刀片旋轉進行擴孔作業。當鉆頭前端受力消失時，伸縮柱會恢復到與鉆桿外徑相同初始位置，此時可抽出本實用新型和鉆桿。本實用新型在使用現有鉆桿外徑大小的基礎上進行鉆進擴孔，提高瓦斯抽采速度，而且便于抽出鉆桿，降低施工的難度。

附圖說明

圖1是本實用新型的裝配示意圖；

圖2是圖1中內套管的結構示意圖；

圖3是圖2中A-A剖視圖；

圖4是圖2中B-B剖視圖；

圖5是圖2中C-C剖視圖；

圖6是圖2中外套管的結構示意圖；

圖7是圖6中D-D剖視圖；

圖8是圖1中伸縮柱的結構示意圖；

圖9是圖1中頭部的立體結構示意圖。

具體實施方式