[發明專利]煤巖兩用液動錘鉆頭

在審

• 申請號: 202010531341.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111946266A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 張俞;潘小葉;趙志強;梅安平;李彥明;徐樹斌;孔偉;孫利海;郭昆明;李稱心;蔣開勇;杜坤
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B10/36
• 分類號: E21B10/36;E21B10/42;E21B10/62
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發明公開了一種煤巖兩用液動錘鉆頭，包括沿軸向布置的花鍵桿體、設置于花鍵桿體上的用于分離花鍵桿體的分離機構、設置于花鍵桿體端部的鉆頭機構以及設置于鉆頭機構內并可沿鉆頭機構軸向方向往復運動的切削機構；所述鉆頭機構包括與花鍵桿體固定連接設置的鉆頭體以及設置于鉆頭體內的水力換向組件，本技術方案的煤巖兩用液動錘鉆頭具有沖擊和切削兩種功能，當采用液動沖擊鉆遇軟巖或煤層時，鉆頭切換到回轉切削的工作模式實現軟巖鉆進，從而避免了退鉆更換鉆具，降低了輔助時間，能有效的提高鉆孔施工效率。

技術領域

本發明涉及鉆具領域，具體涉及一種煤巖兩用液動錘鉆頭。

背景技術

目前，采用液動錘沖擊鉆進特別在硬巖和超硬巖的鉆進效率是回轉鉆進的2倍以上，所以是硬巖鉆孔施工的常用手段。但采用液動錘施工硬巖時，往往會遇到煤層等軟夾層，而液動錘目前采用的球齒鉆頭鑲嵌的硬質合金球齒針無法有效破碎軟巖。因此在鉆遇煤層前，需要退鉆更換PDC鉆頭，增加了很多輔助作業時間，無法滿足一孔一套鉆具實現鉆進，嚴重制約著瓦斯抽排放等鉆孔的施工速度。

為此，需要一種新型的煤巖兩用液動錘鉆頭，用以解決上述問題。

發明內容

有鑒于此，本技術方案的煤巖兩用液動錘鉆頭，針對伴有軟夾層的硬巖或超硬地層中鉆孔施工時存在的效率低等問題。本發明提供一種煤巖兩用液動錘鉆頭，能夠實現硬巖沖擊碎巖為主、軟巖回轉碎巖為輔的穿層孔超硬巖快速鉆進工藝。當采用液動沖擊鉆遇軟巖或煤層時，鉆頭切換到回轉切削的工作模式實現軟巖鉆進，從而避免了退鉆更換鉆具，降低了輔助時間，能有效的提高鉆孔施工效率。

一種煤巖兩用液動錘鉆頭，包括沿軸向布置的花鍵桿體、設置于花鍵桿體上的用于分離花鍵桿體的分離機構、設置于花鍵桿體端部的鉆頭機構以及設置于鉆頭機構內并可沿鉆頭機構軸向方向往復運動的切削機構；所述鉆頭機構包括與花鍵桿體固定連接設置的鉆頭體以及設置于鉆頭體內的水力換向組件。

進一步，所述花鍵桿體整體為中空結構，花鍵桿體端部設置有花鍵定位臺階；所述鉆頭體固定抵持設置于花鍵定位臺階。

進一步，所述水力換向組件包括設置于鉆頭體內并可沿著鉆頭體軸向方向往復運動的閥體、設置于閥體內的閥芯、設置于閥體端部的外彈簧以及設置于閥體與閥芯之間的內彈簧；所述鉆頭體內部設置有鉆頭內臺階，所述外彈簧一端外套于閥體端部且外彈簧另一端安裝于鉆頭內臺階。

進一步，所述閥體內部形成安裝閥芯的閥體腔，所述閥體沿軸向方向依次包括大徑段、小徑段以及螺紋連接段；所述大徑段在同一徑向方向形成閥體腔內環槽和大徑段外環槽；所述閥體腔內環槽和大徑段外環槽上連通設置有多個大徑通孔；所述小徑段上設置有連通閥體腔內的小徑段通孔；所述大徑段外表面上設置有徑向槽。

進一步，所述閥芯設置有閥芯臺階，所述內彈簧一端抵持于閥芯，內彈簧另一端安裝于閥體腔端部；所述閥芯內部設置有閥芯軸向通孔，閥芯徑向方向設置有用于連通大徑通孔的閥芯大徑向通孔。

進一步，所述螺紋連接段設置有連通閥體腔的導流孔，所述閥體腔內設置有對閥芯軸向限位的彈性擋圈。

進一步，所述分離機構包括外套于花鍵桿體的花鍵套、滑動設置于花鍵桿體上并用于與花鍵桿體之間形成液壓腔的滑套以及設置于滑套和花鍵桿體之間的格萊圈；所述花鍵桿體上設置有用于連通液壓腔的液壓通道，所述滑套用于推動花鍵套軸向運動。

進一步，所述切削機構包括設置于鉆頭體上并可沿鉆頭體軸向運動的滑動翼片和設置于滑動翼片端部的復合刀片；所述滑動翼片包括刀片安裝部和垂直于刀片安裝部的支腳，所述支腳為兩個且連個支腳相互平行設置，所述支腳端部設置有用于與螺紋連接段固定連接的內螺紋結構。

進一步，所述鉆頭體上設置有多個球齒，所述鉆頭內臺階上設置有安裝滑動翼片的安裝孔，所述鉆頭內臺階上還設置有多個水流孔。

本發明的有益效果是：