[發(fā)明專利]一種高效擴孔鉆頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010743602.1
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111677452A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 李輝;溫志輝;魏建平;司磊磊;張宏圖;王登科;李波;張健;姚邦華;劉勇;徐向宇
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B10/43;E21B10/54;E21B7/28
• 代理公司: 焦作市科彤知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 鄭菊梅

本發(fā)明涉及煤礦鉆孔技術領域的一種高效擴孔鉆頭，包括鉆頭本體，鉆頭本體的一端設有鉆尖，另一端設有螺紋內(nèi)孔，鉆頭本體的外圓面上環(huán)形纏繞有甩鏈或鋼纜，甩鏈或鋼纜沿鉆頭本體的軸向呈螺旋狀排列，且甩鏈或鋼纜內(nèi)穿設有高壓軟管，高壓軟管的兩端與鉆頭本體上相應設置的管接頭相連接，鉆頭本體內(nèi)設有高壓水道，管接頭與高壓水道相連通，鉆頭本體的外圓面上沿軸向間隔設置有牽引鏈或牽引鋼絲繩，牽引鏈或牽引鋼絲繩遠離鉆頭本體的一端與相對位置上的甩鏈或鋼纜相連接，甩鏈或鋼纜遠離鉆頭本體的一側(cè)均布有金剛石復合片。本裝置結(jié)構簡單，靈活度和可靠性高，不易卡澀，退鉆方便，擴孔效率高，檢修維護成本低。

技術領域

本發(fā)明屬于煤礦鉆孔技術領域，具體地，涉及一種高效擴孔鉆頭。

背景技術

煤礦采集前，需要鉆孔抽采瓦斯，鉆孔時需要從巖石層向煤層鉆孔，為節(jié)省鉆孔成本并增加瓦斯抽采效率，需要在保證巖石層鉆孔段孔徑不變的情況下對煤層段的鉆孔進行擴孔處理，以擴大煤層內(nèi)孔的表面積，提高瓦斯的溢出效率。

現(xiàn)有的擴孔鉆頭一般通過擴孔臂進行擴孔，擴孔臂與鉆桿的連接部在擴孔過程中受到的應力沖擊較大，容易疲勞損傷，且擴孔臂收縮時容易與鉆桿之間夾持大塊煤粒，導致收縮不到位，影響退鉆，裝置可靠性差，工作效率低，檢修維護成本較高。

為此，亟需一種高效擴孔鉆頭，以提高裝置的可靠性，并方便退鉆，降低裝置的檢修維護成本，提高擴孔效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種高效擴孔鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體的一端設有鉆尖，另一端設有用于連接鉆桿的螺紋內(nèi)孔，所述鉆尖上設有鉆刃，所述鉆刃上設有碳化鎢金剛石復合耐磨層，所述鉆頭本體的外圓面上環(huán)形纏繞有甩鏈或鋼纜，所述甩鏈或鋼纜沿鉆頭本體的軸向呈螺旋狀排列，且甩鏈或鋼纜內(nèi)穿設有高壓軟管，所述高壓軟管的兩端與鉆頭本體上相應設置的管接頭相連接，所述鉆頭本體內(nèi)設有高壓水道，所述管接頭與高壓水道相連通，所述鉆頭本體的外圓面上沿軸向間隔設置有牽引鏈或牽引鋼絲繩，所述牽引鏈或牽引鋼絲繩遠離鉆頭本體的一端與相對位置上的甩鏈或鋼纜相連接，所述甩鏈或鋼纜與鉆頭本體的外圓面之間留設有甩動間隙，且甩鏈或鋼纜遠離鉆頭本體的一側(cè)均布有金剛石復合片。

優(yōu)選的，所述牽引鏈或牽引鋼絲繩遠離鉆頭本體的一端設有與鋼纜相匹配的卡頭，所述卡頭上設有頂絲，所述頂絲將卡頭頂緊在鋼纜上，便于對鋼纜進行有效限位，使擴孔更穩(wěn)定，保證擴孔的尺寸符合設計要求。

優(yōu)選的，所述甩鏈和牽引鏈均采用礦用高強度圓環(huán)鏈。自由度高，不易卡澀煤粒，檢修更換方便。

優(yōu)選的，所述甩鏈或鋼纜的外表面均設有高強耐磨金屬層，用于提高甩鏈或鋼纜的耐磨性，延長裝置的使用壽命。

優(yōu)選的，所述高強耐磨金屬層的材質(zhì)為27SiMn材質(zhì)，該材質(zhì)強度高，耐磨性好，有利于提高裝置的可靠性。

本發(fā)明還包括能夠使該高效擴孔鉆頭正常使用的其它組件，均為本領域的常規(guī)技術手段，另外，本發(fā)明中未加限定的裝置或組件均采用本領域中的常規(guī)技術手段。

該高效擴孔鉆頭，使用時通過鉆桿驅(qū)動。當鉆桿旋轉(zhuǎn)時，鉆頭本體上的甩鏈或鋼纜在慣性作用下甩動，實現(xiàn)對鉆孔的漸擴式擴孔，由于甩鏈或鋼纜沿鉆頭本體的軸向呈螺旋狀排列，可實現(xiàn)邊擴孔邊導流的作用，有利于提高擴孔效率。在甩鏈或鋼纜內(nèi)穿設高壓軟管，利用高壓水對高壓軟管的脹伸作用，提高甩鏈或鋼纜的擴孔剛度，提高擴孔效率。在甩鏈或鋼纜與鉆頭本體的外圓面之間留設甩動間隙，既能保證擴孔的孔徑滿足設計要求，又避免甩鏈或鋼纜在擴孔時與鉆頭本體發(fā)生長時間摩擦，從而保證了裝置的可靠性，通過在甩鏈或鋼纜遠離鉆頭本體的一側(cè)均布金剛石復合片，提高了甩鏈或鋼纜的耐磨性。由于甩鏈或鋼纜自由度高，變形靈活，不會發(fā)生煤粒卡澀的問題，高壓軟管卸壓后退鉆方便，從而改善了擴孔裝置的可靠性，提高了煤礦鉆孔的擴孔效率，同時也有利于降低裝置的檢修維護成本。