專利名稱：掏穴擴(kuò)底鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地面鉆孔技術(shù)，尤其涉及一種掏穴擴(kuò)底鉆頭，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在地面瓦斯鉆孔施工過程中，一般采用上大下小的鉆孔結(jié)構(gòu)，如圖1所示，為現(xiàn)有鉆孔結(jié)構(gòu)的示意圖。在鉆孔施工后，由于煤段(如13-1煤段和11-2煤段)的孔徑小，抽采花管11下到煤段中，受到采動(dòng)時(shí)地應(yīng)力的影響，抽采花管11容易變形甚至被擠斷擠扁，從而使瓦斯抽采通道被堵。為了解決工作段花管變形嚴(yán)重問題，需要擴(kuò)大工作段花管的鉆孔直徑，即需使用掏穴擴(kuò)底鉆頭。一般的掏穴擴(kuò)底鉆頭是單翼掏穴擴(kuò)底鉆頭，主要用于擴(kuò)大煤層段的孔徑，增大煤層孔的空間體積。單翼掏穴鉆頭具有不對(duì)稱性，其鉆進(jìn)過程中回轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性差，回轉(zhuǎn)阻力較大， 由于鉆頭的不穩(wěn)定性，回轉(zhuǎn)時(shí)容易造成聚晶金剛石復(fù)合片(Polycrystalline Diamond Compact ；簡(jiǎn)稱PDC)崩刃或脫落，降低鉆頭壽命。另外，單翼掏穴鉆頭擴(kuò)孔過程中鉆頭的擺動(dòng)性大，擴(kuò)出的孔段偏離原鉆孔中心，甚至偏離原鉆孔位置，造成岔孔事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種掏穴擴(kuò)底鉆頭，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中鉆頭在鉆進(jìn)過程中回轉(zhuǎn)不穩(wěn)定的缺陷，增強(qiáng)掏穴擴(kuò)底鉆頭在鉆進(jìn)過程中回轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性。本發(fā)明實(shí)施例提供一種掏穴擴(kuò)底鉆頭，包括鉆頭體主軸，所述鉆頭體主軸與外部控制裝置連接；所述鉆頭體主軸中部設(shè)置有翼刀；所述翼刀包括對(duì)稱設(shè)置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的兩側(cè)分別設(shè)置有至少一排鉆牙。優(yōu)選地，所述鉆頭體主軸上對(duì)稱設(shè)置有第一連接軸和第二連接軸，所述第一翼片通過所述第一連接軸與所述鉆頭體主軸連接，所述第二翼片通過所述第二連接軸與所述鉆頭體主軸連接。進(jìn)一步地，為了防止岔孔事故，可以在所述鉆頭體主軸的底部設(shè)置有用于控制所述掏穴擴(kuò)底鉆頭偏移的導(dǎo)正裝置。導(dǎo)正裝置，可以控制掏穴擴(kuò)底鉆頭偏移，從而使掏穴擴(kuò)底鉆頭在擴(kuò)孔時(shí)不易岔孔。再進(jìn)一步地，所述鉆頭體主軸上部設(shè)置有延長(zhǎng)部。增加了鉆頭體主軸的長(zhǎng)度，在掏穴擴(kuò)底鉆頭因各種原因脫落時(shí)，增大打撈出掏穴擴(kuò)底鉆頭的可能。此外，所述鉆牙優(yōu)選為聚晶金剛石復(fù)合片?？梢蕴岣咩@頭的耐壓能力、鉆進(jìn)效率和使用壽命，適應(yīng)軟硬巖石破碎。本發(fā)明提供的掏穴擴(kuò)底鉆頭的翼刀為雙翼結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)過程中可以形成對(duì)稱，擴(kuò)孔時(shí)提高了掏穴擴(kuò)底鉆頭的穩(wěn)定性，能有效防止鉆具振動(dòng)而造成鉆頭的崩刃損壞，增加了鉆頭的抗震動(dòng)能力，提高了鉆頭的壽命。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖2為本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該掏穴擴(kuò)底鉆頭包括鉆頭體主軸21 ；鉆頭體主軸21與外部控制裝置(圖中未示)連接；鉆頭體主軸21中部設(shè)置有翼刀；翼刀包括對(duì)稱設(shè)置的第一翼片231和第二翼片232，第一翼片231和第二翼片232 下部的兩側(cè)分別設(shè)置有至少一排鉆牙對(duì)。具體切削過程中，利用液體噴射原理，外部控制裝置控制鉆頭體主軸21帶動(dòng)該掏穴擴(kuò)底鉆頭在軟巖層段先慢速回轉(zhuǎn)后開泵，借用一定泵壓產(chǎn)生的射流緩慢打開翼刀的雙翼即第一翼片231和第二翼片232，在雙翼回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中，第一翼片231和第二翼片232逐漸橫向伸展到水平狀態(tài)，此時(shí)，掏穴擴(kuò)底鉆頭切屑巖石的外徑達(dá)到最大值，掏穴擴(kuò)底鉆頭在回轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性高。本實(shí)施例掏穴擴(kuò)底鉆頭的翼刀設(shè)計(jì)為雙翼，在鉆進(jìn)過程中同時(shí)打開兩個(gè)翼片，可以形成對(duì)稱，增強(qiáng)了鉆頭在鉆進(jìn)過程中回轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性，減少鉆牙崩刃或脫落，提高掏穴擴(kuò)底鉆頭的鉆進(jìn)效率，延長(zhǎng)掏穴擴(kuò)底鉆頭的使用壽命；圖3為本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，在本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，該掏穴擴(kuò)底鉆頭的鉆頭體主軸21上對(duì)稱設(shè)置有第一連接軸241和第二連接軸M2，其中，第一翼片231通過第一連接軸241與鉆頭體主軸21連接， 第二翼片232通過第二連接軸242與鉆頭體主軸21連接。進(jìn)一步地，鉆頭體主軸21的底部可以設(shè)置有用于控制該掏穴擴(kuò)底鉆頭偏移的導(dǎo)正裝置25。例如在掏穴擴(kuò)底鉆頭的鉆頭體主軸21下端，設(shè)置一段長(zhǎng)約0. 3 0.細(xì)，直徑比掏穴擴(kuò)底前鉆孔孔徑小10 15mm的導(dǎo)正裝置，掏穴擴(kuò)底鉆頭在施工過程中始終順著掏穴擴(kuò)底前孔位施工，導(dǎo)正裝置可以控制鉆頭左右偏移。再進(jìn)一步地，鉆頭體主軸21上部設(shè)置有延長(zhǎng)部26。鉆頭體主軸比較短，上部鉆孔直徑又比下部小，在施工時(shí)，如果因脫扣或斷扣等原因而使掏穴擴(kuò)底鉆頭留在鉆孔內(nèi)時(shí)，鉆頭歪斜靠孔壁，不容易打撈。而在鉆頭體主軸上部設(shè)置延長(zhǎng)部，可以增長(zhǎng)鉆頭體主軸長(zhǎng)度，有效地提高打撈成功的可能性。其中，為了適應(yīng)軟硬巖石破碎，提高鉆頭的耐壓能力、鉆進(jìn)效率和使用壽命，鉆牙 M可以為聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)，即采用PDC作為巖石切屑刀具，例如可以在第一翼片 231和第二翼片232下部的兩側(cè)分別鑲焊雙排PDC。在加工掏穴擴(kuò)底鉆頭的過程中，首先加長(zhǎng)鉆頭體主軸21的長(zhǎng)度，即在鉆頭體主軸 21上部設(shè)置延長(zhǎng)部26。當(dāng)然，鉆頭體主軸21及其延長(zhǎng)部沈加工時(shí)可以為一次成型，延長(zhǎng)部26是鉆頭體主軸21的一部分，鉆頭體主軸21的長(zhǎng)度根據(jù)鉆孔結(jié)構(gòu)和鉆具直徑確定，其中，鉆孔結(jié)構(gòu)包括掏孔上部鉆孔直徑、掏穴孔徑、掏穴孔段長(zhǎng)度，鉆具直徑包括掏穴鉆頭上部鉆具直徑、掏穴鉆頭主軸直徑。然后，在鉆頭體主軸的下部加工一個(gè)導(dǎo)正裝置，該導(dǎo)正裝置的直徑可以小于在掏穴擴(kuò)底前的孔徑10-20mm。最后，在鉆頭體主軸上加工兩個(gè)連接軸即第一連接軸241和第二連接軸M2，每個(gè)連接軸上分別加工一個(gè)翼片，即在第一連接軸241上加工第一翼片231，在第二連接軸242 上加工第二翼片232，并在每個(gè)翼片的兩側(cè)分別鑲焊兩排PDC作為鉆牙。本實(shí)施例掏穴擴(kuò)底鉆頭的翼刀為雙翼結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)過程中可以形成對(duì)稱，擴(kuò)孔時(shí)提高了掏穴擴(kuò)底鉆頭的穩(wěn)定性，能有效防止鉆具振動(dòng)而造成鉆頭的崩刃損壞，增加了鉆頭的抗震動(dòng)能力，提高了鉆頭的壽命；翼片上鑲焊多排鉆牙，可以進(jìn)一步提高鉆進(jìn)效率；鉆頭體主軸的下部設(shè)置導(dǎo)正裝置，可以控制掏穴擴(kuò)底鉆頭偏移，從而使掏穴擴(kuò)底鉆頭在擴(kuò)孔時(shí)不易岔孔；鉆頭體主軸包括延長(zhǎng)部，增加了鉆頭體主軸的長(zhǎng)度，在掏穴擴(kuò)底鉆頭因各種原因脫落時(shí)，能增加掏穴擴(kuò)底鉆頭在孔底的垂直性，增大了打撈出掏穴擴(kuò)底鉆頭的可能；鉆牙為 PDC，可以提高鉆頭的耐壓能力、鉆進(jìn)效率和使用壽命，適應(yīng)軟硬巖石破碎。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種掏穴擴(kuò)底鉆頭，其特征在于，包括鉆頭體主軸，所述鉆頭體主軸與外部控制裝置連接；所述鉆頭體主軸中部設(shè)置有翼刀；所述翼刀包括對(duì)稱設(shè)置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的兩側(cè)分別設(shè)置有至少一排鉆牙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掏穴擴(kuò)底鉆頭，其特征在于，所述鉆頭體主軸上對(duì)稱設(shè)置有第一連接軸和第二連接軸，所述第一翼片通過所述第一連接軸與所述鉆頭體主軸連接，所述第二翼片通過所述第二連接軸與所述鉆頭體主軸連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掏穴擴(kuò)底鉆頭，其特征在于，所述鉆頭體主軸的底部設(shè)置有用于控制所述掏穴擴(kuò)底鉆頭偏移的導(dǎo)正裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掏穴擴(kuò)底鉆頭，其特征在于，所述鉆頭體主軸上部設(shè)置有延長(zhǎng)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掏穴擴(kuò)底鉆頭，其特征在于，所述鉆牙為聚晶金剛石復(fù)合片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掏穴擴(kuò)底鉆頭，包括鉆頭體主軸，所述鉆頭體主軸與外部控制裝置連接；所述鉆頭體主軸中部設(shè)置有翼刀；所述翼刀包括對(duì)稱設(shè)置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的兩側(cè)分別設(shè)置有至少一排鉆牙。本發(fā)明掏穴擴(kuò)底鉆頭的翼刀為雙翼結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)過程中可以形成對(duì)稱，擴(kuò)孔時(shí)提高了掏穴擴(kuò)底鉆頭的穩(wěn)定性，能有效防止鉆具振動(dòng)而造成鉆頭的崩刃損壞，增加了鉆頭的抗震動(dòng)能力，提高了鉆頭的壽命。
文檔編號(hào)E21B10/26GK102373884SQ20101025709
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月17日
發(fā)明者劉德貴, 張士環(huán), 張士闊, 李友俊, 汪峰榮, 汪敏華, 汪金業(yè), 程合玉, 趙俊峰, 陳功勝 申請(qǐng)人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司