一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，屬于鉆孔通護孔管用鉆頭。鉆頭胎體外部設置有三個中心對稱的切削主翼，切削主翼之間各有一個排渣凹面，每個排渣凹面上各有一個排渣氣孔；鉆頭胎體的中心是一個等直徑的內(nèi)孔，內(nèi)孔的頂端高度低于切削主翼的高度，內(nèi)孔孔口與每個排渣凹面之間有一個傾斜臺面，每個傾斜臺面上設置有一個牙片槽和一個銷柱槽，兩者在水平面上垂直相交；靠近內(nèi)孔側的牙片懸空，背面設置有一個聚晶金剛石復合片，底面設置有磁鐵塊；遠離內(nèi)孔側的牙片被銷柱固定在牙片槽里。牙片依靠磁力吸附在胎體上，當通護孔管時，牙片借助管的推力而翻轉，使護孔管順利通過。解決了松軟煤層瓦斯抽采孔通護孔管效率低、工藝復雜的問題。
【專利說明】一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鉆孔通護孔管管用鉆頭，尤其是一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭。
技術背景
[0002]防止煤與瓦斯突出是我國煤礦面臨的重要任務，國家《煤礦瓦斯抽采達標暫行規(guī)定2012》要求瓦斯災害嚴重的礦井必須進行瓦斯抽采，并實現(xiàn)抽采達標。目前松軟煤層瓦斯抽采方法較少，主要是以順層孔為主。但是松軟煤層硬度值，鉆孔變形、坍塌情況嚴重，造成瓦斯抽采失效，嚴重妨礙了瓦斯治理達標進度，同時造成大量的人力、財力資源浪費。為此，國內(nèi)許多學者提出了向鉆孔內(nèi)下入護孔篩管以抵抗鉆孔變形、坍塌失效的方法。中國專利(專利號:CN101446178A)公開了一種井下松軟突出煤層中風壓空氣鉆進工藝:鉆孔成孔后不退鉆，向鉆桿內(nèi)孔推入護孔管，護孔管到達鉆頭時頂鉆頭上的擋蓋，使位于鉆頭胎體中的彈簧銷壓縮，從而使擋蓋與胎體分離，護孔管繼而進入到鉆孔內(nèi)。該方法能夠解決護孔管在鉆頭處通過的難題，但是在實際應用由于打鉆煤屑、鉆具高溫、復雜地質等因素影響，彈簧銷孔容易被煤屑堵住，經(jīng)常遇到打開失敗的難題，導致整個鉆孔護孔工藝失敗。
[0003]為了解決松軟煤層護孔問題，申請者已獲授權中國專利(專利號ZL201210056522.4)，該專利公開了松軟煤層瓦斯抽采鉆孔協(xié)同式鉆護一體化系統(tǒng)及工藝，作為該系統(tǒng)的豐富和完善，針對護孔管通過鉆頭難的問題，特申請公開一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是要提供一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，解決護孔管穿過鉆頭進入鉆孔的難題。
[0005]本實用新型的目的通過以下方式實現(xiàn):該鉆頭包括磁鐵塊、牙片、銷柱、鉆頭胎體和聚晶金剛石復合片；鉆頭胎體外部設置有三個中心對稱的切削主翼，三個切削主翼之間都有一個排渣凹面，每個排渣凹面上各有一個排渣出氣孔；鉆頭胎體的中心是一個等直徑的內(nèi)孔，內(nèi)孔的頂端高度低于切削主翼的高度，內(nèi)孔孔口與每個排渣凹面之間有一個傾斜臺面，每個傾斜臺面上設置有一個牙片槽和一個銷柱槽，兩者在水平面上垂直相交；牙片的長度大于牙片槽的長度，靠近內(nèi)孔側的牙片懸空，其背面設置有一個聚晶金剛石復合片，其底面設置有磁鐵塊。
[0006]所述的牙片，在遠離內(nèi)孔側的牙片有一個銷柱孔，被銷柱穿過；牙片的底面與牙片槽的底面之間有間距；銷柱的長度大于牙片的寬度，銷柱的兩端通過焊接的方式固定在銷柱槽內(nèi)。
[0007]所述的牙片槽為類長方體形，其底面與內(nèi)孔孔壁面相交；牙片槽深度為l(Tl5mm，寬度為15?20mm，三個牙片槽呈120°角分布在水平基準面上。
[0008]所述的銷柱槽為長方體形，其底面高于牙片槽底面，與銷柱孔底端在同一水平面上。
[0009]所述的聚晶金剛石復合片采用釬焊的方式焊接到牙片的背部，其切割面與水平面呈5 10°夾角。
[0010]所述的磁鐵塊為釹鐵硼材質，寬度小于牙片寬度，其長度小于牙片懸空段長度，厚度不大于8mm。
[0011]本實用新型具有以下效果:
[0012]I)牙片靠磁鐵塊吸附在鉆頭胎體上，能夠保障在正常打鉆時牙片不會被壓風沖開，同時能被護孔管頂開。這樣相對于其他機械式開關，通過磁力控制可以避免打鉆過程中煤屑、地質條件等因素影響造成的機械失效。
[0013]2)磁鐵塊的磁力大小可以通過調節(jié)磁鐵強度和面積來控制，磁鐵面積可以通過線切割的方式加工，所以在實際生產(chǎn)中，能夠確保其磁吸力達到公式(I)的要求。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0015]圖1為本實用新型的鉆頭俯視結構圖。
[0016]圖2為本實用新型未裝配復合片及牙片的鉆頭俯視結構圖。
[0017]圖3為本實用新型的鉆頭主視結構圖。
[0018]圖4為本實用新型的牙片主視結構圖。
[0019]圖中，1、牙片；2、銷柱；3、排渣氣孔；4、聚晶金剛石復合片；5、鉆頭胎體；6、內(nèi)孔；
7、排渣凹面；8、傾斜臺面；9、銷柱槽；10、牙片槽；11、切削主翼；12、磁鐵塊；13銷柱孔。
[0020]【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述:
[0022]實施例1:施工鉆孔直徑為89mm，孔深100m，鉆頭胎體直徑為89mm，內(nèi)孔直徑為39mm，鉆頭鉆進時內(nèi)孔風壓為0.2MPa。鉆頭由磁鐵塊12、牙片1、銷柱2、鉆頭胎體5和聚晶金剛石復合片4組成。其中鉆頭胎體5外部設置有三個中心對稱的切削主翼11，三個切削主翼11之間都有一個排渣凹面7，每個排渣凹面7上各有一個排渣氣孔3。鉆頭胎體5的中心是一個等直徑的內(nèi)孔，內(nèi)孔的頂端高度低于切削主翼11的高度，內(nèi)孔孔口與每個排渣凹面7之間有一個傾斜臺面8，每個傾斜臺面8上設置有一個牙片槽10和一個銷柱槽9，兩者在水平面上垂直相交。牙片I的長度大于牙片槽10的長度，靠近內(nèi)孔側的牙片I懸空，其背面設置有一個聚晶金剛石復合片4，其底面設置有磁鐵塊12。遠離內(nèi)孔側的牙片I有一個銷柱孔13，被銷柱2穿過。牙片I的底面與牙片槽10的底面之間有間距。銷柱2的長度大于牙片I的寬度，銷柱2的兩端通過焊接的方式固定在銷柱槽9內(nèi)。
[0023]在圖1中，所述聚晶金剛石復合片4采用釬焊的方式焊接到牙片I的背部，其切割面與水平面呈10°夾角。
[0024]所述牙片I寬度為18mm，與內(nèi)孔風流接觸面積為3X320mm2。
[0025]在圖2中，所述牙片槽10為類長方體形，其底面與內(nèi)孔孔壁面相交。牙片槽10深度為12mm，寬度為20mm，三個牙片槽呈120°角分布在水平基準面上。
[0026]所述銷柱槽9為長方體形，其底面高于牙片槽10底面8mm，與銷柱孔13底端在同
一水平面上。
[0027]在圖4中，所述磁鐵塊12為釹鐵硼材質，寬度小于牙片I寬度，其長度小于牙片I懸空段長度，厚度不大于8mm。其磁力大小由公式(I)確定。
【權利要求】
1.一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:該鉆頭包括磁鐵塊、牙片、銷柱、鉆頭胎體和聚晶金剛石復合片；鉆頭胎體外部設置有三個中心對稱的切削主翼，三個切削主翼之間都有一個排渣凹面，每個排渣凹面上各有一個排渣出氣孔；鉆頭胎體的中心是一個等直徑的內(nèi)孔，內(nèi)孔的頂端高度低于切削主翼的高度，內(nèi)孔孔口與每個排渣凹面之間有一個傾斜臺面，每個傾斜臺面上設置有一個牙片槽和一個銷柱槽，兩者在水平面上垂直相交；牙片的長度大于牙片槽的長度，靠近內(nèi)孔側的牙片懸空，其背面設置有一個聚晶金剛石復合片，其底面設置有磁鐵塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:所述的牙片，在遠離內(nèi)孔側的牙片有一個銷柱孔，被銷柱穿過；牙片的底面與牙片槽的底面之間有間距；銷柱的長度大于牙片的寬度，銷柱的兩端通過焊接的方式固定在銷柱槽內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:所述的牙片槽為類長方體形，其底面與內(nèi)孔孔壁面相交；牙片槽深度為l(Tl5mm，寬度為15~20mm，三個牙片槽呈120°角分布在水平基準面上。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:所述的聚晶金剛石復合片采用釬焊的方式焊接到牙片的背部，其切割面與水平面呈5^10°夾角。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:所述的銷柱槽為長方體形，其底面高于牙片槽底面，與銷柱孔底端在同一水平面上。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種煤礦井下松軟煤層瓦斯抽采鉆孔護孔用鉆頭，其特征在于:所述磁鐵塊寬度小于牙片寬度，其長度小于牙片懸空段長度，厚度不大于8mm ;其磁力大小由以下公式確定:
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>> 式中Fg——外界提供的護孔管推力，N ; Fs-磁吸力，N ； Fcmax——送管阻力，N; Ps——鉆桿內(nèi)風壓，MPa; β——牙片放置傾角，° ; We0——每米護孔管的重量，kg/m ； μ——護孔管在鉆桿內(nèi)孔的摩擦系數(shù)，常數(shù)； H-護孔管總長，m ； Θ—鉆孔傾角，° ; α—鉆孔彎曲段圓心角，° ; S—牙片深入鉆頭內(nèi)孔受壓風作用面積，m2。
【文檔編號】E21B10/46GK203742461SQ201420039016
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】張建國, 高峰, 呂有廠, 周福寶, 代志旭, 劉春 , 吳建亭, 王玉杰, 肖翔 申請人:平頂山天安煤業(yè)股份有限公司, 中國礦業(yè)大學