專(zhuān)利名稱(chēng)：大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于在松軟煤層鉆進(jìn)的鉆頭，具體的為一種大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭。
背景技術(shù)：
在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，為保證安全生產(chǎn)，需對(duì)含瓦斯煤層進(jìn)行瓦斯抽采，其主要方式是對(duì)煤層進(jìn)行瓦斯抽采鉆孔施工。目前，煤礦上一般采用全斷面鉆頭進(jìn)行鉆孔施工，由于鉆頭隨鉆桿撓動(dòng)較大，破壞了孔壁的穩(wěn)定同時(shí)增大了鉆進(jìn)偏差，導(dǎo)致了孔壁坍塌和鉆孔偏離設(shè)計(jì)軌跡，進(jìn)而影響成孔率和瓦斯抽采效果。此外，為提高瓦斯抽放效率，避免成孔后垮孔、塌孔等堵塞瓦斯排放通道，一些煤礦采用下放篩管工藝進(jìn)行施工，即成孔退鉆后向鉆孔內(nèi)下放篩管，用篩管來(lái)保證瓦斯排放通道暢通。當(dāng)采用普通鉆頭施工時(shí)，對(duì)于松軟煤層，由于極易發(fā)生鉆孔垮塌，完孔退鉆再下放篩管時(shí)，孔內(nèi)堵塞會(huì)造成篩管下放深度太淺甚至根本無(wú)法下放，大幅降低了鉆孔的有效利用長(zhǎng)度，進(jìn)而也大大影響了此工藝的瓦斯抽放效果。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110006231.X的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種多級(jí)變徑鉆具，該多級(jí)變徑鉆具為在同一鉆體上設(shè)計(jì)三到四個(gè)鉆頭，形成一個(gè)多級(jí)變徑鉆具，截齒呈120度三翼分布。 鉆進(jìn)時(shí)，一級(jí)鉆頭首先打42mm小直徑鉆孔；然后，后一級(jí)鉆頭在前一級(jí)鉆孔的塑性圈內(nèi)截割煤體，減少截煤作業(yè)對(duì)煤體應(yīng)力和瓦斯動(dòng)力狀態(tài)的擾動(dòng)，防止噴孔，并截割掉前一級(jí)鉆孔的塑性變形，防止鉆孔塑性變形對(duì)鉆桿的夾鉆、抱鉆行為；經(jīng)過(guò)三到四次變徑截割，完成 75mm、89mm和108mm直徑鉆孔的施工。該多級(jí)變徑鉆具雖然能夠用于在松軟突出煤層和高瓦斯煤層中施工順層鉆孔，并在一定程度上具有防止因噴孔、夾鉆導(dǎo)致鉆孔施工深度淺和施工困難的優(yōu)點(diǎn)，但是，采用該多級(jí)變徑鉆具鉆孔后，需要將鉆頭退出后才能下放篩管，由于煤層松軟，極易發(fā)生鉆孔垮塌，孔內(nèi)堵塞會(huì)造成篩管下放深度太淺甚至根本無(wú)法下放。因此，本實(shí)用新型旨在探索一種大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，該大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且將鉆孔鉆好后不用退出來(lái)可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，該大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且在鉆孔鉆好后不用退出來(lái)可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭，所述外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有用于容納中心鉆頭的安裝孔/安裝槽，所述外鉆頭與該安裝孔/安裝槽相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接孔/搭接槽，所述中心鉆頭的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在所述安裝孔/安裝槽的底部，所述中心鉆頭的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接孔/搭接槽內(nèi)，所述安裝孔/安裝槽的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，且所述中心鉆頭在軸向力作用下克服防脫裝置的約束力以銷(xiāo)軸為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并置于所述安裝孔/安裝槽內(nèi)，所述外鉆頭和中心鉆頭上均設(shè)有刀頭。進(jìn)一步，所述外鉆頭為包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且靠近所述外鉆頭中心的內(nèi)層鉆頭的頂端低于相較于該內(nèi)層鉆頭離所述外鉆頭中心更遠(yuǎn)的外層鉆頭頂端；進(jìn)一步，所述中心鉆頭為長(zhǎng)方體或所述中心鉆頭上設(shè)有面向所述外鉆頭頂端凸起結(jié)構(gòu)；進(jìn)一步，所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫塊，所述防脫塊通過(guò)彈性元件與所述中心鉆頭相連，所述搭接孔/搭接槽的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的防脫孔；進(jìn)一步，所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫塊，所述中心鉆頭的側(cè)面上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的凹槽，所述凹槽的深度大于等于所述防脫塊的高度，且防脫塊通過(guò)彈性元件與所述凹槽底部相連，所述搭接孔/搭接槽的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的防脫孔；進(jìn)一步，所述防脫裝置包括設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫孔和設(shè)置在所述搭接孔/搭接槽側(cè)壁上并與所述防脫孔相配合的防脫塊，所述防脫塊通過(guò)彈性元件安裝在所述搭接孔/搭接槽側(cè)壁上；進(jìn)一步，所述防脫塊與所述防脫孔的接觸面相對(duì)于所述防脫塊為外凸的曲面。本實(shí)用新型的有益效果為1、本實(shí)用新型的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭通過(guò)設(shè)置呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和鉸接安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭，在鉆孔過(guò)程中，中心鉆頭受到來(lái)自煤柱的朝向孔口的軸向力將中心鉆頭壓緊固定在外鉆頭上，并隨外鉆頭一起鉆進(jìn)，成孔后，篩管經(jīng)由鉆桿和鉆頭的內(nèi)通孔到中心鉆頭，并對(duì)中心鉆頭作用朝向孔底的軸向力，克服防脫裝置的約束力后，使得中心鉆頭繞銷(xiāo)軸旋轉(zhuǎn)并最終置于安裝孔/安裝槽中，篩管即可繼續(xù)下放，直到合適的深度位置，因此，本實(shí)用新型的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且成孔后不必提鉆即可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷；另外，本實(shí)用新型的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭的內(nèi)通孔可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置得足夠大，并通過(guò)設(shè)置與該鉆頭配套使用的鉆桿，可實(shí)現(xiàn)將外徑小于等于鉆頭內(nèi)通孔的篩管下放，即下放的篩管的外徑可以更大；2、通過(guò)將外鉆頭設(shè)置為包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鉆頭的全方位鉆進(jìn)，而且能夠維護(hù)孔壁穩(wěn)定，減小鉆孔偏差；3、通過(guò)在中心鉆頭自由端和搭接孔/搭接槽之間設(shè)置防脫裝置，能夠避免在鉆孔前中心鉆頭繞銷(xiāo)軸隨意轉(zhuǎn)動(dòng)影響鉆頭鉆進(jìn)。

圖1為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為圖2的C詳圖；[0022]圖4為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的B-B剖視圖；圖6為圖5的D詳圖；圖7為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的E-E剖視圖；圖9為圖8的F詳圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。第一實(shí)施例如圖1所示，為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A剖視圖。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，所述外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有沿其中心線方向延伸并用于容納中心鉆頭3的安裝孔4，所述外鉆頭與該安裝孔4相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接槽5，所述中心鉆頭3的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸6鉸接在所述安裝孔4的底部，所述中心鉆頭3的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接槽5內(nèi)，所述安裝孔4的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭3對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，搭接槽5的高度以不干涉中心鉆頭3為準(zhǔn)，且所述中心鉆頭3在軸向力作用下克服防脫裝置的約束力以銷(xiāo)軸6為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并可置于所述安裝孔4 內(nèi)，所述外鉆頭和中心鉆頭3上均設(shè)有刀頭7。所述中心鉆頭3可以采用多種結(jié)構(gòu)，如中心鉆頭3為長(zhǎng)方體或所述中心鉆頭上設(shè)有面向所述外鉆頭頂端凸起結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的中心鉆頭3為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述外鉆頭呈包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且靠近所述外鉆頭中心的內(nèi)層鉆頭的頂端低于相較于該內(nèi)層鉆頭離所述外鉆頭中心更遠(yuǎn)的外層鉆頭頂端。本實(shí)施例的外鉆頭為兩級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且包括外層鉆頭1和內(nèi)層鉆頭2，所述內(nèi)層鉆頭2位于外層鉆頭1內(nèi)，且內(nèi)層鉆頭2頂端低于外層鉆頭1頂端，通過(guò)將外鉆頭設(shè)置為包括外層鉆頭1和內(nèi)層鉆頭2的兩級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鉆頭的全方位鉆進(jìn)，而且能夠維護(hù)孔壁穩(wěn)定，減小鉆孔偏差，本實(shí)施例的外層鉆頭1和內(nèi)層鉆頭2為固定連接在一起的兩層結(jié)構(gòu)，且外層鉆頭1套裝在內(nèi)層鉆頭2上，搭接槽5的深度等于內(nèi)層鉆頭2的壁厚，采用該結(jié)構(gòu)的外鉆頭便于加工制造。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭通過(guò)設(shè)置呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和鉸接安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，在鉆孔過(guò)程中，中心鉆頭3受到來(lái)自煤柱朝向孔口方向的軸向力將中心鉆頭3壓緊固定在外鉆頭上，并隨外鉆頭一起鉆進(jìn)，成孔后，篩管經(jīng)由鉆桿和鉆頭的內(nèi)通孔到中心鉆頭，當(dāng)篩管下放到中心鉆頭3處時(shí)，對(duì)中心鉆頭3作用朝向孔底的軸向力，克服防脫裝置的約束力后，使得中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)并最終置于安裝孔4中， 篩管即可繼續(xù)向下延伸，直到合適的深度位置，因此，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且成孔后不必提鉆即可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。另外，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭的內(nèi)通孔可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置得足夠大，并通過(guò)設(shè)置與該鉆頭配套使用的鉆桿，可實(shí)現(xiàn)將外徑小于等于鉆頭內(nèi)通孔的篩管下放，即下放的篩管的外徑可以更大。[0033]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭3 兩側(cè)的防脫塊8，如圖3所示，所述防脫塊8通過(guò)彈性元件與所述中心鉆頭3相連，所述搭接槽5的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊8相匹配的防脫孔9，彈性元件可采用彈簧或彈性橡膠等彈性元件，本實(shí)施例的防脫塊8通過(guò)彈簧與中心鉆頭3相連。優(yōu)選的，所述防脫塊8與所述防脫孔9的接觸面相對(duì)于該防脫塊8為外凸的曲面，采用該結(jié)構(gòu)的防脫塊8能夠有效防止防脫裝置被卡死，提高裝置的可靠性。在彈簧作用下，防脫塊8始終保持在防脫孔9中，能夠避免在中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6隨意轉(zhuǎn)動(dòng)影響鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)中心鉆頭3受到朝向孔底的軸向力時(shí)，彈簧被壓縮，防脫塊8與防脫孔9脫離，中心鉆頭3可繞著銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)。下面介紹采用本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭成孔并下放篩管的方法。本實(shí)施例的篩管下放方法采用第一實(shí)施例所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭， 包括如下步驟1)采用如上所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭鉆孔，且與該大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭配套使用的鉆桿呈與所述外鉆頭相匹配的中空柱狀結(jié)構(gòu)；2)篩管經(jīng)由鉆桿和鉆頭的內(nèi)通孔到達(dá)孔底；3 )保持篩管位置不動(dòng)，退出所述大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭及配套鉆桿。由于大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭和鉆桿均設(shè)有與篩管相匹配的中心孔，成孔后，篩管可直接插入鉆桿的中心孔中并至合適的深度，然后再退出鉆頭和鉆桿，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。進(jìn)一步，所述步驟1)中，采用所述大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭鉆孔前，先將所述中心鉆頭3的自由端通過(guò)所述防脫裝置固定在搭接槽5內(nèi)，防止中心鉆頭3在鉆孔時(shí)旋轉(zhuǎn)到安裝孔4中，導(dǎo)致煤柱進(jìn)入到鉆頭和鉆桿的內(nèi)通孔中。進(jìn)一步，所述步驟2)中，篩管延伸至所述中心鉆頭3處時(shí)，篩管作用在中心鉆頭3 上的軸向力克服防脫裝置的約束力，所述中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)并最終置于所述安裝孔 4內(nèi)。經(jīng)由鉆桿內(nèi)通孔下放至孔底中心鉆桿處，通過(guò)篩管向中心鉆桿施加軸向力，中心鉆桿旋轉(zhuǎn)后鉆頭內(nèi)通孔開(kāi)啟，篩管到達(dá)鉆頭頂端。第二實(shí)施例如圖4所示，為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的B-B剖視圖。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，所述外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有沿母線方向延伸并用于容納中心鉆頭3的安裝槽10，所述外鉆頭與該安裝槽10相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接孔11，所述中心鉆頭3的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸6鉸接在所述安裝槽10的底部，所述中心鉆頭3的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接孔11內(nèi)，所述安裝槽10的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭3對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，搭接孔11的高度以不干涉中心鉆頭3為準(zhǔn)，本實(shí)施例的搭接孔11的高度低于安裝槽10的高度但不會(huì)干涉中心鉆頭3旋轉(zhuǎn)，且所述中心鉆頭3 在軸向力作用下克服防脫裝置的約束力以銷(xiāo)軸6為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并可置于所述安裝槽10內(nèi)，所述外鉆頭和中心鉆頭3上均設(shè)有刀頭7。所述中心鉆頭3可以采用多種結(jié)構(gòu)，如中心鉆頭3 為長(zhǎng)方體或所述中心鉆頭上設(shè)有面向所述外鉆頭頂端凸起結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的中心鉆頭3為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述外鉆頭呈包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且靠近所述外鉆頭中心的內(nèi)層鉆頭的頂端低于相較于該內(nèi)層鉆頭離所述外鉆頭中心更遠(yuǎn)的外層鉆頭頂端，本實(shí)施例的外鉆頭呈包括外層鉆頭1的一級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆頭的全方位鉆進(jìn)。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭通過(guò)設(shè)置呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和鉸接安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，在鉆孔過(guò)程中，中心鉆頭3受到來(lái)自煤柱朝向孔口方向的軸向力將中心鉆頭3壓緊固定在外鉆頭上，并隨外鉆頭一起鉆進(jìn)，成孔后，篩管經(jīng)由鉆桿和鉆頭的內(nèi)通孔到中心鉆頭，當(dāng)篩管下放到中心鉆頭3處時(shí)，對(duì)中心鉆頭3作用朝向孔底的軸向力，克服防脫裝置的約束力后，使得中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)并最終置于安裝槽10中， 篩管即可繼續(xù)下放，直到合適的深度位置，因此，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且成孔后不必提鉆即可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。另外，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭的內(nèi)通孔可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置得足夠大，并通過(guò)設(shè)置與該鉆頭配套使用的鉆桿，可實(shí)現(xiàn)將外徑小于等于鉆頭內(nèi)通孔的篩管下放，即下放的篩管的外徑可以更大。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭3 兩側(cè)的防脫塊8，如圖6所示，所述中心鉆頭3的側(cè)面上設(shè)有與所述防脫塊8相匹配的凹槽， 所述凹槽的深度大于等于所述防脫塊的高度，且防脫塊8通過(guò)彈性元件與所述凹槽底部相連，所述搭接孔11的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊8相匹配的防脫孔9。彈性元件可采用彈簧或彈性橡膠，本實(shí)施例設(shè)置在中心鉆頭3側(cè)面的凹槽中設(shè)有彈性橡膠12，防脫塊8通過(guò)彈性橡膠12與中心鉆頭3相連，通過(guò)設(shè)置凹槽，防脫塊8在外力的作用下可被壓在凹槽內(nèi)，即采用本實(shí)施例的防脫裝置，中心鉆頭3與搭接孔11側(cè)壁間隙可以設(shè)置得更小。優(yōu)選的，與所述防脫塊8配合的防脫孔9為內(nèi)凹的曲面，通過(guò)設(shè)置斜面能夠防止防脫塊8在凹槽內(nèi)卡死。通過(guò)設(shè)置防脫裝置，在彈簧作用下，防脫塊8始終保持在防脫孔9中，能夠避免中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6隨意轉(zhuǎn)動(dòng)影響鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)中心鉆頭3受到朝向孔底的軸向力時(shí)，彈性橡膠被壓縮，防脫塊8與防脫孔9脫離，中心鉆頭3可繞著銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)。采用本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭成孔的篩管下放方法與第一實(shí)施例相同，不再一一累述。第三實(shí)施例如圖7所示，為本實(shí)用新型大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的E-E剖視圖。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，所述外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有用于容納中心鉆頭3的安裝孔4，所述外鉆頭與該安裝孔4相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接孔11，所述中心鉆頭3的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸6鉸接在所述安裝孔4的底部，所述中心鉆頭3的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接孔11內(nèi)，所述安裝孔4的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭3對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，搭接孔11的高度以不干涉中心鉆頭3為準(zhǔn)，且所述中心鉆頭3在軸向力作用下克服防脫裝置的約束力以銷(xiāo)軸6為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并可置于所述安裝孔4內(nèi)，所述外鉆頭和中心鉆頭3上均設(shè)有刀頭7。中心鉆頭3可以采用多種結(jié)構(gòu)，除了本實(shí)施例采用的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)外，還可以為面向鉆頭頂端凸起的拱形結(jié)構(gòu)。所述中心鉆頭3可以采用多種結(jié)構(gòu)，如中心鉆頭3為長(zhǎng)方體或所述中心鉆頭上設(shè)有面向所述外鉆頭頂端凸起結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的中心鉆頭 3為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述外鉆頭呈包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且靠近所述外鉆頭中心的內(nèi)層鉆頭的頂端低于相較于該內(nèi)層鉆頭離所述外鉆頭中心更遠(yuǎn)的外層鉆頭頂端。本實(shí)施例的外鉆頭為三級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，由外到內(nèi)分別為外層鉆頭1、中層鉆頭1. 5和內(nèi)層鉆頭2，且所述外層鉆頭1、中層鉆頭1. 5和內(nèi)層鉆頭2固接在一起，所述內(nèi)層鉆頭2的頂端低于中層鉆頭1. 5的頂端，且中層鉆頭1. 5頂端低于外層鉆頭1頂端，通過(guò)將外鉆頭設(shè)置為包括外層鉆頭1、中層鉆頭1.5和內(nèi)層鉆頭2的三級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)鉆頭的全方位鉆進(jìn)，而且能夠維護(hù)孔壁穩(wěn)定，減小鉆孔偏差。本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭通過(guò)設(shè)置呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和鉸接安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭3，在鉆孔過(guò)程中，中心鉆頭3受到來(lái)自煤柱朝向孔口方向的軸向力將中心鉆頭3壓緊固定在外鉆頭上，并隨外鉆頭一起鉆進(jìn)，成孔后，篩管經(jīng)由鉆桿和鉆頭的內(nèi)通孔到中心鉆頭，當(dāng)篩管下放到中心鉆頭3處時(shí)，對(duì)中心鉆頭3作用朝向孔底的軸向力，克服防脫裝置的約束力后，使得中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)并最終置于安裝孔4中， 篩管即可繼續(xù)向下延伸，直到合適的深度位置，因此，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭不僅能夠在松軟煤層上鉆孔，而且成孔后不必提鉆即可直接下放篩管，可有效避免由于鉆孔垮塌而導(dǎo)致篩管下放深度不夠甚至無(wú)法下放的缺陷。另外，本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭的內(nèi)通孔可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置得足夠大，并通過(guò)設(shè)置與該鉆頭配套使用的鉆桿，可實(shí)現(xiàn)將外徑小于等于鉆頭內(nèi)通孔的篩管下放，即下放的篩管的外徑可以更大。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭3 兩側(cè)的防脫塊8，如圖9所示，所述防脫塊8通過(guò)彈性元件與所述搭接孔11的側(cè)壁相連，所述中心鉆頭3上設(shè)有與所述防脫塊8相匹配的防脫孔9，彈性元件可采用彈簧或彈性橡膠等彈性元件，本實(shí)施例的防脫塊8通過(guò)彈簧與搭接孔11的側(cè)壁相連。優(yōu)選的，所述防脫塊8 與所述防脫孔9的接觸面相對(duì)于該防脫塊8為外凸的曲面，采用該結(jié)構(gòu)的防脫塊8能夠有效防止防脫裝置被卡死，提高裝置的可靠性。通過(guò)在設(shè)置防脫裝置，在彈簧作用下，防脫塊 8始終保持在防脫孔9中，能夠避免中心鉆頭3繞銷(xiāo)軸6隨意轉(zhuǎn)動(dòng)影響鉆頭鉆進(jìn)，當(dāng)中心鉆頭3受到朝向孔底的軸向力時(shí)，彈簧被壓縮，防脫塊8與防脫孔9脫離，中心鉆頭3可繞著銷(xiāo)軸6旋轉(zhuǎn)。采用本實(shí)施例的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭成孔的篩管下放方法與第一實(shí)施例相同，不再一一累述。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和安裝在外鉆頭內(nèi)的中心鉆頭，所述外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有用于容納中心鉆頭的安裝孔/安裝槽，所述外鉆頭與該安裝孔/安裝槽相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接孔/搭接槽，所述中心鉆頭的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在所述安裝孔/安裝槽的底部，所述中心鉆頭的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接孔/搭接槽內(nèi)，所述安裝孔/安裝槽的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，且所述中心鉆頭在軸向力作用下克服防脫裝置的約束力以銷(xiāo)軸為轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)并置于所述安裝孔/安裝槽內(nèi)，所述外鉆頭和中心鉆頭上均設(shè)有刀頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述外鉆頭為包括至少一級(jí)鉆頭的多級(jí)鉆頭結(jié)構(gòu)，且靠近所述外鉆頭中心的內(nèi)層鉆頭頂端低于相較于該內(nèi)層鉆頭離所述外鉆頭中心更遠(yuǎn)的外層鉆頭頂端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述中心鉆頭為長(zhǎng)方體或所述中心鉆頭上設(shè)有面向所述外鉆頭頂端凸起結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫塊，所述防脫塊通過(guò)彈性元件與所述中心鉆頭相連，所述搭接孔/搭接槽的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的防脫孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述防脫裝置包括分別設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫塊，所述中心鉆頭的側(cè)面上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的凹槽，所述凹槽的深度大于等于所述防脫塊的高度，且防脫塊通過(guò)彈性元件與所述凹槽底部相連，所述搭接孔/搭接槽的側(cè)壁上設(shè)有與所述防脫塊相匹配的防脫孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述防脫裝置包括設(shè)置在所述中心鉆頭兩側(cè)的防脫孔和設(shè)置在所述搭接孔/搭接槽側(cè)壁上并與所述防脫孔相配合的防脫塊，所述防脫塊通過(guò)彈性元件安裝在所述搭接孔/搭接槽側(cè)壁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6所述的大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述防脫塊與所述防脫孔的接觸面相對(duì)于所述防脫塊為外凸的曲面。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭，包括呈中空柱狀結(jié)構(gòu)的外鉆頭和中心鉆頭，外鉆頭一側(cè)外周壁上開(kāi)設(shè)有用于容納中心鉆頭的安裝孔/安裝槽，外鉆頭與該安裝孔/安裝槽相對(duì)的另一側(cè)外周壁上設(shè)有搭接孔/搭接槽，中心鉆頭的固定端通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在安裝孔/安裝槽的底部，中心鉆頭的自由端通過(guò)防脫裝置固定在搭接孔/搭接槽內(nèi)，安裝孔/安裝槽的幾何尺寸大于等于所述中心鉆頭對(duì)應(yīng)的幾何尺寸，外鉆頭和中心鉆頭上均設(shè)有刀頭。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種篩管下放方法，包括如下步驟1)采用大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭鉆孔；2)篩管通過(guò)鉆桿和鉆頭的內(nèi)孔到達(dá)孔底；3)保持篩管位置不動(dòng)，退出所述大通孔開(kāi)閉式全方位鉆進(jìn)鉆頭及配套鉆桿。
文檔編號(hào)E21B10/00GK202325241SQ201120481198
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者王義紅 申請(qǐng)人:中煤科工集團(tuán)重慶研究院