專利名稱：大口徑基巖分級擴孔牙輪鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程地質中一種施工大口徑基巖鉆孔用的鉆具。
現(xiàn)國內大口徑基巖牙輪鉆探施工，多使用一徑成孔的牙輪組鉆頭鉆進(張家口探礦機械廠試制的直徑1500mm牙輪組鉆頭)。這種鉆具必須用大型工程鉆機(國內通用的GJP－1500大型工程鉆機，總重15700Kg)，施以15000Kg以上的鉆頭壓力，以保持鉆頭上的牙輪獲得足夠大的軸心壓力，通過牙輪轉動產(chǎn)生的沖擊壓裂作用使巖石產(chǎn)生體積破碎而持續(xù)鉆進。由于大型工程鉆機重量大、體積大且效率并不理想(如GJP－1500大型工程鉆機施工1.5米孔徑基巖孔效率為0.15－0.2米／小時，造成了當前大口徑基巖鉆探工程施工、運輸一系列困難。
本實用新型的目的是提供一種用輕型工程鉆機即可施工大口徑基巖鉆孔的輕便、適應性強、結構簡單、效率更高的分級擴孔牙輪鉆具。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型設計了一套等徑差、等周距分節(jié)的三牙輪系列鉆具組，既滿足了鉆進平穩(wěn)可靠，使用輕型工程鉆機(如GQ－12型，總重4000Kg)，施以較小的鉆頭壓力(2000－4000Kg)即可使轉動牙輪獲得足以使基巖產(chǎn)生體積破碎所需的軸心壓力持續(xù)鉆進，通過逐級擴孔完成基巖大口徑鉆探孔施工的目的。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
圖1是直徑400mm一級三牙輪擴孔鉆具剖面示意圖；圖2是直徑600mm二級三牙輪擴孔鉆具剖面示意圖；圖3是直徑800mm三級三牙輪擴孔鉆具剖面示意圖；圖4是直徑1000mm四級三牙輪擴孔鉆具剖面示意圖；圖5是直徑1200mm五級三牙輪擴孔鉆具剖面示意圖；構成了一套五級系列等差200mm三牙輪擴孔鉆具組。
單個鉆具均由鉆進部分、導正引路部分和中心管組成。鉆進部分包括鉆頭體(1)和錐體牙輪(2)；鉆頭體呈等周距三翼式焊接在中心管體下部，其底邊外斜凹槽兩端設有軸孔，錐體牙輪內嵌軸承，通過銷軸(10)從鉆頭體外端軸孔插入呈外斜狀分別固定在翼狀鉆頭體底邊部凹槽中；鉆頭體外端軸孔內設置有雙環(huán)槽螺栓固鎖銷軸裝置。三塊同周等弧月牙形擋塊(7)半嵌入鉆頭體外端軸孔壁底環(huán)槽內阻擋銷軸外移，螺栓(8)蓋住月牙形擋塊并與銷軸絲扣連接，彈簧圈(9)半嵌入鉆頭體外端孔壁頂環(huán)槽內防止螺栓退扣，整體構成了易拆裝牙輪且抗強震不松脫的關鍵機構。導正引路部分由焊接在中心管底部的三爪形導向器(3)和上部扶正環(huán)(4)構成，扶正環(huán)直徑與同一鉆具鉆頭體對應近似等徑，在直徑＞1米時須在其外緣裝置3個以上滾輪(6)以減輕回轉阻力；三爪形導向器的三爪是同周等弧的，其直徑與小一級鉆具的直徑相似；扶正環(huán)同三爪形導向器間距必須大于扶正環(huán)直徑。中心管(5)與其上部扶正環(huán)、下部鉆頭體、底部三爪形導向器焊連為一體，其頂端以齒輪與鉆桿連接。
在鉆機鉆頭壓力和扭矩允許的情況下，鉆具直徑＞1米時可設計為4牙輪、5牙輪。。
施工大口徑基巖鉆孔時，首先采用直徑244mm普通三牙輪鉆頭定深開孔，然后逐級采用φ400mm、φ600mm、φ800mm、φ1000mm、φ1200mm等徑擴孔牙輪鉆具依次擴孔直達到工程要求孔徑和孔深為止。
單一鉆具鉆進過程中，中心管驅動鉆頭體公轉并帶動錐體牙輪自轉，不斷沖擊破碎擴孔工作面部分巖石持續(xù)鉆進；三爪形導向器和扶正環(huán)上下聯(lián)合作用導正引路以保持垂直鉆進不偏斜并防止擠夾事故；中心管依正反循環(huán)不同工藝注入洗孔液或吸出井內巖渣。
本實用新型具有以下優(yōu)點(1)使用輕型鉆機即可施工大口徑基巖鉆探工程，且不必配備吊車等附屬設備，運輸、安裝方便；(2)通過調節(jié)配重增加鉆壓和靈活更換各類牙輪，可廣范用以施工大口徑基巖鉆探工程(如采用GQ－12型工程鉆機，可施工可鉆性4－8級基巖鉆孔，施工最大孔徑1200mm，孔深達50m，800mm孔徑孔深可達80m，若采用鉆壓和扭矩更大的鉆機，施工基巖鉆孔孔徑、孔深均可適度增大；(3)鉆具結構合理，分級擴孔自由面大，鉆進不擠夾、孔內清潔，鉆進效率高；(4)鉆具結構簡單、輕便、堅固耐用；(5)施工操作簡便，易于維修，成本顯著降低。
實施例應用GQ－12型輕型工程鉆機已完施工三個1米孔徑、30－50米孔深煤田通風井、基巖可鉆性4－8級，平均鉆進效率1米／小時，施工輕快、平穩(wěn)。


1－三翼式鉆頭體、2－錐體牙輪、3－三爪形導向器、4－扶正環(huán)、5－中心管、6－滾輪、7－月牙形擋塊、8－螺栓、9－彈簧圈、10－銷軸。
權利要求1.一種大口徑基巖分級擴孔牙輪鉆具，包括鉆頭體、牙輪、扶正環(huán)和中心管，其特征在于由一套等徑差系列分級擴孔鉆具組構成，單個鉆具的結構是中心管上部焊接一扶正環(huán)、下部焊接等周分布的翼式鉆頭體，在其外側底邊凹槽中用銷軸鎖定外斜狀錐體牙輪，底部焊接三爪形導向器，鉆頭體和牙輪為3-5個。
2.根據(jù)權利要求1所述的大口徑基巖分級擴孔牙輪鉆具，其特征在于軸銷鎖定裝置是三塊月牙形擋塊半嵌入鉆頭體外端軸孔壁底環(huán)槽中，螺栓蓋住月牙形擋塊并與銷軸絲扣連接，彈簧圈半嵌入鉆頭體外端軸孔壁頂環(huán)槽中。
3.根據(jù)權利要求1所述的大口徑基巖分級擴孔牙輪鉆具，其特征在于扶正環(huán)在直徑大于1米時，其外緣有3個以上滾輪、三爪形導向器呈同圓等弧狀。
專利摘要本實用新型提供一套等徑差系列分級擴孔鉆具組，單一鉆具均由鉆進部分、導正引路部分和中心管構成，鉆進部分是由焊接在中心管上部的翼式鉆頭體和其底邊外斜狀軸銷連接的錐體牙輪組成(鉆頭體和牙輪為3-5個)，導正引路部分由分別焊接在中心管上部的扶正環(huán)和下部的三爪形導向器組成。
文檔編號E21B10/26GK2101741SQ9122479
公開日1992年4月15日 申請日期1991年9月14日 優(yōu)先權日1991年9月14日
發(fā)明者劉俊鵬, 叢治福, 田根堂 申請人:遼寧省地質礦產(chǎn)局