一種多功能防突鑽杆的製作方法
2023-05-02 15:51:06 1
專利名稱：一種多功能防突鑽杆的製作方法
技術領域：
本發明屬於煤礦瓦斯綜合治理技術領域，特別涉及針對煤層鬆軟地應力大，瓦斯湧出量大，鑽進困難的抽放鑽孔施工的一種多功能防突鑽杆。
背景技術：
目前，針對煤層鬆軟地應力大，瓦斯湧出量大，鑽進困難的抽放鑽孔施工主要採用光杆、三梭鑽杆、肋骨鑽杆(焊附螺施鋼帶)等種類鑽杆鑽進，依靠風力或水力排渣(這種鑽進方式鑽頭比鑽杆直徑大，在高壓風流或水流作用下，鑽渣從鑽杆與孔壁之間的空隙間排出)，正常情況下(巖層或較硬煤層)可以滿足鑽進速度快、成孔深度等指標要求，成孔質量較好。但是在極軟煤層和高地應力、高瓦斯湧出條件下，迅速瓦斯湧出和地應力作用，將鑽杆抱死或堵塞排渣通道，造成堵塞處至孔底之間瓦斯大量積聚，形成較大壓力造成頂鑽、噴孔等事故。此時，如鑽機繼續旋轉給力，當此動力大於鑽杆的抗扭力矩時，便會發生斷杆丟鑽杆事故，使鑽進難以進行，此種情況，鑽孔施工到數米時，就有可能發生，甚至無法實施鑽進。這種問題截止目前仍是煤礦治理瓦斯鑽孔施工的一道世界性難題，眾多科研人員、專家學者以及現場人員進行了大量反覆的研究，在此方面，有個別改進，但仍未有效徹底解決該問題。
發明內容
本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供了一種徹底解決堵孔、頂鑽、噴孔、 抱死鑽杆、鑽孔內鑽渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鑽進功率，提高鑽孔深度和成孔質量的多功能防突鑽杆。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案一種多功能防突鑽杆，包括中空的圓柱狀杆體，杆體兩端分別設有凸連接頭和凹連接頭，所述杆體上軸向設有至少一組凸稜結構，所述每組凸稜結構均由軸向設在杆體表面的線段狀的凸稜條構成，所述每組凸稜結構中的凸稜條至少設有兩道。所述凸稜條通過等離子熔覆技術設置在杆體上，每組凸稜條沿杆體圓周均勻設置三道；相鄰兩組凸稜結構的凸稜條具有一截軸向交叉段，相鄰兩組凸稜結構的凸稜條軸向均勻交叉分布。所述凸稜條的橫截面的外邊緣由圓弧線段和直線段構成。所述直線段向內延伸通過杆體的中心。採用上述技術方案，由於在杆體上設置了多組凸稜結構，每組凸稜結構由至少兩道不連續並相鄰交叉的凸稜條構成，凸稜條沿鑽杆軸向設置，易於加工製造；每組凸稜結構設置兩道凸稜時，對稱設置，這樣可以具備良好的旋轉性能；在鑽進過程中，凸稜條不間斷地對鑽渣進行攪拌和破碎，使其在排渣過程中始終處於懸浮狀態，減少鑽渣沉積和堵塞。凸稜條通過等離子熔覆技術設置在杆體上，而且凸稜條採用特殊合金材料和特殊的形狀，使本發明的使用壽命可以提高三倍以上。凸稜條的橫截面的外邊緣的直線段向內延伸通過杆體的中心，這樣直線段的長度最大，而且直線段與圓弧線段之間形成尖角，旋挖、攪拌效果最佳。本發明首次提出並採用了自旋挖功能，這種功能最大限度杜絕了縮孔的抱鑽、堵塞排渣通道等事故，避免了噴孔、扭斷鑽杆等誘發事故，可有效提高鑽孔深度30%-50%(相同條件下)。本發明結構簡單、易於加工製造，可以徹底解決堵孔、頂鑽、噴孔、抱死鑽杆、鑽孔內鑽渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鑽進功率，提高鑽孔深度和成孔質量，具有極強的實用性，易於推廣應用。
圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是圖1的左視放大圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發明的一種多功能防突鑽杆，包括中空的圓柱狀杆體1，杆體1兩端分別設有凸連接頭2和凹連接頭3，杆體1上軸向設有至少一組凸稜結構，所述每組凸稜結構均由軸向設在杆體1表面的線段狀的凸稜條4構成，所述每組凸稜結構中的凸稜條4沿杆體圓周均勻設置三道。凸稜條4通過等離子熔覆技術設置在杆體1上，相鄰兩組凸稜結構的凸稜條4具有一截軸向交叉段，其中一道凸稜條4與相鄰交叉的兩道凸稜條4 垂直距離相等。凸稜條4的橫截面的外邊緣由圓弧線段5和直線段6構成，該直線段6向內延伸通過杆體1的中心。本發明在普通圓光杆體1上，沿圓周均分六等分，然後採用等離子熔覆技術對杆體1沿軸向進行熔覆凸稜條4，每條長度150-200mm，凸稜條4寬10-15mm，高度5mm。然後在凸稜條4的旋轉方向一側，採用特製刀具在龍門銑床上進行銑削加工，使每道凸稜條4的加工面成垂直立面，即凸稜條4橫截面的外邊緣形成圓弧線段5和直線段6，直線段6向內延伸最好通過杆體1的中心，使整個鑽杆的斷面形成鋸片狀結構(如圖2所示)，這樣，該鑽杆便具有旋挖、攪拌和連續排渣通道功能，由於在杆體1軸向進行熔覆凸稜條4加強，使杆體1在徑向撓性變形減少，對整個鑽杆保直功能有明顯加強。本發明的工作原理為①在高地應力和軟煤層鑽孔條件下，當在高地應力和高瓦斯湧出的作用下發生縮孔、抱杆、堵塞排渣通道時，該鑽杆在鑽機動力作用下，沿旋轉方向對突出變形的孔壁實施旋控，高壓風通過杆體1中空吹向鑽頭處，將旋挖出的鑽渣通過鑽杆外壁排出鑽孔外，此功能為旋挖功能。②隨著鑽孔深度增加，由於風力減弱或大顆粒的鑽渣，有可能沉積在孔內某處，當達到一定值，該鑽杆便對其進行挖掘和攪拌粉碎，以便在風力作用下將鑽渣順利排出，此功能為攪拌粉碎功能。③因對鑽杆進行軸向熔覆凸稜條4加強，在深孔鑽進時，鑽杆變形小，不易發生偏斜，此功能為保直功能。由於本發明採用等離子熔覆技術，在杆體上設置凸稜條4，凸稜條4的形成為鎳基合金粉末經高溫等離子弧在杆體 1上形成熔池，最後以冶金結合的方式形成凸稜條4，由於鎳合金具有較強的硬度和抗衝擊性能，故本發明具有抗磨損功能，使用壽命長，是普通產品的三倍以上。
權利要求
1.一種多功能防突鑽杆，包括中空的圓柱狀杆體，杆體兩端分別設有凸連接頭和凹連接頭，其特徵在於所述杆體上軸向設有至少一組凸稜結構，所述每組凸稜結構均由軸向設在杆體表面的線段狀的凸稜條構成，所述每組凸稜結構中的凸稜條至少設有兩道。
2.根據權利要求1所述的一種多功能防突鑽杆，其特徵在於所述凸稜條通過等離子熔覆技術設置在杆體上，每組凸稜條沿杆體圓周均勻設置三道；相鄰兩組凸稜結構的凸稜條具有一截軸向交叉段，相鄰兩組凸稜結構的凸稜條軸向均勻交叉分布。
3.根據權利要求1或2所述的一種多功能防突鑽杆，其特徵在於所述凸稜條的橫截面的外邊緣由圓弧線段和直線段構成。
4.根據權利要求3所述的一種多功能防突鑽杆，其特徵在於所述直線段向內延伸通過杆體的中心。全文摘要
本發明公開了一種多功能防突鑽杆，包括中空的圓柱狀杆體，杆體兩端分別設有凸連接頭和凹連接頭，所述杆體上軸向設有至少一組凸稜結構，所述每組凸稜結構均由軸向設在杆體表面的線段狀的凸稜條構成，所述每組凸稜結構中的凸稜條至少設有兩道。本發明結構簡單、易於加工製造，可以徹底解決堵孔、頂鑽、噴孔、抱死鑽杆、鑽孔內鑽渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鑽進功率，提高鑽孔深度和成孔質量，具有極強的實用性，易於推廣應用。
文檔編號E21B17/00GK102261225SQ201110225788
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者馮豔召, 劉洪亮, 張廣彥, 朱同功, 李廣濤, 段洪普, 邊旭陽 申請人:平頂山市中礦機械製造有限公司