一種新型煤礦鑽頭結構的製作方法

2023-12-11 23:14:17

本實用新型屬於鑽孔設備技術領域，具體涉及一種新型煤礦鑽頭結構。

背景技術：

目前，在煤礦瓦斯抽採鑽孔時，使用的鑽頭結構僅有一級刀頭，且其鑽杆為圓柱光杆形鑽杆或三稜鑽杆，其優點在於，結構簡單、製造方便、成本低，能夠適用於煤礦開採中大部分場合，但其在鬆軟煤層中鑽孔時，由於單次鑽孔直徑比較大，對鑽孔圓周部位產生較大振動，易導致鬆軟煤層塌陷，從而抱緊鑽頭和其後端的鑽杆，而由於圓柱光杆形鑽杆能夠傳遞動力，但其排屑能力不強，致使鑽孔時和煤層塌陷產生的煤屑不能及時排出。而三稜鑽杆具有排屑能力，但其在排屑過程中，對鑽孔的周圍產生較大的擾動，易導致鬆軟煤層塌陷，塌陷的煤屑隨著三稜鑽杆的擾動，引起更大範圍和幅度的塌陷，從而導致鑽杆被塌陷的煤屑整體抱住，因此，當鑽孔深度較深時，不能及時排出的煤屑將導致鑽頭結構徹底抱死，而抱死的鑽頭結構一時無法取出，一方面浪費資源，另一方面存在一定安全隱患，影響後續的採煤工作。

技術實現要素：

本實用新型目的在於提供一種新型煤礦鑽頭結構。

基於上述目的，本實用新型採取以下技術方案：

一種新型煤礦鑽頭結構，包括鑽頭和與鑽頭尾端相連接的鑽杆，所述鑽頭包括從頭至尾依次相連的一級鑽頭、二級鑽頭和三級鑽頭，所述一級鑽頭至三級鑽頭中的每級鑽頭均包括相應的鑽頭本體、設置於鑽頭本體前端的數個刀頭和開設於鑽頭本體上的通風孔，所述三級鑽頭的鑽頭本體的尾端還設置有數個反向的刀頭。

所述一級鑽頭至三級鑽頭的鑽頭本體為多級變徑，且鑽頭本體呈空心圓筒狀，所述一級鑽頭和三級鑽頭的尾端上的數個刀頭的方向均與鑽頭本體的中心線相互平行；所述二級鑽頭和三級鑽頭的鑽頭本體的前端的數個刀頭從刀頭尾端向其前端均向右傾斜設置，傾斜角度為5-10°。

所述二級鑽頭上的數個刀頭的傾斜角度為5°；三級鑽頭的鑽頭本體的前端的數個刀頭的傾斜角度為10°。

所述通風孔為向其相應的鑽頭本體的前端傾斜的外擴口式通風孔。

所述每級鑽頭的鑽頭本體前端的刀頭和通風孔均設為3個，一級鑽頭上的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心位置，二級鑽頭上的對應的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心向右偏移5mm的位置，三級鑽頭上的對應的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心向右偏移10mm的位置。

所述一級鑽頭與二級鑽頭之間、二級鑽頭與三級鑽頭之間均為圓角連接。

所述鑽杆表面設置呈雙螺紋結構，雙螺紋結構分別為向右旋的螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ，螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ間隔設置。

所述螺旋片Ⅰ的橫截面呈梯形結構，螺旋片Ⅱ的橫截面呈三角形結構。

所述螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ的節距均為100mm。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

1、本實用新型結構簡單、經濟實用，將鑽頭加工成三級，且每級鑽頭上設正向的刀頭，使得能夠保證煤層中鑽進時有足夠的切削力，最大扭矩60KN·m，在鑽進過程中鑽頭（含刀頭）不會存在磨損、損毀或嚴重變形的現象，延長了使用壽命，且三級鑽頭的尾端設反向刀頭，便於用於卡鑽或退鑽時，鑽頭結構也有足夠的切削力，解決了之前的鑽頭結構鑽孔時存在抱死、卡鑽等技術問題；

2、鑽杆表面加工成間隔設置的螺旋片Ⅰ和螺旋片Ⅱ，加強了鑽杆自身的強度和排屑能力，加大了鑽進深度，解決了鬆軟煤層鑽進過程中的鑽杆折斷或彎曲變形的現象。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為鑽頭的局部結構示意圖；

圖3為鑽杆的局部放大圖；

其中：1、一級鑽頭；2、二級鑽頭；3、三級鑽頭；4-1、螺旋片Ⅰ；4-2、螺旋片Ⅱ；5、通風孔；6、鑽杆。

具體實施方式

一種新型煤礦鑽頭結構，如圖1-3所示，包括鑽頭和與鑽頭尾端螺紋連接的鑽杆6，所述鑽頭包括從頭至尾依次相連的一級鑽頭1、二級鑽頭2和三級鑽頭3，一級鑽頭1與二級鑽頭2之間、二級鑽頭2與三級鑽頭3之間均為圓角連接，所述一級鑽頭1至三級鑽頭3中的每級鑽頭均包括相應的呈空心圓筒狀的鑽頭本體、均勻分布於鑽頭本體前端圓周上的3個刀頭和開設於鑽頭本體上的通風孔5，一級鑽頭1至三級鑽頭3的鑽頭本體為多級變徑結構，所述三級鑽頭3的鑽頭本體的尾端還均勻設置有3個反向的刀頭，所述一級鑽頭1和三級鑽頭3的尾端上的刀頭的方向均與鑽頭本體的中心線相互平行；二級鑽頭2和三級鑽頭3的鑽頭本體的前端的3個刀頭從刀頭尾端向其前端均向右傾斜設置， 二級鑽頭2上的3個刀頭的傾斜角度為5°（也即鑽頭本體的中心線與刀頭的空間夾角）；三級鑽頭3的鑽頭本體的前端的3個刀頭的傾斜角度為10°，通風孔5為向其相應的鑽頭本體的前端傾斜的外擴口式通風孔5（也即從鑽頭本體中心至其外表面呈向外增大的圓錐形），一級鑽頭1上的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心位置，二級鑽頭2上的對應的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心向右偏移5mm的位置，三級鑽頭3上的對應的3個通風孔分別設置於其上相鄰的兩刀頭之間的中心向右偏移10mm的位置。所述鑽杆6表面設置呈雙螺紋結構，雙螺紋結構分別為向右旋的螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2，螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2間隔設置，所述螺旋片Ⅰ4-1的橫截面呈上窄下寬的梯形結構，螺旋片Ⅱ4-2的橫截面呈三角形結構（也即整體呈三稜柱結構），所述螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2的節距均為100mm。

具體結構尺寸舉例如下：

一級鑽頭1：鑽頭本體外徑可為25mm、內徑可為15mm；位於鑽頭本體內部的通風孔的直徑可為5mm，位於鑽頭本體外部（也即外表面）的通風孔直徑可為8mm；

二級鑽頭2：鑽頭本體外徑可為35mm，內徑為20mm；三個刀頭整體向右傾斜5°；位於鑽頭本體內部的通風孔的直徑可為4mm，位於鑽頭本體外部（也即外表面）的通風孔直徑可為6mm；

三級鑽頭3：鑽頭本體外徑可為45mm，內徑可為25mm；鑽頭本體的前端的3個刀頭整體向右傾斜10°；位於鑽頭本體內部的通風孔的直徑可為4mm，位於鑽頭本體外部（也即外表面）的通風孔直徑可為6mm；上述通風孔也可設計成尺寸一致的。

本實用新型結構簡單、經濟實用，將鑽頭加工成三級，且每級鑽頭上設正向的刀頭，使得能夠保證煤層中鑽進時有足夠的切削力，最大扭矩60KN·m，在鑽進過程中鑽頭（含刀頭）不會存在磨損、損毀或嚴重變形的現象，延長了使用壽命，且三級鑽頭3的尾端設反向刀頭，便於用於卡鑽或退鑽時，鑽頭結構也有足夠的切削力，解決了之前的鑽頭結構鑽孔時，存在抱死、卡鑽的技術問題；鑽杆6表面加工成間隔設置的螺旋片Ⅰ4-1和螺旋片Ⅱ4-2，加強了鑽杆6自身的強度和排屑能力，加大了鑽進深度，解決了鑽杆6折斷或彎曲變形的現象。