一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头制造技术

本实用新型专利技术涉及地质钻孔施工领域，特别涉及一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，包括平顶楔型钻头、钻头筒体、钻头筒体外螺纹、钻杆连接装置、连接装置内螺纹、中空式钻杆、钻杆外螺纹；所述平顶楔型钻头位于钻头筒体上端面，所述钻头筒体下部设置有钻头筒体外螺纹，所述钻杆连接装置上下两端均设置有连接装置内螺纹，所述中空式钻杆端头设置有钻杆外螺纹，所述钻头筒体以螺纹方式通过钻杆连接装置与其后方中空式钻杆安装连接；该装置前端面设计的平顶楔型钻头破岩能力较强，可以实现硬岩地层内钻孔快速施工，通过中空式钻杆实现钻屑内排，能够有效避免钻孔塌孔与卡钻现象。能够有效避免钻孔塌孔与卡钻现象。能够有效避免钻孔塌孔与卡钻现象。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头


[0001]本技术涉及地质钻孔施工领域，具体涉及一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头。

技术介绍

[0002]随着经济建设的蓬勃发展，大直径基岩孔应用越来越广泛，如桥梁、水工建筑物、高层建筑物基础、矿山通风井、充填井、地下核试验井、导弹发射井、雷达天线井、自来水工程的集水井、环境保护污水处理井等等。
[0003]近年来，在各种深基础工程施工中，大直径嵌岩桩的比例也正在逐渐增大。而在这类桩孔的施工中采取的工艺方法主要有组合式牙轮钻头全面钻进、组合式滚刀钻头全面钻进、冲击式钻进、潜孔锤钻进、常规硬岩钻进方法配合聚能爆破的工艺方法以及钢粒回转取芯钻进等。组合式牙轮钻头钻进及滚刀钻头钻进是当前大直硬岩钻进中最常用的工艺方法，且常采用全面钻进的方式，在钻孔直径不太大时，它的钻进效率很高，但实际在大直径硬岩钻进中，往往由于钻压的不够而使钻进效率降低。冲击式钻进方法是通过卵石、砾石、漂石地层的最好方法，但对于坚硬完整的岩石，它的钻进效率很低。潜孔锤钻进是当前在硬岩中钻进效率最高的工艺方法，但随着钻孔直径的扩大，钻孔深度的增加，潜孔锤的耗风量也不断增大，使潜孔锤钻进的成本也成倍增加，钻进的效率在降低。常规硬岩钻进配合聚能爆破的钻进工艺方法是近来出现的一种新的技术方法，它是将聚能爆破与常规钻进方法结合，在钻孔时遇到深、厚、大而坚硬的孤石或漂石时，先采用聚能爆破破碎孤石、漂石，再用常规钻进方法继续钻进，实践证明这是一种应用效果很好的方法。钢粒钻进虽简单，成本也低，但钢粒钻进的效率最低，且钻孔直径很难加大。大直径硬岩环状取芯钻进也是现在大直径硬岩钻进提高钻进效率的较好的方法。
[0004]大直径基岩孔的钻进特点是，孔的直径大而又浅，施工时最大困难是钻压很难满足要求。如在中硬岩石中钻进直径1.0m的孔，钻头破碎岩石需加150～300kN的压力，这在浅孔段很难实现；钻孔穿越地层复杂时，通常情况下一个孔深为几十米的钻孔，其地层变化较大，土层工作量大，容易钻进，但孔壁稳定性差，经常出现塌孔、超径等问题，所以要求土层的钻进速度快，裸孔的时间短，而硬层的钻进工作量只占钻进进尺的10％～20％，但钻进时间要占钻进总时间的50％以上。因此，提高硬岩钻进效率，是当前大直径工程孔施工技术攻克的主要问题；钻进产生的岩屑多，大直径工程孔全断面破碎时，产生的岩屑特别多，要保持孔底干净，所选的钻进方法要有利于排渣；随着孔径的增加，钻进阻力成倍增大，扭矩增大，所以配备的设备、机具及功率较大。
[0005]根据上述特点，大直径硬岩钻进提高钻进效率应从以下几方面考虑：改善碎岩条件，采用冲击回转的碎岩方式提高碎岩效率，解决大直径硬岩钻进钻压不足的问题；减少碎岩面积，采用环状取芯钻进技术，提高钻进效率，即减少了碎岩面积，同时使切削具的碎岩应力提高，从而能有效地碎岩；减少钻头钻进过程中的重复破碎，即利用较好的排渣工艺方法，从而间接提高钻进效率；研究新的碎岩工具提高钻进效率，如：大直径金刚石复合片钻
头、新型硬质合金钻头等。因此，急需研制一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，以解决上述技术难题，避免硬岩地层中大直径地质钻孔钻进过程中钻孔塌孔、卡钻现象，保证大直径钻孔快速施工。

技术实现思路

[0006]针对上述技术背景提到的不足，本技术的目的在于提供一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头。
[0007]本技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，包括平顶楔型钻头，钻头筒体，钻头筒体外螺纹，钻杆连接装置，连接装置内螺纹，中空式钻杆，钻杆外螺纹。所述平顶楔型钻头位于钻头筒体上端面，所述钻头筒体下部设置有钻头筒体外螺纹，所述钻杆连接装置上下两端均设置有连接装置内螺纹，所述中空式钻杆上端头设置有钻杆外螺纹，所述钻头筒体以螺纹连接方式通过钻杆连接装置与其后方中空式钻杆安装连接；
[0008]所述平顶楔型钻头为三个，彼此之间呈120
°
夹角的轴对称方式布置于钻头筒体上端面；
[0009]所述平顶楔型钻头为平顶楔型结构，其能够提高钻头破岩能力，满足硬岩地层中钻孔快速施工；
[0010]所述钻头筒体和中空式钻杆为中空式设计，且其内壁设置有内螺纹，施工中与平顶楔型钻头相互配合，便于施工中钻屑沿其内螺纹向孔外快速排出；
[0011]所述钻头筒体和中空式钻杆可以在施工过程中对钻孔孔壁进行支撑，避免钻孔施工过程中塌孔，提高钻孔施工效率，保证钻孔施工质量；
[0012]所述钻头筒体、钻杆连接装置、中空式钻杆之间采用螺纹连接，便于施工中该装置快速安装和拆卸，提高工作效率。
[0013]有益效果如下：
[0014](1)本技术通过将钻进的钻头设计为平顶楔形结构，可以提高钻头的破岩能力，满足硬岩地层中钻孔施工的要求；
[0015](2)本技术通过将钻头筒体与中空式钻杆设计为中空，并在其内壁上均设置有一定长度的内螺纹，在施工过程中与平顶楔形钻头相配合，使得钻头在钻进过程中产生的大量钻屑可以沿内螺纹向钻孔外快速排出；钻头筒体与中空式钻杆在钻孔施工过程中可以对钻孔的孔壁实时进行支撑保护，避免施工过程中的塌孔问题，提高钻孔施工的效率，保证钻孔施工的质量；
[0016](3)本技术中的钻头筒体、钻杆连接装置、中空式钻杆之间采用螺纹进行连接，结构简单，便于施工中安装和拆卸，提高效率。
附图说明
[0017]图1是本技术的装置结构图；
[0018]图2是本技术平顶楔型钻头、钻头筒体和钻头筒体外螺纹示意图；
[0019]图3是本技术钻杆连接装置和连接装置内螺纹示意图；
[0020]图4是本技术中空式钻杆和钻杆外螺纹示意图；
[0021]图中标号说明：
[0022]1、平顶楔型钻头；2、钻头筒体；3、钻头筒体外螺纹；4、钻杆连接装置；5、连接装置内螺纹；6、中空式钻杆；7、钻杆外螺纹。
具体实施方式
[0023]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]如图1
‑
4所示，一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，包括平顶楔型钻头1，钻头筒体2，钻头筒体外螺纹3，钻杆连接装置4，连接装置内螺纹5，中空式钻杆6，钻杆外螺纹7；平顶楔形钻头1位于钻头筒体2上端面，共设置有三个，且彼此之间呈120
°
夹角的轴对称方式布置于钻头筒体2的上端面，平顶楔型钻头1设计为平顶楔形结构，目的是为提高钻头破岩能力，满足硬岩地层中钻孔施工的要求；钻头筒体2下部开设有钻头筒体外螺纹3，钻杆连接装置4的上下两端均开设有连接装置内螺纹5，中空式钻杆6上端头开设有钻杆外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于硬岩地层的中空式快速施工钻头，包括平顶楔型钻头(1)、钻头筒体(2)、钻头筒体外螺纹(3)、钻杆连接装置(4)、连接装置内螺纹(5)、中空式钻杆(6)、钻杆外螺纹(7)；所述平顶楔型钻头(1)位于钻头筒体(2)上端面，所述钻头筒体(2)下部设置有钻头筒体外螺纹(3)，所述钻杆连接装置(4)上下两端均设置有连接装置内螺纹(5)，所述中空式钻杆(6)上端头设置有钻杆外螺纹(7)，所述钻头筒体(2)以螺纹连接方式通过钻杆连接装置(4)与其后方中空式钻杆(6)安装连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于硬岩地层的中空式快速施...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄舟，孙建，杨勇，张若飞，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：