一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具，切削层镶嵌或镶焊于基座的上斜面，基座底部为半圆盘榫舌，半圆盘榫舌置于底座的榫槽内，并通过半圆盘榫舌圆心处的铰接螺孔用铰接螺钉与底座可转动的铰接，带有切削层的基座能够转动，底座内设有中空孔，中空孔一端连通榫槽，另一端连通钻杆内部的冷却水通道，基座内设有导水孔，导水孔一端为入水口位于圆盘榫舌边缘，另一端与切削层中的出水孔相连。本实用新型专利技术的有益效果是能够广泛用于岩体扩孔锚杆、岩体扩底桩的设计与施工中。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于土建设备
和矿山工程设备
，涉及一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具。
技术介绍
众所周知，扩大头锚杆（锚杆包括锚索在内，下同）的拉拔力远大于等径锚杆（索）的拉拔力，而扩底桩的承载力也远大于等径桩的承载力。扩大头锚杆和扩底桩的实现，重要的是解决孔底的局部扩孔问题。目前，土体中的局部扩孔已完全实现了，但在岩体中的局部扩孔未见实现的报导。在岩石中局部扩孔，尤其煤矿的三小锚杆（“三小”指小直径钻头、小直径锚杆孔、小直径药卷），因为孔径小，围岩硬，无法将土孔扩底方法移植到岩石中。为了解决这一问题，设计一种可摆动非对称岩孔扩底钻具，当其遇到孔底岩面时，在旋压下斜面钻具边切削岩石边张开钻头，逐渐扩大切削岩石范围；当切削钻头完全张开后，随着对钻头的旋压，钻头将持续保持一个较大直径的岩石切削范围，形成一段扩大直径的钻孔，从而实现扩底（局部扩孔）的目的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具，解决了岩体中局部扩孔的问题。本技术所采用的技术方案是包括切削层、基座和底座；切削层镶嵌或镶焊于基座的上斜面，基座底部为半圆盘榫舌，半圆盘榫舌置于底座的榫槽内，并通过半圆盘榫舌圆心处的铰接螺孔用铰接螺钉与底座可转动的铰接，带有切削层的基座可以绕铰接螺钉转动，底座内设有中空孔，中空孔一端连通榫槽，另一端连通钻杆内部的冷却水通道，基座内设有导水孔，导水孔一端为入水口位于半圆盘榫舌边缘，另一端连通切削层中的出水孔。进一步，所述的切削层为独立的部件，针状或片状硬质合金孕镶于胎体中构成切削层，在基座上斜面边缘设槽，切削层为器皿盖形状，两者凹凸相扣，并通过螺钉连接加固。进一步，所述的切削层也可为一定数量的硬质合金切削具，或金刚石颗粒，或金刚石－硬质合金复合片，镶焊在基座的上斜面上，和基座构成一体。进一步，所述榫槽为半圆形，半圆盘榫舌位于榫槽内的部分中，背切削层一侧的圆盘榫舌径向与榫槽留空2~5mm间隔、另一侧留空0~2mm间隔。本技术的有益效果是能够广泛用于岩体扩底锚杆、岩体扩底桩的设计与施工中。附图说明图1为可摆动非对称岩孔扩底钻具剖面图；图2为切削层与基座、底座立体图；图3为底座俯视图；图4为切削层与基座摆动位置图；图5（a）为扩孔钻具插入至孔底；图5（b）为钻头在旋压过程中切削岩石并张开；图5（c）为钻头在旋压过程中切削岩石并随钻进；图5（d）为钻头最大张开度，形成一段扩大直径的孔洞。图中，1.切削层，2.基座，3.底座，4.螺钉，5.半圆盘榫舌，6.榫槽，7.铰接螺钉，8.中空孔，9.钻杆，10.导水孔，11.出水孔，12.加强箍，13.铰接螺孔。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术的可摆动非对称岩孔扩底钻具，当其遇到孔底岩面时，在旋压下斜面钻具边切削岩石边张开钻头（钻头指切削层和基座两部分，下同），逐渐扩大切削岩石范围；当切削钻头完全张开后，随着对钻头的旋压，钻头将持续保持一个较大直径的岩石切削范围，形成一段扩大直径的钻孔，从而实现扩底（局部扩孔）的目的。如图1至图3所示，钻具由切削层1、基座2和底座3组成。切削层1由针状或片状硬质合金孕镶于胎体中构成，通过螺钉4镶嵌于基座2的上斜面上（镶嵌方式可采用基座2上斜面边缘设槽，切削层1做器皿盖形状，两者凹凸相扣，并辅以螺钉4加固稳定）。切削层1也可为一定数量的硬质合金切削具，或金刚石颗粒，或金刚石－硬质合金复合片等，按一定的形式镶焊在基座2的上斜面上，和基座2构成一体。基座2上的半圆盘榫舌5插入到底座3上的榫槽6中，并通过半圆盘圆心处的铰接螺孔13用铰接螺钉7与底座3可转动的铰接。底座3为中空，有中空孔8，其一端连通榫槽6，另一端连通钻杆9内部的冷却水通道。钻具设计有钻头冷却水通道。高压水通过钻杆9，进入底座3的中空孔8，并顺着半圆形榫槽6，向外喷射。为了将更多的高压水引导至钻头的切削层1，背切削层1一侧的圆盘榫舌5径向与榫槽6留空2~5mm间隔，而另一侧留0~2mm的间隔。高压水顺势进入基座2中的导水孔10，并到达切削层中的出水孔11，喷向切削的岩面。为了保证钻头的冷却效果，出水孔11的尺寸可选为φ5mm左右，钻头直径增大时，导水孔10和出水孔11尺寸可适当增大。为了提高钻具抗扭能力，可在底座3外周加一层加强箍12。图4为切削层与基座2摆动位置示意图。位置1的基座2左侧边与底座3侧边平行。位置2为基座2右底边与底座3顶面密贴，代表钻头张开度为0°。位置3为基座2左底边与底座3顶面密贴，代表钻头张开度最大。本技术装置使用方法：1.首先用常规钻具钻进至待扩底处。2．拔出钻具，换上扩底钻具，将钻头移位至位置2，钻头尖端偏离孔壁。见图4。3．将扩孔钻具插入至孔底。见图5(a)。4．当钻头顶端遇上孔底岩石后，开通高压水开关，高压水通过钻杆，进入底座中心孔，并顺着半圆形榫槽，向外喷射。大量高压水顺势进入基座中的导水孔，并通往切削层中出水孔。借着水压，水从切削层中出水孔喷至切削岩面上。5．通过钻杆给钻头加压并旋转，钻头在旋压过程中，一边切削岩石，一边随钻进慢慢张开。见图5(b)和图5(c)。6．达到最大张开度后，钻头到达位置3（见图5(c)），在不断的旋压作用下，随着进尺便可形成一段扩大直径的孔洞。见图5(d)。7．达到扩孔段长度后，拔出钻具，扩孔完成。钻具工作原理：首先用常规钻具钻进至待扩底处，拔出钻具，换上扩底钻具，并插入孔底。当钻头顶端遇上孔底岩石后，通过钻杆给钻头加压并旋转，钻头在旋压过程中，一边切削岩石，一边随钻进慢慢张开。达到最大张开度后，在不断的旋压作用下，随着进尺便可形成一段扩大直径的孔洞。本技术的优点还在于目前，土体中的局部扩孔已完全实现了，但因岩体坚硬，在岩体中的局部扩孔未见实现的报导。可摆动非对称岩孔扩底钻具可以解决岩体中局部扩孔的问题，尤其是小孔径的扩底难题，将可以广泛应用于煤矿三小锚杆的设计与施工中。由于扩大头锚杆的拉拔力远大于等径锚杆的拉拔力，因此煤矿三小锚杆可以缩短，或增加锚杆的间排距，从而节约成本。煤矿三小锚杆在当前矿山井工开采用大量使用。据统计，我国煤矿巷道年掘进量超过8000~10000km，80%的巷道采用锚杆支护，随着煤炭资源向深部开采，锚索量有明显的增加。除了煤炭开采外，其它矿山的井工开采也同样应用大量锚杆。显然，本技术的经济效益将十分显著。除了广泛应用于煤矿三小锚杆的设计与施工中外，该技术还可用于大直径岩体扩底锚杆、岩体扩底桩的设计与施工中。因此，该技术的经济效益是巨大的。以上所述仅是对本技术的较佳实施方式而已，并非对本技术作任何形式上的限制，凡是依据本技术的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具，其特征在于：包括切削层（1）、基座（2）和底座（3）；切削层（1）镶嵌或镶焊于基座（2）的上斜面，基座（2）底部为半圆盘榫舌（5），半圆盘榫舌（5）置于底座（3）的榫槽（6）内，并通过半圆盘榫舌（5）圆心处的铰接螺孔（13）用铰接螺钉（7）与底座（3）可转动的铰接，带有切削层（1）的基座（2）能够转动，底座（3）内设有中空孔（8），中空孔（8）一端连通榫槽（6），另一端连通钻杆（9）内部的冷却水通道，基座（2）内设有导水孔（10），导水孔（10）一端为入水口位于半圆盘榫舌（5）边缘，另一端为出水口连通切削层中出水孔（11）。

【技术特征摘要】
1.一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具，其特征在于：包括切削层（1）、基座（2）和底座（3）；切削层（1）镶嵌或镶焊于基座（2）的上斜面，基座（2）底部为半圆盘榫舌（5），半圆盘榫舌（5）置于底座（3）的榫槽（6）内，并通过半圆盘榫舌（5）圆心处的铰接螺孔（13）用铰接螺钉（7）与底座（3）可转动的铰接，带有切削层（1）的基座（2）能够转动，底座（3）内设有中空孔（8），中空孔（8）一端连通榫槽（6），另一端连通钻杆（9）内部的冷却水通道，基座（2）内设有导水孔（10），导水孔（10）一端为入水口位于半圆盘榫舌（5）边缘，另一端为出水口连通切削层中出水孔（11）。
2.按照权利要求1所述一种可摆动非对称的岩孔扩底钻具，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹正盛，郑清洁，王树仁，琚晓冬，秦莞臻，顿志林，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：河南;41