用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具制造技术

本实用新型专利技术公开了用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，前引钻头包括三个翼板，所述翼板的连接处为镂空设计，位于前引钻头最顶端的三个顶切割片分别沿三块翼板边线向同一方向旋转15度，且在与杆体轴线垂直的平面上的投影部分重叠；所述内芯前部表面沿长度方向设有平键，套筒内壁沿长度方向与平键配合设有键槽，所述键槽后端与卡合部件接触，所述套筒和内芯上设有多个注浆孔。本实用新型专利技术在不影响钻孔施工的前提下，将注浆方式由点注扩展为线注，从多个分布的注浆孔向钻杆中注浆，增加了灌注量，降低了堵孔概率，可以提高注浆效率；实现了全切割，大大提高了成孔速度，且三个顶切割片分担了岩体对单个顶切割片的破坏力，保证钻孔顺利进行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钻具，具体是一种用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，属于矿用设备。
技术介绍
煤矿井下采空区经常会出现煤自燃的状况，严重影响到井下安全。为了防止煤自燃，通常采用向煤层钻孔灌浆、注泡沫凝胶、泡沫等材料。目前在利用钻孔灌注上述材料时，首先，存在灌注量小的问题，且浆液只能从钻头顶端或者钻杆上的花孔(花管)流出，很容易被堵塞，影响了注浆效率；其次，在向破碎煤体或软煤层等不易成孔的发火区域施工钻孔时，由于成孔率低或不易成孔，影响了灌浆，降低了防灭火的效率；第三，现有的钻头前端一般都存在切割盲点或盲区，即只能实现部分切割成孔，直接降低了切割效率，而且遇到坚硬的煤体时很容易出现切割部崩刃的情况，影响施工效率。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本技术的目的是提供一种能够提高成孔率，可以提高注浆效率、降低浆液堵孔概率，同时可以消除切割盲点、增加切割速度、保证钻头正常使用，提高煤自燃治理效果的用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，包括前引钻头和杆体，所述前引钻头设在杆体端部，所述的前引钻头包括三个翼板，所述翼板的连接处为镂空设计，且每个翼板沿一侧从上至下均排布设有顶切割片、中切割片和底切割片；位于前引钻头最顶端的三个顶切割片分别沿三块翼板边线向同一方向旋转15度，且在与杆体轴线垂直的平面上的投影部分重叠；所述杆体包括套筒和内芯，套筒套设在内芯上，套筒和内芯后部配合设有卡合部件，所述内芯前部表面沿长度方向设有平键，套筒内壁沿长度方向与平键配合设有键槽，所述键槽后端与卡合部件接触，所述套筒和内芯上分布设有多个注浆孔。优选的，所述注浆孔有四列，沿周向均匀布设在套筒和内芯上。优选的，所述卡合部件为相互配合设置的花键。优选的，所述顶切割片、中切割片和底切割片分别焊接在翼板一侧。优选的，所述顶切割片的直径为13.4mm。优选的，所述套筒外径为40-45mm。相对于现有技术，本技术的优点是：(1)在不影响钻孔施工的前提下，将注浆方式由点注扩展为线注，从多个分布的注浆孔向钻杆中注浆，注入的浆液从套筒和内芯上的各个注浆孔以及前引钻头上镂空的翼板连接处流出，浆液均匀分布在钻孔中，一方面均匀分布的注浆孔和镂空的翼板连接处增加了灌浆量，扩大了灌注范围；另一方面，在灌注黏度较高的防灭火材料时，多个注浆孔的布置大大降低了堵孔概率，可以提高注浆效率，(2)打钻结束后，装置整体留置在钻孔中，即使在向破碎煤体或软煤层等不易成孔的发火区域施工钻孔后，也不会出现塌孔的现象，保证可以顺利注浆，提高了综合防灭火效率，保证了煤自燃的安全治理；(3)由于位于前引钻头最顶端的三个顶切割片分别沿三块翼板边线向同一方向旋转15度，且在与杆体轴线垂直的平面上的投影部分重叠，消除了前引钻头前端的切割盲点，实现了全切割，在钻进直径不变的情况下，全切割大大提高了成孔速度，且三个顶切割片距离更近，在钻进时分担了岩体对单个顶切割片的破坏力，保证钻孔顺利进行。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术打钻结束后撤内芯的施工示意图；图3是图2中截断部分套筒的示意图；图4是本技术去掉前引钻头的主视图；图5是本技术前引钻头的立体示意图；图6是前引钻头的主视图；图7是前引钻头的顶视图；图中，10.前引钻头，11.翼板，12.顶切割片，13.中切割片，14.底切割片，20.杆体，21.套筒，211.键槽，22.内芯，221.平键，30.注浆孔，40.花键。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细说明。如图所示，一种用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，包括前引钻头10和杆体20，所述前引钻头10设在杆体20端部，所述的前引钻头10包括三个翼板11，所述翼板11的连接处为镂空设计，且每个翼板11沿一侧从上至下均排布设有顶切割片12、中切割片13和底切割片14；位于前引钻头10最顶端的三个顶切割片12分别沿三块翼板11边线向同一方向旋转15度，且在与杆体20轴线垂直的平面上的投影部分重叠；所述杆体20包括套筒21和内芯22，套筒21套设在内芯22上，套筒21和内芯22后部配合设有卡合部件，所述内芯22前部表面沿长度方向设有平键221，套筒21内壁沿长度方向与平键221配合设有键槽211，所述键槽211后端与卡合部件接触，所述套筒21和内芯22上设有多个注浆孔30。优选的，为了保证均匀灌浆，所述注浆孔30有四列，沿周向均匀布设在套筒21和内芯22上。优选的，为了使设计简洁，减少制造成本，所述卡合部件为相互配合设置的花键40。优选的，所述顶切割片12、中切割片13和底切割片14分别焊接在翼板11一侧。优选的，所述顶切割片12的直径为13.4mm。优选的，所述套筒21外径为40-45mm。施工时，通过钻机带动该钻杆杆体20整体旋转，杆体20带动前引钻头10旋转施工钻孔，套筒21和内芯22后部的花键40相互连接构成力矩传递结构，同时内芯22前部表面沿长度方向设置的平键221也用于传递力矩，从而保证套筒21和内芯22可以安全同步旋转；由于位于前引钻头10最顶端的三个顶切割片12分别沿三块翼板11边线向同一方向旋转15度，且在与杆体20轴线垂直的平面上的投影部分重叠，消除了前引钻头10前端的切割盲点，实现了全切割，在钻进直径不变的情况下，全切割大大提高了成孔速度，且三个顶切割片12距离更近，在钻进时分担了岩体对单个顶切割片12的破坏力，保证钻孔顺利进行；打钻结束后，整个装置留置在钻孔中，按照杆体20轴线方向后撤内芯22，当内芯22上的平键221沿套筒21内壁上的键槽211后退接触到套筒21后部的花键40后，停止撤钻，然后开始通过注浆孔30向钻杆中注浆；注入的浆液从套筒21和内芯22上的各个注浆孔30以及前引钻头10上镂空的翼板11连接处流出，分布在钻孔中，保证不会堵孔，大大增加了灌浆量，提高了灌浆效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，包括前引钻头和杆体，所述前引钻头设在杆体端部，其特征在于，所述的前引钻头包括三个翼板，所述翼板的连接处为镂空设计，且每个翼板沿一侧从上至下均排布设有顶切割片、中切割片和底切割片；位于前引钻头最顶端的三个顶切割片分别沿三块翼板边线向同一方向旋转15度，且在与杆体轴线垂直的平面上的投影部分重叠；所述杆体包括套筒和内芯，套筒套设在内芯上，套筒和内芯后部配合设有卡合部件，所述内芯前部表面沿长度方向设有平键，套筒内壁沿长度方向与平键配合设有键槽，所述键槽后端与卡合部件接触，所述套筒和内芯上分布设有多个注浆孔。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤矿井下防灭火注浆的一次性伸缩式钻具，包括前引钻头和杆体，所述前引钻头设在杆体端部，其特征在于，所述的前引钻头包括三个翼板，所述翼板的连接处为镂空设计，且每个翼板沿一侧从上至下均排布设有顶切割片、中切割片和底切割片；位于前引钻头最顶端的三个顶切割片分别沿三块翼板边线向同一方向旋转15度，且在与杆体轴线垂直的平面上的投影部分重叠；所述杆体包括套筒和内芯，套筒套设在内芯上，套筒和内芯后部配合设有卡合部件，所述内芯前部表面沿长度方向设有平键，套筒内壁沿长度方向与平键配合设有键槽，所述键槽后端与卡合部件接触，所述套筒和内芯上分布设有多个注浆孔。2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：任万兴，郭庆，赵乾坤，温德华，张立轩，王振峰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，徐州吉安矿业科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32