專利名稱：一種組合鉆孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于錨固工程鉆探機械制造領(lǐng)域，尤其涉及錨固工程鉆探機械的鉆孔設(shè)備 領(lǐng)域，特別涉及一種組合鉆孔裝置。
背景技術(shù)：
在錨固工程鉆探施工中需要使用鉆孔設(shè)備，普通造孔鉆具為鉆桿與沖擊器直接連 接，這種施工方法，在鉆進過程中，會產(chǎn)生大量的巖粉屑與巖石顆粒，若不能及時清理，容易 造成孔內(nèi)卡鉆或埋鉆事故，使沖擊器不能正常工作，給鉆孔作業(yè)帶來許多的困難。特別是在 復(fù)雜地層或深孔鉆孔時，孔內(nèi)的巖粉屑與巖石顆粒更不易排除，卡鉆、埋鉆現(xiàn)象尤其突出， 嚴重影響鉆孔效率與成孔質(zhì)量。普通鉆孔鉆具為鉆桿與沖擊器直接連接，普通鉆孔鉆具在鉆孔過程中，鉆孔軸向 沿軟弱層面傾斜，鉆孔軌跡呈“S”型或類“拋物線”型，導(dǎo)致孔內(nèi)事故頻繁，且成孔精度不高， 不能及時進行孔斜糾偏。錨固工程鉆探施工中設(shè)計要求錨索孔彎曲度< 2%，故采用常規(guī)鉆 進方式很難達到鉆孔精度要求。為此，必須考慮采用特殊的方法來控制孔斜，從機具上和操 作工藝上盡量保證鉆孔偏斜達到規(guī)定要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種組合鉆孔裝置。在錨固工程鉆探施工中使 用本發(fā)明裝置能有效解決鉆探施工中的卡鉆事故，使鉆探施工正常進行工作，并且能有效 避免鉆孔傾斜問題。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種組合鉆孔裝置，包括可連接鉆桿、潛孔沖擊器，其特征在于潛孔沖擊器與反 吹研碎裝置和扶正裝置順序連接后再與鉆桿連接。進一步在潛孔沖擊器與反吹研碎裝置和扶正裝置順序連接后連接的鉆桿延伸部 分至少連接有一組扶正裝置。本發(fā)明還提供了一種扶正裝置，所述扶正裝置包括中空的扶正器下接桿、扶正器 上接桿、扶正器鉆桿，其中扶正器下接桿、扶正器鉆桿、扶正器上接桿順序依次固定連接，扶 正器鉆桿的直徑大于扶正器下接桿和扶正器上接桿的直徑。進一步扶正器鉆桿是管壁厚均勻的圓形鋼管或管壁上沿軸向有棱的圓形鋼管。更 進一步扶正器鉆桿是管壁上沿軸向有四條棱的圓形鋼管。進一步在扶正器鉆桿外表面鑲嵌有鋼粒。鉆孔扶正裝置安裝在潛孔錘尾部，具體尺寸根據(jù)鉆孔孔徑確定，扶正器鉆桿直徑 大于扶正器下接桿和扶正器上接桿的直徑，同時實際上也大于地質(zhì)鉆探施工中普通鉆桿的 直徑。較大的扶正器鉆桿直徑減小了造孔鉆具和沖擊器在孔中的活動空間，限制了鉆孔軸 向沿軟弱層面傾斜，使鉆桿始終保持在孔中心位置，從而提高了造孔精度。鉆孔扶正裝置的使用。鉆孔扶正裝置安裝在潛孔錘尾部，具體尺寸根據(jù)鉆孔孔徑
3確定。必要時可在鉆孔扶正裝置上鑲嵌剛粒，具有后掃切削探頭石及孔內(nèi)巖屑、巖石碎塊 作用。在復(fù)雜地層，特別是地層中存在寬大裂隙橫穿鉆孔時，若鉆孔扶正裝置長度過短，鉆 孔扶正裝置會掉入裂縫而失去作用，甚至影響鉆具的給進和提升。解決辦法是加長鉆孔 扶正裝置，但其長度不宜超過單根鉆桿長度；增加鉆孔扶正裝置數(shù)量，每5m左右設(shè)置一個 鉆孔扶正裝置。施工中采用上述方法，大大減小了孔斜偏差，而且有利于通過軟弱夾層和 寬大裂縫。通常鉆桿的尺寸需與鉆孔機具相匹配，根據(jù)設(shè)計鉆孔孔徑，主要選用了 Φ89mm、 Φ 114mm、Φ 130mm等剛度較大的粗徑鉆桿。本發(fā)明還提供了一種反吹研碎裝置，所述鉆孔反吹研碎裝置包括中空的反吹上接 桿、定位卡環(huán)、反吹連接套、中空的反吹下接桿，其中反吹下接桿頭部位于反吹上接桿空腔 內(nèi)，通過定位卡環(huán)、反吹連接套連接，反吹下接桿在反吹上接桿空腔內(nèi)可滑動；反吹下接桿 頭部有進氣孔，外表面有圓弧溝槽；反吹上接桿有排氣孔，排氣孔軸向與反吹上接桿軸向的 夾角小于90度。進一步在反吹上接桿外表面有均勻鑲嵌剛粒。所述鑲嵌鋼粒有3至16顆。更進一步排氣孔軸向與反吹上接桿軸向的夾角是60度。排氣孔有不少于4個。更進一步進氣孔有不少于4個。鉆孔反吹研碎裝置是針對復(fù)雜地層采用風動潛孔錘鉆孔施工時，為預(yù)防鉆孔孔內(nèi) 事故而設(shè)計制作的一個機械結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是連接于鉆桿(包括扶正器)和沖擊器之間，實現(xiàn) 提鉆時反吹孔內(nèi)沉積的巖粉屑及由于孔壁不穩(wěn)定坍塌的巖塊，防止孔內(nèi)鉆桿，特別是克服 粗徑鉆具一扶正器和沖擊器所產(chǎn)生卡鉆、埋鉆的優(yōu)點。在鉆進過程或完成鉆進后，若在扶正器或沖擊器與孔壁的環(huán)狀間隙掉落巖塊，產(chǎn) 生卡鉆事故，反吹又無法解決時，可以通過安裝于裝置尾部的鑲嵌鋼粒，通過研磨碾碎作 用，在高壓風反吹下組合解決問題，提高鉆孔功效。在鉆進過程中，當潛孔沖擊器正常工作時，反吹上接桿外壁的排氣孔處于封閉狀 態(tài)，鉆桿提供的高壓氣體通過本裝置中反吹上接桿的中心孔通過反吹下接桿的進氣孔流向 反吹下接桿的中心孔直接向潛孔沖擊器供風。在完成鉆進后，當潛孔沖擊器提出孔底時，反吹下接桿連接著的潛孔沖擊器在自 重的作用下順著花鍵向下滑動，由于反吹下接桿上的圓弧溝槽被定位卡環(huán)卡住而停止向下 滑動，此時反吹下接桿的進氣孔處于封閉狀態(tài)，高壓體無法進入潛孔沖擊器，與此同時，反 吹上接桿外壁的排氣孔與反吹上接桿內(nèi)腔連通，高壓氣體通過反吹上接桿的排氣孔吹向孔 壁，使從鉆桿提供的高壓風全部用于孔壁的吹渣，可迅速將因塌孔而掉落的巖渣吹出孔外。綜上所述，在鉆進過程中，壓縮空氣經(jīng)鉆桿中心通道、鉆孔反吹裝置中心通道直接 作用于潛孔錘使沖擊錘高頻振動、做功并傳給釬頭，同時在回轉(zhuǎn)力的作用下鑿巖成孔；在提 鉆過程中，壓縮空氣經(jīng)鉆桿中心通道直接傳至鉆孔反吹裝置排氣口，不驅(qū)使?jié)摽族N做功直 接往孔外排氣，將孔內(nèi)巖屑直接吹出孔外，通過鉆孔反吹裝置的使用，在大大降低鉆孔事故 的同時，可將深孔內(nèi)清洗的更干凈，提高成孔質(zhì)量。采用有扶正裝置的粗徑鉆具，在錨固工程鉆探施工時，分段在普通鉆桿中設(shè)置加 入鉆孔扶正裝置，利用粗徑鉆具的扶正器可使沖擊器和鉆桿在孔道內(nèi)保持居中的狀態(tài)，限 制鉆桿和沖擊器在孔道中的偏斜方向，有效保證復(fù)雜地層或深孔鉆進的孔斜控制。本發(fā)明的有益性是鉆孔反吹研碎與扶正裝置是在復(fù)雜地層或深孔鉆進時采用風
4動潛孔錘鉆孔，為提高鉆孔施工效率和成孔質(zhì)量而設(shè)計制作的一個復(fù)合機械結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu) 是連接于鉆桿和沖擊器之間，實現(xiàn)提鉆時反吹孔內(nèi)沉積的巖粉屑或掉落在巖塊，或?qū)Ω街?于孔壁的探頭石及大塊巖石進行研碎作用，克服鉆桿特別是粗徑鉆具卡鉆、埋鉆問題；扶正 器則保證鉆具居中于孔道內(nèi)，保證鉆孔精度要求，提高成孔質(zhì)量在反吹研碎裝置的聯(lián)合作 用下，自身因外徑較粗而易生產(chǎn)卡鉆、埋鉆的問題得以克服。上述裝置的聯(lián)合作用，既提高 了鉆孔效率，有提高了成孔質(zhì)量。


下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是本發(fā)明裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是反吹研碎裝置工作狀態(tài)示意圖；圖3是反吹研碎裝置工作狀態(tài)截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是反吹研碎裝置未工作狀態(tài)示意圖；圖5是反吹研碎裝置未工作狀態(tài)截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是扶正裝置無棱無齒結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；圖7是扶正裝置結(jié)構(gòu)無棱無齒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是扶正裝置有棱無齒結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；圖9是扶正裝置結(jié)構(gòu)有棱無齒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是扶正裝置有棱有齒結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖；圖11是扶正裝置結(jié)構(gòu)有棱有齒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1是反吹上接桿，2是進氣孔，3是排氣孔，4是定位卡環(huán)，5是反吹連接套，6 是反吹下接桿，7是鉆桿連接位，8是潛孔沖擊器連接位，9是鑲嵌剛粒，10是圓弧溝槽，11是 排氣孔軸向與反吹上接桿軸向的夾角，12是扶正器下接桿，13是扶正器上接桿，14是扶正 器鉆桿，15是鉆桿接頭，16是潛孔沖擊器接頭，17是凹形排渣槽，18是鑲嵌鋼粒，21是潛孔 沖擊器，22是反吹研碎裝置，23是扶正裝置，24是鉆桿。
具體實施例方式實施例1結(jié)合圖1至圖7。圖1是本發(fā)明裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是反吹研碎裝置工作狀態(tài)示意圖，圖3是 反吹研碎裝置工作狀態(tài)截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是反吹研碎裝置未工作狀態(tài)示意圖，圖5是反 吹研碎裝置未工作狀態(tài)截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是扶正裝置無棱無齒結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖，圖7是 扶正裝置結(jié)構(gòu)無棱無齒橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示潛孔沖擊器21與反吹研碎裝置22連接，與反吹研碎裝置22與扶正裝 置23連接，扶正裝置23與鉆桿24連接；鉆桿24是常規(guī)設(shè)計，在實際施工中可以根據(jù)需要 由多根連接延伸，本例中在兩鉆桿24連接處還連接安裝有一套扶正裝置23。實際施工中扶 正裝置23可以有多套安裝連接在延伸的鉆桿24中。潛孔沖擊器21、反吹研碎裝置22、扶 正裝置23、鉆桿24上均有常規(guī)接桿，兩兩相互連接是通過常規(guī)的接桿連接。圖中1是反吹上接桿，2是進氣孔，3是排氣孔，4是定位卡環(huán)，5是反吹連接套，6是
5反吹下接桿，7是鉆桿連接位，8是潛孔沖擊器連接位，9是鑲嵌鋼粒，10是圓弧溝槽，11是排 氣孔軸向與反吹上接桿軸向的夾角。根據(jù)錨固工程鉆孔需要，在反吹研碎裝置尾部孔內(nèi)掉落巖塊，產(chǎn)生卡鉆事故，反吹 又無法解決時，可以通過安裝于裝置尾部的鑲嵌鋼粒9，通過研磨碾碎作用，在高壓風反吹 下組合解決問題，提高鉆孔功效。在較單一地層無卡鉆事故時可以用不鑲嵌鋼粒9的反吹 裝置。本例圖中有鑲嵌鋼粒9。本例鉆孔反吹研碎裝置，包括中空的反吹上接桿1、定位卡環(huán)4、反吹連接套5、中 空的反吹下接桿6、鉆桿、潛孔沖擊器，其中鉆桿在鉆桿連接位7與反吹上接桿1連接，潛孔 沖擊器在潛孔沖擊器連接位8與反吹下接桿6連接，反吹下接桿6頭部位于反吹上接桿1 空腔內(nèi)，通過定位卡環(huán)4、反吹連接套5連接，反吹下接桿6在反吹上接桿1空腔內(nèi)可滑動， 反吹下接桿6頭部有進氣孔2，外表面有圓弧溝槽10，反吹上接桿1有排氣孔3，排氣孔3軸 向與反吹上接桿1軸向的夾角11小于90度。本例鑲嵌鋼粒9有8顆，排氣孔3軸向與反吹上接桿1軸向的夾角11是60度，排 氣孔3和進氣孔2各有4個。在完成鉆進后，潛孔沖擊器提出孔底時，反吹下接桿6連接著的潛孔沖擊器在自 重的作用下順著花鍵向下滑動，由于反吹下接桿6上的圓弧溝槽10被定位卡環(huán)4卡住而停 止向下滑動，此時反吹下接桿6的進氣孔2處于封閉狀態(tài)，高壓體無法進入潛孔沖擊器，與 此同時，反吹上接桿1外壁的排氣孔3與反吹上接桿1內(nèi)腔連通，高壓氣體通過反吹上接桿 1的排氣孔3吹向孔壁，使從鉆桿提供的高壓風全部用于孔壁的吹渣，可迅速的將因塌孔而 掉落的巖渣吹出孔外。在鉆進過程中，當潛孔沖擊器正常工作時，反吹上接桿1外壁的排氣孔3處于封閉 狀態(tài)，鉆桿提供的高壓氣體通過本裝置中反吹上接桿1的中心孔通過反吹下接桿6的進氣 孔2流向反吹下接桿6的中心孔直接向潛孔沖擊器供風。在鉆進施工中，還應(yīng)選擇合理的鉆進參數(shù)。合理的鉆進參數(shù)應(yīng)根據(jù)施工區(qū)域所處 工程地質(zhì)條件和巖石特性來決定。一般應(yīng)符合“中等鉆壓、慢轉(zhuǎn)速、平穩(wěn)風壓”的操作要求， 造孔進尺效率為3 5m/h，風壓穩(wěn)定在1. 0 1. 2Mpa時，沖擊頻率為18次/s，轉(zhuǎn)速為18 23r/min比較合理。鉆壓大小以孔內(nèi)鉆具的總重量為參考值，在鉆進過程中應(yīng)不斷調(diào)整相關(guān) 參數(shù)。圖6和圖7所示是本發(fā)明扶正裝置23的一種結(jié)構(gòu)。所述扶正裝置23包括中空的 扶正器下接桿12、扶正器上接桿13、扶正器鉆桿14，其中扶正器下接桿12、扶正器鉆桿14、 扶正器上接桿13順序依次固定連接，扶正器鉆桿14的直徑大于扶正器下接桿12和扶正器 上接桿13的直徑。鉆桿接頭15、潛孔沖擊器接頭或與其他鉆具的接頭16分別位于扶正裝 置23的兩端。鉆孔扶正裝置23安裝在潛孔錘21尾部或與潛孔錘21連接的反吹研碎裝置22尾 部，具體尺寸根據(jù)鉆孔孔徑確定，扶正器鉆桿14直徑大于扶正器下接桿12和扶正器上接桿 13的直徑，同時實際上也大于普通鉆桿的直徑。實施例2 與實施例1所有結(jié)構(gòu)相同，但鑲嵌鋼粒9可以有3顆、6顆、12顆或16顆，不論有幾 顆鑲嵌鋼粒9，其目的都是利用鑲嵌鋼粒9的研磨碾碎作用，通過研磨碾碎孔內(nèi)掉落巖塊，
6在高壓風反吹下解決卡鉆等問題，提高鉆孔功效。實施例3與實施例1或?qū)嵤├?所有結(jié)構(gòu)相同，但排氣孔3是6個或8個。實施例4與實施例1、實施例2或?qū)嵤├?所有結(jié)構(gòu)相同，但排氣孔3軸向與反吹上接桿1 軸向的夾角11是60度。實施例5與實施例1、實施例2、實施例3和實施例4所有結(jié)構(gòu)相同，結(jié)合圖8和圖9，扶正裝 置23在軸向還有棱，本例在軸向有四條棱，四條棱形成了軸向的凹形排渣槽17，軸向棱既 實現(xiàn)了扶正裝置23直徑大于鉆桿直徑的要求，形成的凹形排渣槽17又有利于鉆孔排渣的需要。實施例6與實施例5所有結(jié)構(gòu)相同，扶正裝置23在扶正器鉆桿14表面還有鑲嵌的鋼粒形 成的齒18，在扶正器鉆桿14上鑲嵌鋼粒，具有后掃切削探頭石及孔內(nèi)巖屑、巖石碎塊作用。
權(quán)利要求
一種組合鉆孔裝置，包括可連接鉆桿(24)、潛孔沖擊器(21)，其特征在于潛孔沖擊器(21)與反吹研碎裝置(22)和扶正裝置(23)順序連接后再與鉆桿(24)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合鉆孔裝置，其特征在于在潛孔沖擊器(21)與反吹研碎 裝置(22)和扶正裝置(23)順序連接后連接的鉆桿(24)延伸部分至少連接有一組扶正裝 置(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合鉆孔裝置，其特征在于所述扶正裝置(23)包括中 空的扶正器下接桿(12)、扶正器上接桿(13)、扶正器鉆桿(14)，其中扶正器下接桿(12)、扶 正器鉆桿(14)、扶正器上接桿(13)順序依次固定連接，扶正器鉆桿(14)的直徑大于扶正器 下接桿(12)和扶正器上接桿(13)的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合鉆孔裝置，其特征在于扶正器鉆桿(14)是管壁厚均勻 的圓形鋼管或管壁上沿軸向有棱的圓形鋼管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合鉆孔裝置，其特征在于扶正器鉆桿(14)外表面鑲嵌有 鋼粒(18)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組合鉆孔裝置，其特征在于所述鉆孔反吹研碎裝置包 括中空的反吹上接桿(1)、定位卡環(huán)(4)、反吹連接套(5)、中空的反吹下接桿(6)，其中反吹 下接桿(6)頭部位于反吹上接桿(1)空腔內(nèi)，通過定位卡環(huán)(4)、反吹連接套(5)連接，反吹 下接桿(6)在反吹上接桿(1)空腔內(nèi)可滑動；反吹下接桿(6)頭部有進氣孔(2)，外表面有 圓弧溝槽(10)；反吹上接桿(1)有排氣孔(3)，排氣孔(3)軸向與反吹上接桿(1)軸向的夾 角(11)小于90度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合鉆孔裝置，其特征在于在反吹上接桿(1)外表面有均 勻鑲嵌鋼粒(9)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合鉆孔裝置，其特征在于排氣孔(3)軸向與反吹上接桿 (1)軸向的夾角(11)是60度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合鉆孔裝置，其特征在于排氣孔(3)有不少于4個。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合鉆孔裝置，其特征在于進氣孔(2)有不少于4個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合鉆孔裝置，包括可連接鉆桿、潛孔沖擊器，其中潛孔沖擊器與反吹研碎裝置和扶正裝置順序連接后再與鉆桿連接；在潛孔沖擊器與反吹研碎裝置和扶正裝置順序連接后連接的鉆桿延伸部分至少連接有一組扶正裝置。本發(fā)明實現(xiàn)提鉆時反吹孔內(nèi)沉積的巖粉屑或掉落在巖塊，或?qū)Ω街诳妆诘奶筋^石及大塊巖石進行研碎作用，克服鉆桿特別是粗徑鉆具卡鉆、埋鉆問題；扶正器則保證鉆具居中于孔道內(nèi)，保證鉆孔精度要求，提高成孔質(zhì)量在反吹研碎裝置的聯(lián)合作用下，自身因外徑較粗而易生產(chǎn)卡鉆、埋鉆的問題得以克服。上述裝置的聯(lián)合作用，既提高了鉆孔效率，有提高了成孔質(zhì)量。
文檔編號E21B17/10GK101949262SQ20101050966
公開日2011年1月19日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者呂文強, 李正兵, 羅建林, 鮮少毅 申請人:中國水利水電第七工程局成都水電工程建設(shè)有限公司