專利名稱：一種多功能防突鉆桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦瓦斯綜合治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及針對煤層松軟地應(yīng)力大，瓦斯涌出量大，鉆進困難的抽放鉆孔施工的一種多功能防突鉆桿。
背景技術(shù)：
目前，針對煤層松軟地應(yīng)力大，瓦斯涌出量大，鉆進困難的抽放鉆孔施工主要采用光桿、三梭鉆桿、肋骨鉆桿(焊附螺施鋼帶)等種類鉆桿鉆進，依靠風力或水力排渣(這種鉆進方式鉆頭比鉆桿直徑大，在高壓風流或水流作用下，鉆渣從鉆桿與孔壁之間的空隙間排出)，正常情況下(巖層或較硬煤層)可以滿足鉆進速度快、成孔深度等指標要求，成孔質(zhì)量較好。但是在極軟煤層和高地應(yīng)力、高瓦斯涌出條件下，迅速瓦斯涌出和地應(yīng)力作用，將鉆桿抱死或堵塞排渣通道，造成堵塞處至孔底之間瓦斯大量積聚，形成較大壓力造成頂鉆、噴孔等事故。此時，如鉆機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)給力，當此動力大于鉆桿的抗扭力矩時，便會發(fā)生斷桿丟鉆桿事故，使鉆進難以進行，此種情況，鉆孔施工到數(shù)米時，就有可能發(fā)生，甚至無法實施鉆進。這種問題截止目前仍是煤礦治理瓦斯鉆孔施工的一道世界性難題，眾多科研人員、專家學者以及現(xiàn)場人員進行了大量反復的研究，在此方面，有個別改進，但仍未有效徹底解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種徹底解決堵孔、頂鉆、噴孔、 抱死鉆桿、鉆孔內(nèi)鉆渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鉆進功率，提高鉆孔深度和成孔質(zhì)量的多功能防突鉆桿。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種多功能防突鉆桿，包括中空的圓柱狀桿體，桿體兩端分別設(shè)有凸連接頭和凹連接頭，所述桿體上軸向設(shè)有至少一組凸棱結(jié)構(gòu)，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)均由軸向設(shè)在桿體表面的線段狀的凸棱條構(gòu)成，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)中的凸棱條至少設(shè)有兩道。所述凸棱條通過等離子熔覆技術(shù)設(shè)置在桿體上，每組凸棱條沿桿體圓周均勻設(shè)置三道；相鄰兩組凸棱結(jié)構(gòu)的凸棱條具有一截軸向交叉段，相鄰兩組凸棱結(jié)構(gòu)的凸棱條軸向均勻交叉分布。所述凸棱條的橫截面的外邊緣由圓弧線段和直線段構(gòu)成。所述直線段向內(nèi)延伸通過桿體的中心。采用上述技術(shù)方案，由于在桿體上設(shè)置了多組凸棱結(jié)構(gòu)，每組凸棱結(jié)構(gòu)由至少兩道不連續(xù)并相鄰交叉的凸棱條構(gòu)成，凸棱條沿鉆桿軸向設(shè)置，易于加工制造；每組凸棱結(jié)構(gòu)設(shè)置兩道凸棱時，對稱設(shè)置，這樣可以具備良好的旋轉(zhuǎn)性能；在鉆進過程中，凸棱條不間斷地對鉆渣進行攪拌和破碎，使其在排渣過程中始終處于懸浮狀態(tài)，減少鉆渣沉積和堵塞。凸棱條通過等離子熔覆技術(shù)設(shè)置在桿體上，而且凸棱條采用特殊合金材料和特殊的形狀，使本發(fā)明的使用壽命可以提高三倍以上。凸棱條的橫截面的外邊緣的直線段向內(nèi)延伸通過桿體的中心，這樣直線段的長度最大，而且直線段與圓弧線段之間形成尖角，旋挖、攪拌效果最佳。本發(fā)明首次提出并采用了自旋挖功能，這種功能最大限度杜絕了縮孔的抱鉆、堵塞排渣通道等事故，避免了噴孔、扭斷鉆桿等誘發(fā)事故，可有效提高鉆孔深度30%-50%(相同條件下)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，可以徹底解決堵孔、頂鉆、噴孔、抱死鉆桿、鉆孔內(nèi)鉆渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鉆進功率，提高鉆孔深度和成孔質(zhì)量，具有極強的實用性，易于推廣應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的左視放大圖。
具體實施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種多功能防突鉆桿，包括中空的圓柱狀桿體1，桿體1兩端分別設(shè)有凸連接頭2和凹連接頭3，桿體1上軸向設(shè)有至少一組凸棱結(jié)構(gòu)，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)均由軸向設(shè)在桿體1表面的線段狀的凸棱條4構(gòu)成，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)中的凸棱條4沿桿體圓周均勻設(shè)置三道。凸棱條4通過等離子熔覆技術(shù)設(shè)置在桿體1上，相鄰兩組凸棱結(jié)構(gòu)的凸棱條4具有一截軸向交叉段，其中一道凸棱條4與相鄰交叉的兩道凸棱條4 垂直距離相等。凸棱條4的橫截面的外邊緣由圓弧線段5和直線段6構(gòu)成，該直線段6向內(nèi)延伸通過桿體1的中心。本發(fā)明在普通圓光桿體1上，沿圓周均分六等分，然后采用等離子熔覆技術(shù)對桿體1沿軸向進行熔覆凸棱條4，每條長度150-200mm，凸棱條4寬10-15mm，高度5mm。然后在凸棱條4的旋轉(zhuǎn)方向一側(cè)，采用特制刀具在龍門銑床上進行銑削加工，使每道凸棱條4的加工面成垂直立面，即凸棱條4橫截面的外邊緣形成圓弧線段5和直線段6，直線段6向內(nèi)延伸最好通過桿體1的中心，使整個鉆桿的斷面形成鋸片狀結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，這樣，該鉆桿便具有旋挖、攪拌和連續(xù)排渣通道功能，由于在桿體1軸向進行熔覆凸棱條4加強，使桿體1在徑向撓性變形減少，對整個鉆桿保直功能有明顯加強。本發(fā)明的工作原理為①在高地應(yīng)力和軟煤層鉆孔條件下，當在高地應(yīng)力和高瓦斯涌出的作用下發(fā)生縮孔、抱桿、堵塞排渣通道時，該鉆桿在鉆機動力作用下，沿旋轉(zhuǎn)方向?qū)ν怀鲎冃蔚目妆趯嵤┬兀邏猴L通過桿體1中空吹向鉆頭處，將旋挖出的鉆渣通過鉆桿外壁排出鉆孔外，此功能為旋挖功能。②隨著鉆孔深度增加，由于風力減弱或大顆粒的鉆渣，有可能沉積在孔內(nèi)某處，當達到一定值，該鉆桿便對其進行挖掘和攪拌粉碎，以便在風力作用下將鉆渣順利排出，此功能為攪拌粉碎功能。③因?qū)︺@桿進行軸向熔覆凸棱條4加強，在深孔鉆進時，鉆桿變形小，不易發(fā)生偏斜，此功能為保直功能。由于本發(fā)明采用等離子熔覆技術(shù)，在桿體上設(shè)置凸棱條4，凸棱條4的形成為鎳基合金粉末經(jīng)高溫等離子弧在桿體 1上形成熔池，最后以冶金結(jié)合的方式形成凸棱條4，由于鎳合金具有較強的硬度和抗沖擊性能，故本發(fā)明具有抗磨損功能，使用壽命長，是普通產(chǎn)品的三倍以上。
權(quán)利要求
1.一種多功能防突鉆桿，包括中空的圓柱狀桿體，桿體兩端分別設(shè)有凸連接頭和凹連接頭，其特征在于所述桿體上軸向設(shè)有至少一組凸棱結(jié)構(gòu)，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)均由軸向設(shè)在桿體表面的線段狀的凸棱條構(gòu)成，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)中的凸棱條至少設(shè)有兩道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能防突鉆桿，其特征在于所述凸棱條通過等離子熔覆技術(shù)設(shè)置在桿體上，每組凸棱條沿桿體圓周均勻設(shè)置三道；相鄰兩組凸棱結(jié)構(gòu)的凸棱條具有一截軸向交叉段，相鄰兩組凸棱結(jié)構(gòu)的凸棱條軸向均勻交叉分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種多功能防突鉆桿，其特征在于所述凸棱條的橫截面的外邊緣由圓弧線段和直線段構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能防突鉆桿，其特征在于所述直線段向內(nèi)延伸通過桿體的中心。全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能防突鉆桿，包括中空的圓柱狀桿體，桿體兩端分別設(shè)有凸連接頭和凹連接頭，所述桿體上軸向設(shè)有至少一組凸棱結(jié)構(gòu)，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)均由軸向設(shè)在桿體表面的線段狀的凸棱條構(gòu)成，所述每組凸棱結(jié)構(gòu)中的凸棱條至少設(shè)有兩道。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、易于加工制造，可以徹底解決堵孔、頂鉆、噴孔、抱死鉆桿、鉆孔內(nèi)鉆渣沉積等問題，保持排渣通道暢通，降低鉆進功率，提高鉆孔深度和成孔質(zhì)量，具有極強的實用性，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號E21B17/00GK102261225SQ201110225788
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月8日
發(fā)明者馮艷召, 劉洪亮, 張廣彥, 朱同功, 李廣濤, 段洪普, 邊旭陽 申請人:平頂山市中礦機械制造有限公司