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鉆桿和鉆頭統稱為鉆具。
1.鉆頭
用于煤礦瓦斯抽采鉆孔用的鉆頭分為不取芯鉆頭、肋骨鉆頭、筒狀環形取芯鉆頭。
1)不取芯鉆頭
不取芯鉆頭從結構上可分為三翼錐形、三翼階梯式和魚尾式不取芯鉆頭。
(1)三翼錐形不取芯鉆頭的形狀如圖6- 39所示。其規格以翼片外圓計算,直徑為73~112 mm,翼片厚12~15 mm。此種鉆頭適用于軟巖及煤層。
(2)三翼階梯式不取芯鉆頭的形狀如圖6 40所示。在筒體上焊接階梯形翼片,并鑲焊矩形薄片或柱狀合金。此類鉆頭適宜在砂頁巖及煤層中鉆進。
(3)魚尾式不取芯鉆頭的形狀如圖6- 41所示。鉆頭形狀類似魚尾,在鉆頭頂部或兩側鑲焊2~6片矩形合金,鉆頭直徑73~ 89 mm。此類鉆頭適宜在軟巖及煤層中鉆進。
2)肋骨鉆頭
肋骨鉆頭的特點是鉆進時孔底干凈、排水通暢、效率高。由于孔壁間隙大,有利于瓦斯流動,鉆孔安全。肋骨型鉆頭又分為三片螺旋肋骨鉆頭、四片螺旋肋骨鉆頭和階梯肋骨鉆頭等。
(1)三片螺旋肋骨鉆頭的形狀如圖6- 42所示。鉆進速度可達12~15 m/h,排水和排瓦斯暢通,不易夾鉆。此類鉆頭適合鉆進比較平穩、傾角小于300的煤(巖)層。
圖6 -39 三翼錐形不取芯鉆頭
圖6 -40三翼階梯式不取芯鉆頭
圖6 -41 魚尾式不取芯鉆頭
(2)四片螺旋肋骨鉆頭的形狀如圖6- 43所示。此類鉆頭適宜在松軟、遇水膨脹或較薄的軟硬互層的巖層中鉆進,如果鑲焊粗顆粒4號鎢鈷合金( YG4c),可鉆進六級硬巖。
鉆頭外側焊3片或4片與鉆頭底唇水平呈45°角的螺旋肋骨,以便沖洗液呈螺旋狀上升,利于排鉆屑。
圖6 -42三片螺旋肋骨鉆頭
圖6 -43四片螺旋肋骨鉆頭
(3)階梯肋骨鉆頭的形狀如圖6- 44所示。此種鉆頭水口較大,肋骨片較厚,刻取巖石時孔底呈階梯狀,鉆進速度快,適宜在遇水膨脹的巖層中鉆進。
3)筒狀環形鉆頭
筒狀環形鉆頭用于煤(巖)層取芯,鉆進速率比肋骨鉆頭低50%~70%,但對于控制軟硬變換次數較多的互層和煤層頂板非常適宜。筒狀環形鉆頭分為普通形、品字形等。
(1)普通形筒狀環形鉆頭的形狀如圖6- 45所示。此種鉆頭適宜在松軟或稍硬的砂巖、頁巖等巖層中鉆進,其技術規格見表6 22。
表6 -22普通形筒狀環形鉆頭技術規格
圖6 -44階梯肋骨鉆頭
圖6 -45 普通形筒狀環形鉆頭
(2)品字形筒狀環形鉆頭的結構如圖6-46所示。此種鉆頭合金排列呈品字形,中間為小八角柱狀合金,底出刃較大,起掏槽作用,兩邊的柱狀合金可起到擴大自由的作用。品字形鉆頭適宜在中硬巖層中鉆進,其技術規格見表6 -23。
圖6 -46品字形筒狀環形鉆頭
表6 23品字形筒狀環形鉆頭技術規格
2.鉆桿
鉆桿在動力中受到扭力、壓力、彎曲應力的綜合作用。鉆桿的材料應當是彈性好和耐磨損的優質鋼材,通常由抗拉強度為550~650 MPa和外延率不小于12%的無縫鋼管制成。一般來說,用于巖石鉆進的鉆桿直徑通常為42~ 50 mm,用于煤層鉆進的鉆桿直徑要稍大一些,多為60~89 mm,鉆桿長度根據鉆機功率和選用的跑道而定,一般0.76~1. 00 mm,最長為2m。
鉆桿應用梯形螺紋或圓錐螺紋連接,接頭如圖6 -47所示。鉆桿彎曲度每1 m不得超過1 mm;兩端螺紋必須保證同軸性,任一端之間偏差不得超過0.5 mm;鉆桿在車螺紋之前,兩端管壁要適當加厚,但煤礦井下使用的瓦斯抽放鉆桿兩端管壁不加厚,而是采用接頭焊接在鉆桿兩端,然后,在接頭上車扣,如圖6 -48所示。
根據使用要求不同,鉆桿分為光圓鉆桿、三棱鉆桿、螺旋鉆桿。
圖6 -47鉆桿接頭
1-接頭;2-焊縫;3-無縫鋼管
圖6 -48鉆桿兩端管壁加厚
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