大直径扩孔钻头结构设计

1 概 述

我 国从上世纪70年代开始研制反井钻机 ，迄今已形成中小型系列反井钻机 ，主要用于施工溜矸孔 、压力管道 、通风井等 ，在煤 矿 、水 电 、冶金等行业地下工程领域得到广泛的应用 。随着我国经济的快速发展 ，各项地 下工 程建 设规模 日益扩 大 ，特别 是西 部 能源 基 地 开 发力 度 增 大 ，在 建 与 拟 建的煤 矿风 井 、地下 厂 房 式 电站 和 蓄能 电站 数 量 较多 ，需 要施 工 深度 400～600m，钻 孔 直径 2．5m 以上 的压力 管 道 、调 压井 、通 风 井 、导 向 井 等 。在 进行 大 型反 井钻 机 研 制 的 同 时 ，还需 要 设 计 研 究 与其 配 套使 用 的大 直径 扩 孔 钻 头 ，以适 用 于 煤 矿 大直 径 通风 立井 、深 瓦斯抽 放井 筒 等工程 的施 工 ，也适 用 于水 电 、隧道等 通 风立井 的钻 凿 ，满足 一次 扩挖 、安全 、快速 建井 的需求 。

2 大直径扩孔钻头结 构设计大直径扩孔钻头 要求整 体 结构 合 理 ，满足井下狭窄巷道运输便利的要求 。目前 ，国外大直径扩孔钻头的结 构 多 为 以 中心 刀 盘 为 主 体框 架 、四周 采用 螺 栓 连 接 的 多 体 结 构 。这 种 结 构 重 量 较大 ，在 我 国井 下 运输 有 困难 。由 于扩 孑L钻 头 布 刀不 合理 ，造 成漏 渣孔 较小 ，若进 行 反井扩 孔钻 进作业 ，钻进遇不稳定地层 时，容易被较大 的岩块堵塞 ，使 得大量 的岩屑卡在钻 头体 的表面 ，降低钻速 ，清 理岩渣 增加 了辅 助作业 时 间 ，影 响施工 作业周 期 。根据我 国煤 矿 井 下运 输 巷 道 的基 本 条 件 ，设计 的 大 直 径 扩 孔 钻 头 ，最 小 外 径 一 般 不 能 超 过2．0m，单体 重量 要 小 于 6t。鉴 于 上述 原 因 ，将 大直 径扩 孔钻 头设 计 为 中间 分体 组 装 式 结构 ，优 越性 有 以下几 点 ：

(1)在运 输过 程 中 ，扩孔 钻头 的 中心管及 承扭与 承拉 的花键 套 和 锁 紧螺 母 成 为 单 独 一件 ，不 仅使 得钻 头体 的单 件 运 输 尺 寸及 重 量 降低 ，而且 井下 拼装 简单 ；

(2)漏渣 孔分 布均 匀 ，不 易发 生堵孔 ；

(3)该结 构便 于更 换 与 检修 钻 头 中 心管 等 重要零 部 件 ；

(4)组装 式扩 孔钻 头时 ，下部 法兰可 连接组 装更 大直径 的钻 头体 ，形 成 阶梯 式扩 孔钻头 ，为今 后研 发更 大直径 扩孔 钻头 提供 了平 台 。大直径 阶梯组装 式 钻头结 构