圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的設(shè)計(jì)

周大武

（太原理工大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，山西 太原 030024）

高瓦斯、強(qiáng)地壓、軟煤層的地質(zhì)條件下，順層鉆孔一直是我國(guó)煤礦井下瓦斯抽采的難題[1]。近年來(lái)，三角鉆桿作為一種新型的鉆桿運(yùn)用于煤層的鉆進(jìn)中，由于三角鉆桿的本體特征及其排渣機(jī)理，能夠適應(yīng)高瓦斯、強(qiáng)地壓、軟煤層的地質(zhì)條件，在成孔深度、成孔率方面都呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)[2-3]。

圓角等邊高強(qiáng)度防突鉆桿是在原有三角鉆桿的基礎(chǔ)上，改善了三角鉆桿使用中斷裂問(wèn)題嚴(yán)重及排渣不暢的問(wèn)題。這種新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并有更強(qiáng)的抗彎扭曲能力的鉆桿，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易斷裂、使用壽命較長(zhǎng)、具有較大環(huán)狀間隙，改善了成孔條件，具有很強(qiáng)的粉碎、撥動(dòng)、防壓死的作用。

1 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的結(jié)構(gòu)特征

1.1 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的結(jié)構(gòu)

圖1 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿結(jié)構(gòu)圖

見(jiàn)圖1。圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿，桿體1外壁截面呈正三角形，其中三個(gè)角呈圓角，而且三個(gè)圓角在同一圓周上；桿體尾部軸向開(kāi)有鉆桿連接孔2，前部軸向連接有鉆桿連接座3，鉆桿連接孔內(nèi)開(kāi)有母錐螺紋4，鉆桿連接座開(kāi)有公錐螺紋5；桿體中部軸向開(kāi)有通風(fēng)通水冷卻管道6,桿體前部及鉆桿連接座內(nèi)軸向開(kāi)有通風(fēng)通水冷卻通管道7，鉆桿連接孔可與通風(fēng)通水冷卻管道Ⅰ及Ⅱ連通。

1.2 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的特征

圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的特征在于：桿體是由45號(hào)鋼無(wú)縫鋼管經(jīng)調(diào)質(zhì)加工而成，母錐螺紋及公錐螺紋為4（牙/英尺）的三角形螺紋，鉆桿連接座是由42CrMo圓鋼調(diào)質(zhì)加工制成。

2 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿的技術(shù)特點(diǎn)

圖2 圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿剖視圖

圖1中，取剖面A-A、B-B、C-C的剖視圖，見(jiàn)圖2。B-B剖視圖中通道Ⅰ直徑大于通道Ⅱ的直徑，因此鉆桿連接座與桿體連接處的壁厚均大于桿體中部的壁厚，使其相應(yīng)強(qiáng)度得到明顯改善，具有更強(qiáng)的抗彎曲、抗扭曲的能力，也使成孔過(guò)程中鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)更加穩(wěn)定，使用時(shí)不易斷裂。對(duì)比A-A、B-B、C-C三個(gè)剖視圖看出：B-B剖視圖中三角形的邊長(zhǎng)明顯大于A-A、C-C，桿體中部的外壁正三角形的邊長(zhǎng)大于前部及尾部的正三角形的邊長(zhǎng)；鉆桿使用過(guò)程中其邊棱可攪動(dòng)孔底鉆渣、將顆粒再次粉碎，為鉆桿排渣爭(zhēng)取更多空間，鉆孔環(huán)狀間隙變大，鉆桿圍繞鉆孔環(huán)狀間隙做周向運(yùn)動(dòng)，并在壓力風(fēng)的作用下使鉆渣處于懸浮、運(yùn)移狀態(tài)、排渣效果顯著。

3 鉆桿使用中的注意事項(xiàng)

圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿在轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定及排渣方面雖已呈現(xiàn)出自己的優(yōu)勢(shì)，但是仍在成孔過(guò)程中承受著較大扭矩，會(huì)影響到鉆桿的使用壽命。因此盡管圓角等邊高強(qiáng)防突鉆桿已對(duì)桿體、螺紋。連接座進(jìn)行了改進(jìn)，但對(duì)旋螺紋時(shí)的錯(cuò)螺紋、扭矩過(guò)大、速度過(guò)快的問(wèn)題還應(yīng)引起足夠重視。再者，需對(duì)鉆桿進(jìn)行定期維護(hù)和更換上扣設(shè)施，使其鉆桿總是處于完好狀態(tài)。

[1]姚克，張幼振，郭涌.全液壓覆帶鉆機(jī)在本煤層瓦斯抽采鉆孔施工中的應(yīng)用[J].煤炭安全，2010，41（6）：54-55.

[2]楊明艷.三棱鉆桿在松軟突出煤層中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2012，33（5）：218-219.

[3]侯紅，凌標(biāo)燦，羅維,等.松軟突出煤層中三角型鉆桿成孔技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，40（8）：67-74.