[实用新型]一种高尾矿坝超深钻探钻头装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻探施工技术领域，更具体涉及一种高尾矿坝超深钻探钻头装置，该实用新型适用于尾矿坝的深井钻探和取样。通过在常规合金钻头的钢制胎体侧面增加表镶合金，以扩大钻孔孔径，防止在深井钻孔中卡钻和保证钻井液顺畅的循环，最终保证钻进的正常进行。另外，硬质合金设置内出刃，以防止钻进中对胎体的磨损。

背景技术

尾矿是矿山选矿生产中通过对矿石的破碎、磨细、分选，然后提取有用矿物后所剩余的废弃物。据统计我国现有尾矿库近万座，形成一定规模(库容大于100万方)的约1500余座，其中最大尾矿库库容有8亿方之多。截止到2005年，国内尾矿坝的最大设计坝高为260m，超过100m的有26座。随着国家经济发展和对矿产资源需求量的增加，尾矿的排放量将不断增大。同时，随着征地成本的不断上升，矿山企业为了减少占用土地面积及降低采矿附加成本，高尾矿坝将成为我国矿山尾矿坝发展的必然趋势。同时，在对尾矿坝进行稳定性分析时，必需对尾矿坝进行工程勘探及取样，因此高尾矿坝勘探技术是尾矿坝工程勘探方面的发展方向。然而，采用普通钻头对尾矿坝进行钻孔勘探时，当钻进达到一定深度时就会发生卡钻，其原因在于尾矿坝中的横向应力随着深度的增加而增加，达到一定深度后，作用在钻头及岩芯管上的压力所产生的摩擦力就会大于钻机能够提供的最大拉力，此时就会发生卡钻现象。

目前，常见的钻头都是针对可钻中硬-硬和有硬岩夹层的地层，如PDC钻头及其改进的新型钻头。近年来，也有针对卵砾岩层硬度大、可钻性级别高、卵砾石砾径大小不等及形状不规则等特点研发了一些抗冲击性能较强新型取芯钻头，如QTQ型钻头、STS型钻头、金刚石-硬质合金复合齿钻头、四翼式取砂硬质合金钻头等。实践证明，目前已有的钻头均不适用于尾矿坝的深部勘探及取样。因此，此实用新型(发明)针对尾矿材料特性，提出了一种改进的新型钻头设计，此钻头能有效降低及解除钻头和岩芯管所受的侧限压力，减小钻进和提钻过程中的阻力，防止卡钻。该新型钻头已在江西铜业公司德兴铜矿4号尾矿坝的勘察及取样中使用，效果良好，最大钻进深度达到140m。然而，采用常规钻头钻进至60-70m时基本都会出现卡钻现象。

发明内容

本实用新型的目的是在于提供了一种高尾矿坝超深钻探钻头装置，该钻头结构简单，使用方便。该钻头主要实施于尾矿坝的深井钻探中，避免了钻进和提钻时卡钻、保证钻井液顺畅循环、加快了钻进速度和防止钻进中胎体的磨损。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

该钻头包括钢制胎体，第一、第二、第三、第四组硬质合金，第一、第二、第三、第四组表镶合金，第一、第二、第三、第四水口，丝扣。其特征在于：钻头胎体底唇面的第一、第二、第三、第四组V型凹槽分别镶焊第一、第二、第三、第四组硬质合金，其作用在于保持镶焊后钻头的整体性和整体强度、降低钻头在钻进中的切屑阻力，以便提高钻进速率、降低钻孔成本；胎体侧面的第一、第二、第三、第四组圆形槽分别镶焊第一、第二、第三、第四组表镶合金，其作用在于保持钻头焊接后的整体性和强度、提高钻井液的循环速度、减小钻进中侧壁摩擦阻力、从而改善钻孔条件、提高钻进速率和防止卡钻现象；胎体侧底面设置第一、第二、第三、第四水口，其作用在于保证钻井液顺畅循环，以便带出钻头钻进中产生的热量和钻屑，防止烧钻和保证钻孔的顺利；在钻头的上部设置丝扣，此丝扣能把钻头牢固的连接在岩芯管上。第一、第二、第三、第四组硬质合金分别镶焊到第一、第二、第三、第四组V型凹槽中；第一、第二、第三、第四组表镶合金分别镶焊到第一、第二、第三、第四组圆形槽中。在钻头底唇面上设置硬质合金，硬质合金的底部直径与V型槽的底部尺寸相匹配，第一、第二、第三、第四组硬质合金需设置内出刃；在钻头侧面设置第一、第二、第三、第四组表镶合金，第一、第二、第三、第四组表镶合金的底部半径分别与胎体侧面的第一、第二、第三、第四组圆形槽半径相匹配。(在钢制胎体上开V型凹槽，把硬质合金放置于V型凹槽中，放置时需保证硬质合金凸出胎体的内表面(即内出刃)，然后把硬质合金焊接在胎体上；在胎体侧面开圆形卡槽、此卡槽与表镶合金底面尺寸相匹配，然后把表镶合金镶焊到圆形卡槽里；在胎体侧面开U型水槽，此U型口是用来保证钻进液循环的通道，即水口。)

为了防止深井钻孔中的卡钻现象，并且保证钻井液顺畅循环，本实用新型在胎体侧面镶焊合金，以增大钻进中的孔径。