[发明专利]矿山开采专用金刚石钻头及其工作原理

说明书

技术领域

本发明属于开矿技术领域，尤其涉及矿山开采专用金刚石钻头及其工作原理。

背景技术

金刚石钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的。要知道钻头的破岩作用，就须了解单粒金刚石的破岩作用。在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下使岩石处于极高的应力状态下（约4200-5700MPa，有的资料认为可达6300MPa），使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。这一过程如同“犁地”故称为金刚石钻头的犁式切削作用。

在一些脆性较大的岩石里（如砂岩、石灰岩等），钻头上的金刚石颗粒在钻压扭矩的同时作用下，破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吃入与旋转体积。当压力不大时,只能沿金刚石的运动方向形成小沟槽，加大压力则会使小沟槽深部与两侧的岩石破碎，超过金刚石颗粒的断面尺寸。

金刚石钻头的破岩效果，除与岩性以及影响岩性的外界因素（如压力、温度、地层流体性质等）有关外，钻压大小是重要的影响因素。它和牙轮钻头一样，破岩时都具有表层破碎、疲劳破碎、体积破碎三种方式。只有当金刚石颗粒具有足够的比压吃入地层岩石，使岩石发生体积破碎时，才能取得理想的破岩效果。

但是现有的金刚石钻头还存在着不便于进行调节钻头的长度，矿山开采时容易发生排屑困难和不便于进行更换检修的问题。

因此，发明矿山开采专用金刚石钻头及其工作原理显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供矿山开采专用金刚石钻头及其工作原理，以解决现有的金刚石钻头存在着不便于进行调节钻头的长度，矿山开采时容易发生排屑困难和不便于进行更换检修的问题。

本发明采用以下技术方案。

矿山开采专用金刚石钻头，包括金刚石三角侧头，主钻头，破石金刚石块结构，续流槽，排屑槽，顶芯钻头结构，内螺纹连接钻头套管和可调节延长杆结构，所述的金刚石三角侧头一体化设置在主钻头的左表面；所述的破石金刚石块结构螺钉连接在主钻头的右表面；所述的续流槽纵向开设在主钻头的正表面左部位置；所述的排屑槽分别开设在主钻头的正表面右部和后表面右部位置；所述的顶芯钻头结构螺纹连接在主钻头的顶部内侧开设的螺纹孔内；所述的内螺纹连接钻头套管一端螺纹连接主钻头的下端，另一端螺纹连接可调节延长杆结构；所述的可调节延长杆结构包括连接杆，带孔螺纹杆，紧固螺母和紧固螺栓，所述的连接杆插接在带孔螺纹杆的内侧下部开设的插孔内部通过紧固螺栓紧固连接；所述的紧固螺栓分别螺纹连接在带孔螺纹杆的下侧左右两部；所述的紧固螺母螺纹连接在带孔螺纹杆的上部。

优选的，所述的连接杆的内侧下部开设有连接槽。

优选的，所述的顶芯钻头结构包括一级固定座，溢流管，二级固定座，三级固定座，金刚石块和内六角插口螺栓，所述的一级固定座无缝焊接在溢流管的左下侧；所述的二级固定座无缝焊接在溢流管的右下侧；所述的三级固定座无缝焊接在二级固定座的右侧；所述的金刚石块插接在三级固定座的内侧上部通过内六角插口螺栓紧固连接；所述的内六角插口螺栓分别螺纹连接在三级固定座的正表面上部左右两侧。

优选的，所述的一级固定座的内侧上部螺钉固定有主金刚石钻头主体。

优选的，所述的二级固定座的内侧上部螺钉固定有辅金刚石钻头主体。

优选的，所述的破石金刚石块结构包括金刚石破岩角头，连杆和三角形破石金刚石块，所述的三角形破石金刚石块通过连杆安装在金刚石破岩角头的右侧顶尖处；所述的金刚石破岩角头和连杆螺纹连接设置；所述的连杆和三角形破石金刚石块焊接设置。

优选的，所述的三角形破石金刚石块包括一级破岩块和二级破岩块，所述的一级破岩块一体化设置在三角形破石金刚石块的右上侧；所述的二级破岩块一体化设置在三角形破石金刚石块的右下侧。

优选的，所述的一级破岩块和二级破岩块分别采用三角形金刚石块；所述的一级破岩块和二级破岩块分别设置有多个。

优选的，所述的溢流管的下端和续流槽的上端正对配合设置；所述的溢流管采用漏斗状不锈钢管。

优选的，所述的排屑槽开设为宽度为三厘米至五厘米的长方形通槽。

开采前，根据开采需求进行调整主钻头的长度，通过放松紧固螺栓，上下拉动连接杆，调整连接杆在带孔螺纹杆内部的间距，随后锁紧紧固螺栓即可；进行开采工作时，在开采期间不断通过续流槽向溢流管内部注水，保证主金刚石钻头主体和辅金刚石钻头主体在低温下进行开采工作，通过排屑槽可将岩石碎屑排出，以使提高工作效率；在开采期间可通过一级破岩块和二级破岩块配合金刚石破岩角头进行破岩工作，保证工作效率。