[发明专利]一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头及其使用方法和应用

说明书

本发明公开了一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头，包括钻筒(3)，所述钻筒(3)的顶端设置有用于与钻机相连的连接部(1)，所述钻筒(3)的外壁设置有螺旋片(2)，所述钻筒(3)的底端设置有环状刀盘(5)，所述环状刀盘(5)的底端设置有破岩部(6)，所述环状刀盘(5)的侧壁设置有用于容纳内置径向刀具(4)的第一凹槽，所述第一凹槽上活动覆盖有盖板(18)。本发明还公开了一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头的使用方法和应用。本发明可以实现在岩石中钻进带螺纹的钻孔，适用于干冰致裂和传统CO₂气爆的钻孔工作，带有螺纹的钻孔在加入封孔剂后可以实现更好的封孔，可以有效的减少冲孔现象的发生，保证干冰致裂破岩工作的安全。

技术领域

本发明涉及一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头及其使用方法和应用，属于旋挖钻机技术领域。

背景技术

旋挖钻机是一种成孔作业的施工机械，其原理是靠动力头驱动钻杆，实现钻具回转切削岩土，然后提升至孔外卸土，经周期性循环作业直至成孔；目前旋挖钻多是采用单一的钻头碎石方式进行钻孔，常用的钻头包括斗齿钻头，截齿钻头和牙轮钻头。

但是目前所有旋挖钻机钻头都无法实现在岩石中钻进带螺纹的钻孔。而在将干冰致裂破岩技术应用于隧道掌子面掘进施工时，由于岩石较硬且必须横向钻孔，加之钻孔长度不足导致封孔工作困难，且冲孔现象时有发生，对隧道内人和物的安全造成极大威胁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以施工带有螺纹的岩石钻孔的旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头。

同时，本发明提供一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头的使用方法。

同时，本发明提供一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头在隧道干冰致裂破岩封孔、CO₂气爆封孔、煤矿钻孔测瓦斯封孔以及测水钻孔封孔中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种旋挖钻机岩石螺纹孔钻孔钻头，包括钻筒，所述钻筒的顶端设置有用于与钻机相连的连接部，所述钻筒的外壁设置有螺旋片，所述钻筒的底端设置有环状刀盘，所述环状刀盘的底端设置有破岩部，所述环状刀盘的侧壁设置有用于容纳内置径向刀具的第一凹槽，所述第一凹槽上活动覆盖有盖板；

所述内置径向刀具为活动滚刀，所述活动滚刀包括固定在所述第一凹槽底面的底座，所述底座顶面设置有呈二级阶梯状的第二凹槽，内活动轴的底端位于所述第二凹槽内，所述内活动轴的底面设置有用于防止所述内活动轴从所述第二凹槽内弹出的挡块；所述内活动轴顶端连有注铅轴，所述底座顶面与所述注铅轴底面之间的所述内活动轴外设置有弹性元件；所述注铅轴上设置有外刀轮和内刀轮，所述第一凹槽内设置有上表面与所述外刀轮相适配的托盘。

所述内活动轴与所述注铅轴为一体化结构。

所述弹性元件包括弹簧。

所述盖板包括不锈钢片，所述盖板与所述第一凹槽通过螺栓连接；所述破岩部包括斗齿、截齿或牙轮。

所述弹簧的弹性系数确定公式为：其中，k为弹簧的弹性系数，n为钻头转速，r₀为不受力情况下弹簧原始长度，r为转速为n时弹簧长度。

当弹簧的弹性系数确定后，由弹簧的极限拉伸长度r_max，原始长度r₀可知，弹簧的最大弹力为F_max＝k(r_max-r₀)，而弹簧的极限弹力为F_J＝F_max/0.8；所述注铅轴的重量选择方法为，k≥5mπ²n_max²，式中，k为弹簧的弹性系数，n_max为钻头最大转速。

所述注铅轴为圆柱体，所述注铅轴的表皮为锰铁合金，所述注铅轴的内部注铅。