[发明专利]一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头及方法

权利要求书

1.一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头，包括内排式长大钻孔施工装置(1)、定芯导向排屑装置(2)、固定旋转支承装置(3)；所述内排式长大钻孔施工装置(1)包括内凹式直角梯形钻头(1-1)、内排式钻杆连接装置(1-2)、内螺旋中空钻杆(1-3)，所述定芯导向排屑装置(2)包括定芯三角钻头(2-1)、定芯钻头连接装置(2-2)、外螺旋麻花钻杆(2-3)、插入式快速接装置(2-4)，所述固定旋转支承装置(3)包括固定旋转轴承(3-1)、固定旋转支架(3-2)，所述定芯导向排屑装置(2)位于内排式长大钻孔施工装置(1)中心，通过固定旋转支承装置(1)实现定芯导向排屑装置(2)与内排式长大钻孔施工装置(1)同轴同步钻进。

2.根据权利要求1所述的一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头，其特征在于，所述内凹式直角梯形钻头(1-1)包括直角梯形刀头(1-1a)、钻头筒体(1-1b)、钻头外连接螺纹(1-1c)，所述内排式钻杆连接装置(1-2)包括钻头连接内螺纹(1-2a)、钻杆连接内螺纹(1-2b),所述的内螺旋中空钻杆(1-3)包括螺旋式内螺纹(1-3a)、钻杆连接外螺纹(1-3b)，所述定芯三角钻头(2-1)包括定芯三角刀头(2-1a)、定芯三角刀座(2-1b)、定芯三角刀柱(2-1c)，所述插入式快速接装置(2-4)包插入式凹槽(2-4a)、插入式凸头(2-4b)、弹簧固定销栓(2-4c)。

3.根据权利要求1所述的一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头，其特征在于，所述内排式长大钻孔施工装置(1)的前部为内凹式直角梯形钻头(1-1)，通过内排式钻杆连接装置(1-2)与后部内螺旋中空钻杆(1-3)连接，所述内凹式直角梯形钻头(1-1)通过直角梯形刀头(1-1a)进行钻孔破岩施工，所述钻头筒体(1-1b)为中空式设计，防止岩屑堵塞钻孔，所述内螺旋中空钻杆(1-3)内部设计有螺旋式内螺纹(1-3a)，便于钻屑沿内螺旋中空钻杆(1-3)向外排出，所述内排式钻杆连接装置(1-2)连接前部设置有钻头连接内螺纹(1-2a)，后部设置有钻杆连接内螺纹(1-2b)，实现内凹式直角梯形钻头(1-1)与内螺旋中空钻杆(1-3)的快速连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头，其特征在于，所述定芯导向排屑装置(2)的前部为定芯三角钻头(2-1)，所述定芯三角钻头(2-1)通过定芯三角刀头(2-1a)预先进行钻孔定芯施工，所述定芯三角刀头(2-1a)通过定芯三角刀座(2-1b)安装于定芯三角刀柱(2-1c)上，所述定芯钻头连接装置(2-2)上部和下部分别设置有定芯钻头连接内螺纹(2-2a)和定芯钻杆连接内螺纹(2-2b)，所述定芯三角钻头(2-1)通过定芯钻头连接内螺纹(2-2a)与定芯钻头连接装置(2-2)连接，并通过定芯钻杆连接内螺纹(2-2b)与外螺旋麻花钻杆(2-3)连接，所述外螺旋麻花钻杆(2-3)之间通过插入式快速接装置(2-4)连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头，其特征在于，所述固定旋转支承装置(3)包括固定旋转轴承(3-1)、固定旋转支架(3-2)，所述定芯导向排屑装置(2)位于内排式长大钻孔施工装置(1)中心，并通过固定旋转支承装置(3)实现定芯导向排屑装置(2)与内排式长大钻孔施工装置(1)同轴同步钻进。

6.根据权利要求1-5所述的一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、所述定芯三角钻头(2-1)通过定芯三角刀柱(2-1c)和定芯钻头连接内螺纹(2-2a)与定芯钻头连接装置(2-2)相连接，所述定芯钻头连接装置(2-2)通过定芯钻杆杆体(2-3c)上的定芯钻杆连接内螺纹(2-2b)和定芯钻杆连接外螺纹(2-3a)与外螺旋麻花钻杆(2-3)相连接，组成定芯导向排屑装置(2)；

S2、所述内凹式直角梯形钻头(1-1)通过钻头外连接螺纹(1-1c)和钻头连接内螺纹(1-2a)与内排式钻杆连接装置(1-2)相连接，所述内排式钻杆连接装置(1-2)通过钻杆连接内螺纹(1-2b)和钻杆连接外螺纹(1-3b)与内螺旋中空钻杆(1-3)相连接，组成内排式长大钻孔施工装置(1)；

S3、所述内排式长大钻孔施工装置(1)通过安装于固定旋转支架(3-2)中心的固定旋转轴承(3-1)与定芯导向排屑装置(2)连接，实现内排式长大钻孔施工装置(1)与定芯导向排屑装置(2)同轴同步钻进；

S4、所述定芯三角钻头(2-1)预先钻进地层，实现长大地质钻孔施工定芯和内部破岩，所述内凹式直角梯形钻头(1-1)随后钻进，实现长大地质钻孔施工破岩和扩孔，所述外螺旋麻花钻杆(2-3)通过定芯钻杆杆体(2-3c)上的定芯钻杆麻花螺纹(2-3b)实现定芯三角钻头(2-1)钻进中岩屑向钻孔后部导向排屑，同时，所述内螺旋中空钻杆(1-3)通过其杆体内的螺旋式内螺纹(1-3a)实现长大地质钻孔施工定芯、破岩、扩孔钻进中岩屑向钻孔后部排出；通过长大地质钻孔快速施工中钻孔定芯和岩屑内排，有效避免钻孔偏斜、塌孔及卡钻现象。