整體式螺旋鉆桿刻槽鉆桿的特點——瑞龍鉆具
發(fā)布時間：
2021-02-21
針對焊接式螺旋鉆桿配合風壓鉆進松軟煤層時，易出現(xiàn)螺旋翼片開裂、脫焊及不耐磨等現(xiàn)象，導致成孔難甚至報廢等問題，通過銑屑方式在厚壁管材中加工出螺旋槽，改進鉆桿接頭，對螺紋進行表面處理，研制出整體式螺旋鉆桿。通過現(xiàn)場試驗結果表明：整體式螺旋鉆桿具有良好的綜合機械性能，成孔能力強，使用壽命長，既可替代焊接式螺旋鉆桿在松軟煤層中進行風壓鉆進，也可替代常規(guī)外平鉆桿施工巖石鉆孔。 松軟煤層鉆進所遇到的問題 松軟煤層是指煤的硬度系數(shù)f<1的煤層，具有煤質松軟，滲透性差，瓦斯含量高、壓力大等特點。
瓦斯抽采鉆孔施工過程中，容易發(fā)生噴孔、塌孔、抱鉆等孔內事故，導致鉆孔成孔深淺、成孔率低、瓦斯抽采效果差[1]等問題，已成為煤礦開采亟待解決的難題。 在長期的鉆探實踐中，國內一些煤礦企業(yè)先后進行了松軟煤層空氣鉆進技術的試驗與應用。采用寬翼片螺旋鉆桿配合風壓鉆進技術以后，松軟煤層的成孔深和成孔率有了大幅度提高，而中風壓空氣鉆進技術成為松軟煤層中一種可行的鉆孔施工工藝。 目前國內普遍使用寬翼片螺旋鉆桿，螺旋翼片多采用熱熔焊接的方式加工而成。這種加工方式對焊接工藝水平要求較高，實際加工過程中焊接質量的可控性與穩(wěn)定性較差。受焊接工藝水平影響，不可避免地產生“過焊”或者“脫焊”等問題。
“過焊”會造成桿體的損傷，使用過程中易發(fā)生沿螺旋翼片與桿體焊縫部位的斷裂現(xiàn)象；
“脫焊”則是因焊接質量不達標造成鉆桿使用時螺旋翼片的脫落。此外，熱熔焊接對桿體與螺旋翼片的材質要求較高。為了保證螺旋翼片與鉆桿體間良好的焊合性，需優(yōu)選兩者的材料性能。如隨意選用，除了易出現(xiàn)過焊、脫焊等非正?，F(xiàn)象以外，還會造成鉆桿螺旋翼片的過快磨損，大幅降低了鉆桿的使用壽命。 成整體式螺旋鉆桿的制造工藝 這種鉆桿采用整體銑削方式，在厚壁管材中銑出, 整體式螺旋鉆桿的研制及應用有一定參數(shù)的螺旋槽，從而形成螺旋翼片。由于采用數(shù)控銑床加工而成，可控制螺旋槽加工精度，所形成的螺旋翼片與桿體為一整體，其材質與鉆桿母體材質相同，耐磨性大大提高，解決了傳統(tǒng)焊接式螺旋鉆桿過焊、焊接不牢、螺旋翼片磨損過快等問題。
整體式螺旋鉆桿特點
1）與常規(guī)煤礦全液壓鉆機的適用性，即鉆桿的使用無需對現(xiàn)有的鉆機進行改造，不會增加鉆探施工程序和工人勞動強度；
2）在鉆桿軸向布置單頭、雙頭或三頭螺旋銑槽，既要保證鉆桿整體強度，又要保證鉆桿攪粉、排粉能力。
3）接頭采用雙頂結構，選用偏梯形牙型，抗拉強度和抗扭強度較常規(guī)鉆桿分別提高30和40；考慮到松軟煤層快速下護孔篩管技術的使用，接頭設計有常規(guī)通徑和大通徑兩種。
4）螺旋銑槽主要參數(shù)有銑槽深度、寬度及銑槽結構。銑槽深度和寬度參照焊接式寬翼片螺旋鉆桿翼片，銑槽角采用圓弧過度，降低應力集中現(xiàn)象。
5）接頭采用摩擦焊接技術。該技術具有節(jié)能和無污等特點，機械化程度高，生產效率高。
6）接頭采用熱處理工藝 對焊縫熱影響區(qū)進行熱處理，提高其綜合機械性能。
7）整體式螺旋鉆桿采用普通回火熱處理工藝。
8）螺紋表面處理 接頭是鉆桿的薄弱環(huán)節(jié)，接頭粘扣是常見的失效形式。整體式螺旋鉆桿螺紋進行表面硬化處理，處理后的表面硬度可達HRC45-50，較表面處理前硬度HRC30-35提高約50，提高了螺紋的抗粘扣性能與耐磨性能。
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