圓角等邊高強防突鉆桿的設計

周大武

（太原理工大學 工程訓練中心，山西 太原 030024）

高瓦斯、強地壓、軟煤層的地質條件下，順層鉆孔一直是我國煤礦井下瓦斯抽采的難題[1]。近年來，三角鉆桿作為一種新型的鉆桿運用于煤層的鉆進中，由于三角鉆桿的本體特征及其排渣機理，能夠適應高瓦斯、強地壓、軟煤層的地質條件，在成孔深度、成孔率方面都呈現出明顯優勢[2-3]。

圓角等邊高強度防突鉆桿是在原有三角鉆桿的基礎上，改善了三角鉆桿使用中斷裂問題嚴重及排渣不暢的問題。這種新型的結構簡單并有更強的抗彎扭曲能力的鉆桿，轉動結構穩定、不易斷裂、使用壽命較長、具有較大環狀間隙，改善了成孔條件，具有很強的粉碎、撥動、防壓死的作用。

1 圓角等邊高強防突鉆桿的結構特征

1.1 圓角等邊高強防突鉆桿的結構

圖1 圓角等邊高強防突鉆桿結構圖

見圖1。圓角等邊高強防突鉆桿，桿體1外壁截面呈正三角形，其中三個角呈圓角，而且三個圓角在同一圓周上；桿體尾部軸向開有鉆桿連接孔2，前部軸向連接有鉆桿連接座3，鉆桿連接孔內開有母錐螺紋4，鉆桿連接座開有公錐螺紋5；桿體中部軸向開有通風通水冷卻管道6,桿體前部及鉆桿連接座內軸向開有通風通水冷卻通管道7，鉆桿連接孔可與通風通水冷卻管道Ⅰ及Ⅱ連通。

1.2 圓角等邊高強防突鉆桿的特征

圓角等邊高強防突鉆桿的特征在于：桿體是由45號鋼無縫鋼管經調質加工而成，母錐螺紋及公錐螺紋為4（牙/英尺）的三角形螺紋，鉆桿連接座是由42CrMo圓鋼調質加工制成。

2 圓角等邊高強防突鉆桿的技術特點

圖2 圓角等邊高強防突鉆桿剖視圖

圖1中，取剖面A-A、B-B、C-C的剖視圖，見圖2。B-B剖視圖中通道Ⅰ直徑大于通道Ⅱ的直徑，因此鉆桿連接座與桿體連接處的壁厚均大于桿體中部的壁厚，使其相應強度得到明顯改善，具有更強的抗彎曲、抗扭曲的能力，也使成孔過程中鉆桿的轉動更加穩定，使用時不易斷裂。對比A-A、B-B、C-C三個剖視圖看出：B-B剖視圖中三角形的邊長明顯大于A-A、C-C，桿體中部的外壁正三角形的邊長大于前部及尾部的正三角形的邊長；鉆桿使用過程中其邊棱可攪動孔底鉆渣、將顆粒再次粉碎，為鉆桿排渣爭取更多空間，鉆孔環狀間隙變大，鉆桿圍繞鉆孔環狀間隙做周向運動，并在壓力風的作用下使鉆渣處于懸浮、運移狀態、排渣效果顯著。

3 鉆桿使用中的注意事項

圓角等邊高強防突鉆桿在轉動穩定及排渣方面雖已呈現出自己的優勢，但是仍在成孔過程中承受著較大扭矩，會影響到鉆桿的使用壽命。因此盡管圓角等邊高強防突鉆桿已對桿體、螺紋。連接座進行了改進，但對旋螺紋時的錯螺紋、扭矩過大、速度過快的問題還應引起足夠重視。再者，需對鉆桿進行定期維護和更換上扣設施，使其鉆桿總是處于完好狀態。

[1]姚克，張幼振，郭涌.全液壓覆帶鉆機在本煤層瓦斯抽采鉆孔施工中的應用[J].煤炭安全，2010，41（6）：54-55.

[2]楊明艷.三棱鉆桿在松軟突出煤層中的應用[J].煤礦機械，2012，33（5）：218-219.

[3]侯紅，凌標燦，羅維,等.松軟突出煤層中三角型鉆桿成孔技術研究[J].煤炭科學技術，2012，40（8）：67-74.