一種在凍土中快速成孔設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種在凍土中快速成孔設備，為提高鉆進速度而發(fā)明。一種在凍土中快速成孔設備，包括鉆桿和鉆頭，所述鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)?，鉆頭處設有液氮出口，鉆桿后端連接有供液管，供液管與液氮貯罐相連。本實用新型適用于凍結(jié)孔中采用鉆頭進行鉆孔作業(yè)。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及礦山建設領域，特別是深厚表土層立井井筒凍結(jié)法施工過程中， 快速在凍土中進行鉆爆法作業(yè)的方法，具體為一種在凍土中快速成孔設備。 一種在凍土中快速成孔設備

【背景技術】
[0002] 礦山井筒凍結(jié)法鑿井過程中，由于井筒被凍實，導致機械開挖困難，需要采用鉆爆 法作業(yè)。采用鉆爆法作業(yè)時，首先需要進行鉆孔作業(yè)。鉆孔過程中面臨的問題沖擊鉆頭被 融化的土（變成泥）包裹住，即泥包鉆頭，無法繼續(xù)沖擊鉆孔，導致鉆眼速度慢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上面的問題，本實用新型提供了一種在凍土中快速成孔設備，能夠減少泥包 鉆頭的現(xiàn)象，提1?鉆孔的速度。
[0004] 一方面，本實用新型實施例提供一種在凍土中快速成孔設備，包括鉆桿和鉆頭，所 述鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)?，鉆頭處設有液氮出口，鉆桿后端連接有供液管，供 液管與液氮貯罐相連。
[0005] 可選的，所述鉆頭處的液氮出口開設在所述鉆頭的側(cè)壁上。
[0006] 可選的，在所述鉆頭內(nèi)部設有供液氮繞行的通道，所述繞行通道一端與所述鉆桿 內(nèi)部的輸?shù)紫噙B通，另一端開口于所述鉆頭的背面。
[0007] 可選的，在所述鉆頭內(nèi)或所述鉆桿與所述鉆頭的連接處設有一密閉腔，在所述密 閉腔中設有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過金屬減震彈簧固定在所述密閉腔內(nèi)。
[0008] 可選的，所述供液管與液氮貯罐之間設有流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥與流量調(diào) 節(jié)閥的自動控制裝置相連，所述溫度傳感器也與所述流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置相連，所 述流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器反饋的溫度，通過調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥 來調(diào)節(jié)輸入所述鉆桿內(nèi)部輸?shù)字械囊旱牧髁看笮　?br> [0009] 可選的，所述供液管外部采用聚乙烯保溫材料包扎。
[0010] 本實用新型在凍土中快速成孔設備，鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)祝@頭 處設有液氮出口，鉆桿后端連接有供液管，供液管與液氮貯罐相連。這樣在鉆孔作業(yè)時能夠 將液氮貯罐中所儲存的液氮經(jīng)鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)?，輸送至鉆頭處，通過 液氮對鉆頭進行冷卻，從而防止鉆頭在沖擊作業(yè)過程中產(chǎn)生熱量導致所要進行鉆孔作業(yè)的 凍土融化形成泥漿，相應地也就能夠減少泥包鉆頭的現(xiàn)象發(fā)生，提高鉆孔作業(yè)的速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0012] 圖1為本實用新型在凍土中快速成孔設備使用時的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本實用新型在凍土中快速成孔設備中鉆頭部分的剖視圖；
[0014] 圖3為本實用新型在凍土中快速成孔設備中鉆頭部分的俯視圖。
[0015] 圖中，1-鉆桿；11-輸?shù)祝?-鉆頭；21-通道；3-凍土；4-凍結(jié)孔；5-凍土顆粒； 6_液氮出口；7-液氮貯罐；8-供液管；81-流量調(diào)節(jié)閥；9-密閉腔；91-溫度傳感器。

【具體實施方式】
[0016] 為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0017] 應當明確，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施 例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲 得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018] 參看圖1，本實用新型的在凍土中快速成孔設備實施例，包括鉆桿1和鉆頭2,鉆桿 1和鉆頭2內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)?1，鉆頭2處設有液氮出口，鉆桿1后端連接有供液管， 供液管8與液氮貯罐7相連。
[0019] 本實用新型實施例在凍土中快速成孔設備，可用于對預先凍結(jié)好的凍結(jié)孔31中 進行鉆孔作業(yè)，凍結(jié)孔的周圍經(jīng)過凍結(jié)形成有凍土 3。鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)?孔，鉆頭處設有液氮出口，鉆桿后端連接有供液管，供液管與液氮貯罐相連。這樣在鉆孔作 業(yè)時能夠?qū)⒁旱A罐中所儲存的液氮經(jīng)鉆桿和鉆頭內(nèi)部設置有貫穿的輸?shù)祝斔椭零@頭 處，通過液氮對鉆頭進行冷卻，從而防止鉆頭在沖擊作業(yè)過程中產(chǎn)生熱量導致所要進行鉆 孔作業(yè)的凍土融化形成泥漿，相應地也就能夠減少泥包鉆頭的現(xiàn)象發(fā)生，提高鉆孔作業(yè)的 速度。
[0020] 本實用新型在凍土中快速成孔設備一實施例中，所述鉆頭處的液氮出口開設在所 述鉆頭的側(cè)壁上，這樣依靠鉆頭周圍的孔壁的阻礙作用，防止液氮從鉆頭中流出過快，在利 用液氮對鉆頭進行冷卻減少泥包鉆頭的現(xiàn)象出現(xiàn)的同時，也能節(jié)省液氮的用量，降低成本。
[0021] 參看圖2,本實用新型在凍土中快速成孔設備另一實施例中，在所述鉆頭2內(nèi)部設 有供液氮繞行的通道21，所述繞行的通道21 -端與所述鉆桿內(nèi)部的輸?shù)?1相連通，另一 端開口于所述鉆頭的背面形成液氮出口 6。所述繞行的通道21 -方面有利于液氮對鉆頭的 成分冷卻，另一方面對液氮的流動起到阻尼作用，防止液氮從鉆頭中流出過快。
[0022] 參看圖3,多個液氮出口 6設置在鉆頭的背面，并繞鉆桿成圓周分布，既能防止液 氮出口 6被凍土顆粒5堵塞，又能夠?qū)⒁旱鶆虻蒯尫诺絻鼋Y(jié)孔的底端，能更好地降低凍結(jié) 孔側(cè)壁的溫度，減少液氮的浪費，提高液氮利用率。
[0023] 參看圖2,本實用新型在凍土中快速成孔設備又一實施例中，在所述鉆頭2內(nèi)或所 述鉆桿1與所述鉆頭的連接處設有一密閉腔9,在密閉腔9中設有溫度傳感器91，所述溫度 傳感器91通過金屬減震彈簧固定在所述密閉腔內(nèi)，減震彈簧能夠減少鉆孔震動對溫度傳 感器的震動破壞。溫度傳感器91能夠及時準確地測量鉆頭的溫度。
[0024] 本實用新型在凍土中快速成孔設備又一實施例中，供液管8與液氮貯罐7之間設 有流量調(diào)節(jié)閥81，流量調(diào)節(jié)閥81與流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置相連，溫度傳感器91也與所 述流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置相連，流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器反饋 的溫度，通過調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)輸入所述鉆桿內(nèi)部輸?shù)字械囊旱牧髁看笮　?在鉆孔時鉆頭處的溫度過高容易泥包鉆頭，溫度如果過低，那么凍結(jié)泥土的硬度就會大大 增加，從而增加鉆孔的難度，容易磨損鉆頭。通過溫度傳感器91將溫度數(shù)據(jù)及時傳給流量 調(diào)節(jié)閥81，就能夠使孔洞底部的溫度控制在一個合適的水平，既能提高鉆孔速度又能防止 泥漿產(chǎn)生導致泥包鉆頭。
[0025] 本實用新型在凍土中快速成孔設備一實施例中，所述供液管8外部采用聚乙烯保 溫材料包扎。
[0026] 以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限 于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應以權(quán)利 要求的保護范圍為準。
【權(quán)利要求】
1. 一種在凍土中快速成孔設備，包括鉆桿和鉆頭，其特征在于，所述鉆桿和鉆頭內(nèi)部 設置有貫穿的輸?shù)?，鉆頭處設有液氮出口，鉆桿后端連接有供液管，供液管與液氮貯罐相 連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成孔設備，其特征在于，所述鉆頭處的液氮出口開設在所述 鉆頭的側(cè)壁上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成孔設備，其特征在于，在所述鉆頭內(nèi)部設有供液氮繞行的 通道，所述繞行通道一端與所述鉆桿內(nèi)部的輸?shù)紫噙B通，另一端開口于所述鉆頭的背面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成孔設備，其特征在于，在所述鉆頭內(nèi)或所述鉆桿與所述鉆 頭的連接處設有一密閉腔，在所述密閉腔中設有溫度傳感器，所述溫度傳感器通過金屬減 震彈簧固定在所述密閉腔內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的成孔設備，其特征在于，所述供液管與液氮貯罐之間設有流 量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥與流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置相連，所述溫度傳感器也與所述 流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置相連，所述流量調(diào)節(jié)閥的自動控制裝置根據(jù)所述溫度傳感器反 饋的溫度，通過調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)輸入所述鉆桿內(nèi)部輸?shù)字械囊旱牧髁看?小。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的成孔設備，其特征在于，所述供液管外部采用聚乙烯保溫材 料包扎。
【文檔編號】E21B17/00GK203905834SQ201420337655
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】楊立云, 楊仁樹, 張新文 申請人:中國礦業(yè)大學(北京)