一种可增加锚固力的新型岩石钻头及其施工方法

本发明属于地层锚固的，具体涉及一种可增加锚固力的新型岩石钻头及其施工方法。

背景技术：

1、深部地层现以锚杆主动支护为主，而锚杆锚固段的锚固效果直接影响支护结构稳定性。随着开采的逐渐深入，千米深井的锚杆的失锚率增加，锚杆的受力变形复杂，尤其是锚固体锚固界面的受力破坏变形复杂。通过研究表明锚固界面的黏结力主要由界面的粘接力、界面机械咬合力及界面摩擦力组成，其中界面粘接力与界面两种粘接物质相关，因锚固界面的黏结物质基本固定，因此界面上的粘接力基本相同。在此情况下，锚杆的锚固力主要来自于锚固界面上两种物质间产生相对滑移时产生摩擦力，现有钻头的施工出的锚洞洞壁相对光滑，常用的锚杆支护结构在锚固剂与围岩界面处容易发生滑移，从而导致失锚现象。

2、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种可增加锚固力的新型岩石钻头及其施工方法。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种可增加锚固力的新型岩石钻头，包括：

4、钻头，所述钻头的一端用于连接钻杆，另一端设有多个端部截齿；

5、出水孔，所述出水孔沿所述钻头的轴向贯穿，用于钻进过程中向钻进面注水；

6、开槽截齿，在所述钻头的中下部设有至少一个所述开槽截齿，所述钻头上设有对应所述开槽截齿的、沿径向延伸的滑孔，所述滑孔与所述出水孔相互连通；

7、响应于增加注水压强，所述开槽截齿伸出所述钻头的外周面进行开槽。

8、优选的，所述钻头包括主体和螺纹连接头，所述主体远离端部截齿的一端设有对应所述螺纹连接头的连接承口；

9、所述螺纹连接头的一端螺纹连接所述连接承口，另一端通过螺纹连接的形式与所述钻杆进行连接，钻杆的中心孔与所述出水孔连通，钻杆中心孔远离钻头的一端对应连接水源。

10、优选的，所述滑孔内设有对应所述开槽截齿对应钻头轴心一端的回弹元件，所述回弹元件使所述开槽截齿具有缩回所述钻头的远端趋势。

11、优选的，所述钻头内部设有内置蓄水槽，所述内置蓄水槽与所述出水孔同轴分布，所述滑孔延伸至所述内置蓄水槽内壁。

12、优选的，所述内置蓄水槽对应所述端部截齿的一端为锥形端，所述滑孔垂直于所述锥形端的母线。

13、优选的，所述开槽截齿为圆形、方形、锥形、三边形、弧形的任意一者，其外接圆的直径为5-10mm。

14、一种可增加锚固力的新型岩石钻头的施工方法，通过上述任一钻头进行打孔，包括以下步骤：

15、步骤s1，根据岩石探测结果对钻头的开槽截齿、端部截齿进行安装；

16、步骤s2，通过钻头安装预设点位进行锚孔，锚孔过程中通过出水孔对钻进面进行注水；

17、步骤s3，在钻头钻设置指定标高后，增加注水压强，使开槽截齿伸出钻头的外周面对锚孔侧壁进行开槽，以形成加固浅槽；

18、步骤s4，完成开槽并退出钻头完成锚孔，在锚孔内下入锚具，在加固浅槽处对锚具进行锚固。

19、优选的，完成开槽后降低注水压强，开槽截齿在滑孔内回弹元件的作用下缩回钻头外周面，以进行钻头回撤。

20、优选的，根据锚孔点位的岩石硬度对开槽截齿的直径进行选择，开槽截齿的直径为5-10mm。

21、优选的，在锚孔内不同标高钻设多个加固浅槽。

22、有益效果：本申请所提供的钻头在钻进的同时可以控制开槽截齿对锚孔侧壁进行开槽，通过开槽形成加固浅槽，通过加固浅槽使锚固界面上的两种物质产生咬合力，在对加固浅槽处进行锚固，可以大幅增加锚固剂层与围岩间的锚固效果。

技术特征：

1.一种可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，所述钻头包括主体和螺纹连接头，所述主体远离端部截齿的一端设有对应所述螺纹连接头的连接承口；

3.根据权利要求1所述的可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，所述滑孔内设有对应所述开槽截齿对应钻头轴心一端的回弹元件，所述回弹元件使所述开槽截齿具有缩回所述钻头的远端趋势。

4.根据权利要求1所述的可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，所述钻头内部设有内置蓄水槽，所述内置蓄水槽与所述出水孔同轴分布，所述滑孔延伸至所述内置蓄水槽内壁。

5.根据权利要求4所述的可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，所述内置蓄水槽对应所述端部截齿的一端为锥形端，所述滑孔垂直于所述锥形端的母线。

6.根据权利要求1所述的可增加锚固力的新型岩石钻头，其特征在于，所述开槽截齿为圆形、方形、锥形、三边形、弧形的任意一者，其外接圆的直径为5-10mm。

7.一种可增加锚固力的新型岩石钻头的施工方法，通过权利要求1-6任一所述的钻头进行打孔，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的可增加锚固力的新型岩石钻头的施工方法，其特征在于，完成开槽后降低注水压强，开槽截齿在滑孔内回弹元件的作用下缩回钻头外周面，以进行钻头回撤。

9.根据权利要求7所述的可增加锚固力的新型岩石钻头的施工方法，其特征在于，根据锚孔点位的岩石硬度对开槽截齿的直径进行选择，开槽截齿的直径为5-10mm。

10.根据权利要求7所述的可增加锚固力的新型岩石钻头的施工方法，其特征在于，在锚孔内不同标高钻设多个加固浅槽。

技术总结本发明提供一种可增加锚固力的新型岩石钻头及其施工方法，包括：钻头，钻头的一端用于连接钻杆，另一端设有多个端部截齿；出水孔，出水孔沿钻头的轴向贯穿，用于钻进过程中向钻进面注水；开槽截齿，在钻头的中下部设有至少一个开槽截齿，钻头上设有对应开槽截齿的、沿径向延伸的滑孔，滑孔与出水孔相互连通；响应于增加注水压强，开槽截齿伸出钻头的外周面进行开槽。通过开槽形成加固浅槽，通过加固浅槽使锚固界面上的两种物质产生咬合力，在对加固浅槽处进行锚固，可以大幅增加锚固剂层与围岩间的锚固效果。技术研发人员：刘小虎,姚直书,查文华,唐彬,许涛,黄仁贵,王佳奇,方玉,许永杰,王晓云,杨勇,孙玮琦,杨展望,张帆受保护的技术使用者：安徽理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23