螺旋钻杆的作用:传递扭矩;用作岩屑上返通道;增加钻头的轴压等。
设计螺旋钻杆应满足以下要求:有足够的抗振、抗扭强度;耐磨可靠;易排屑;连接可靠;连接部分不妨碍岩屑运输等。
一、螺旋钻杆直径D的设计
螺旋钻杆直径D取决于钻孔直径(即钻头直径),为减少钻杆柱与孔壁间的摩擦阻力,一般螺旋钻杆直径要比钻头直径小10~20mm。当孔径小于200mm时,可取下限;孔径大于800mm,可适当加大上限。
二螺旋钻杆螺距S的设计螺距S与所钻地层和螺旋钻杆直径D有关,设计时可参考表3-14-1。
三中心管直径d的设计中心管直径d和螺距S,均与螺旋叶板上的钻屑与螺旋面之间的摩擦角有关。为***螺旋面上被输送的钻屑不因其自重而滑落,应使其螺旋上升角小于钻屑与螺旋面之间的摩擦角;若按土与螺旋叶片的摩擦系数f=0.5计算,则其螺旋上升角αr应小于36°36′。如果设计时,取螺旋上升角αr=36°34′,钻屑与螺旋面的摩擦角为φ,则有式:如果取土与螺旋面的摩擦系数f=0.5~0.7,代入公式(3-14-2)
肋骨钻杆特点及应用范围:肋骨钻杆在钻探施工时排渣速度快,旋转阻力小,同时具备了地质钻杆的高强度性能和良好的排渣效果,由于螺旋叶片采用大导程和平面结构设计,因而在松软煤层和冲击地压条件下大大降低了钻杆抱死、钻具丢失现象。另外,由于肋骨钻杆较宽的螺旋叶片,使得肋骨钻杆在钻孔施工在施工中不会切削钻孔的孔壁,不会造成孔壁的偏斜而影响钻孔效果;