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。
表3-14-1
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。为保证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：
碎岩工程学
碎岩工程学
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），则得：
碎岩工程学
四、螺旋叶片的设计
1.螺旋叶片是采用开口环形钢片
经热压模法加工而成形开口环形钢片（坯料）如图3-14-1所示。按照螺纹原理可以导出开口圆环内、外径（D1和d1）的计算公式：
碎岩工程学
式中：L、l为对应于一个螺距S的螺旋线长度（图3-14-2）。
碎岩工程学
图3-14-1 螺旋叶片的坯料
图3-14-2 螺旋线的形成原理图
2.螺旋叶片切口中心角
由于开口叶片在压模成形过程中产生很复杂的变形，故圆环的周长，要比实际对应的螺旋线长度大，其切口中心角θ（见图3-14-1）应为20°～30°。
3.螺旋叶片的厚度
一般为2～10mm，钻杆直径小、钻进均质软岩时取低值；钻进直径大、钻进砂砾、砂土时，取高值。选择时可以参考表3-14-2。
表3-14-2 螺旋叶片厚度与孔径、地层的关系
五、螺旋钻杆长度及螺旋头数
螺旋钻杆长度取决于钻机桅杆的高度、回次长度和螺旋钻杆重量，一般取1～5m。目前尚未形成标准系列，凭经验和现场需要设计。
螺旋头数，则可采用单头或双头螺旋。
六、螺旋钻杆的连接
螺旋钻杆的连接方式有法兰盘式和接头式两种。法兰盘式靠连接螺栓传递轴向压力和回转力矩；接头式连接又分插接式、牙嵌式和螺纹式。
插接式采用不同形状的公母接头插接后再加穿销。公母接头的截面形状有两方、三角形、四边形和六方形等，靠接触面传递扭矩，以销轴传递轴向力；牙嵌式连接采用牙嵌式接头，以其牙齿和牙槽对正插入后，再用销钉或螺栓连接，以牙嵌传递扭矩，以销钉或销栓承受轴向力；螺纹式连接则是在钻杆两端加焊公母接头承受轴向力。此种螺纹连接安全可靠，但其缺点是不允许反转卸土；扭矩过大时不易拆开。
钻头材质分类
目前国产钻杆材质以优质合金钢为主。中深孔钻杆材料的抗拉强度一般在700MPa左右,深孔钻杆应达900～1000MPa。为了满足3000m钻深能力,2008年开始安徽省地矿局313地质队与无锡钻探工具厂、唐山市金石超硬材料有限公司合作研制高强度绳索取心钻杆。我们优选30CrMnSi、30CrMnSiA、42CrMo、45MnMoB、XJY850、S135、R780、DZ55、DZ60等国产合金钢,并分别测试了其机械性能,测试结果如表2-14所列。
表2-14 国产不同型号优质合金钢力学性能参数测试表
由表2-14可看出:DZ55、DZ60、R780合金钢可满足中深孔钻探对钻杆材质的要求,30CrMnSi、30CrMnSiA、42CrMo、45MnMoB、XJY850、S135合金钢可满足深孔钻探对材质的要求。
但从长远观点来看,深孔或超深孔应考虑采用轻型铝合金材质的钻杆柱,以减轻钻杆自重和钻机负荷。世界上最深的科拉超深钻(深度12262m,采用提钻取心方法施工)和最深的绳索取心钻孔(南非5423m的金矿勘探孔)就是采用铝合金钻杆施工的。目前我国铝合金钻杆尚处于研究阶段。
打75的孔用多粗的螺旋杆
钻头材质分类明细如下：
地质钻杆Φ34mm-50mm杆体采用DZ50（45Mn2）、N80材质，
φ50mm以上的采用R780（36Mn2v、42Mnmo7）材质，
三棱钻杆根据型号选用42Crmo、DZ50（45Mn2）等材质，接头全部采用42crmoA材质；
螺旋钻杆类其中地质螺旋钻杆杆体与接头与地质钻杆材质相同，螺旋叶片（带钢）其材质为Q235和16锰.
其它类螺旋钻杆杆体采用高压无缝钢管作为主要材料进行加工。
地质螺旋钻杆是采用什么工艺？
配莫氏5号。螺旋杆(又称绞龙)应用于机床行业，输送行业，可达到排屑及输送的效果，打75的孔用多粗的螺旋杆，需要使用配莫氏5号螺旋钻杆，螺旋杆，此种产品主要是应用于机床排屑机的一种配件。
地质螺旋钻杆是在地质钻杆高扭矩性能的基础上，采用单螺旋叶片或双螺旋叶片，经预应力缠绕工艺加工焊接而成。
钻杆杆体选用优质地质合金钢管，钻杆接头选用优质合金结构钢，经真空调质处理，大大提高了抗疲劳强度和抗剪切强度。选用先进的摩擦焊焊接生产工艺，钻杆具有抗弯强度高，焊接牢固等特点。
超低螺旋的螺旋叶片设计使得地质螺旋钻杆具有扭矩大，排渣速度快，钻孔成型好，不易卡钻的特点。
直径Φ73以下的地质螺旋钻杆可与各种全液压钻机直接配套使用，利用钻机直接夹装钻杆螺旋外圆钻进和更换钻杆，方便快捷，大大降低了操作人员的劳动强度。
在超松软高压煤层条件下的钻孔，采用套钻施工工艺时，可选用直径为90、113、133、146的大螺旋地质钻杆，便捷实现岩心管的铺设安装。
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