CN101213351A - 用于岩石钻孔设备的钻具滑座 - Google Patents

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Abstract

一种用于钻孔设备的钻具滑座(1)，所述滑座(1)适于可滑动地支承冲头(6)，所述滑座(1)包括：伸缩式杆(2)，该杆具有第一延长件(3)，该第一延长件(3)可相对于第二空心延长件(4)伸缩地滑动；第一导轨，该第一导轨安装在所述冲头(6)沿其行进的所述第二空心延长件(4)上或与该第二空心延长件(4)形成一体，其中，在伸出构型中，靠近所述第一延长件(3)安装可拆卸的第二导轨(7)，所述第二导轨(7)与所述第一导轨(5)首尾相连，以使所述冲头(6)能沿所述第一导轨(5)和第二导轨(7)滑动。

Description

用于岩石钻孔设备的钻具滑座
技术领域
本发明涉及一种钻岩设备和方法。
本发明特别但不唯一地适用于矿山建设所用的钻岩设备和方法，为进行说明，本说明书将以这种应用为参照。但是，应当理解，本发明也可用于其它应用，例如通常的隧道建设、地基加固等。
背景技术
矿石的地下开采，例如煤、软岩和硬岩的开采需要在形成隧道的过程中逐步进行地下掘进。在所有硬岩应用中，通过钻孔、填药、爆破和清运的周期作业实现逐步掘进。在周期作业的钻孔阶段，在开掘面(drive)的封闭端钻出一定式样的孔。所述孔大致平行于掘进轴线。
在填药阶段，将炸药放入所钻的孔中，并通过引爆装置连接。在爆破阶段，引爆炸药，产生的爆破力使固体岩石破碎。在清运阶段，前端式装载机挖掘碎石，并将其通过翻斗提升到地表而卸下。该周期进程很好理解，并且是当前在硬岩逐步开凿中最具成本效益的手段。
该经证实的方法的不可避免的后果在于，岩石的破碎超出了所希望的隧道断面几何形状。这种岩石破碎会造成隧道顶面和/或侧壁不稳定。在重力作用下，大大小小的岩石碎片从拱顶和侧壁脱落。岩粒的粒径范围从微米级到立方米。大于网球的下落岩粒对人是致命的。
为保护矿工免受较大的下落岩粒伤害，进行岩体锚固/支网。该方法需要在“基部”(壁和顶部)钻孔并贴靠该“基部”支撑四方网，其网孔通常为50mm×50mm至150mm×150mm。将锚杆和固定板穿过该网插入所钻的孔中。岩体锚固限制了较大岩粒的下落，而较小的岩粒则被网保持或捕获。
向前钻孔(沿隧道的长度钻孔)所需的钻孔深度可达5米，而隧道顶面和侧面的钻孔需要大约3米的深度。通常使用安装在滑座上的冲击式岩石钻具进行钻孔。钎钢(钻头)在一端由冲头(钻具，钎子)支承，在另一端由导钻器支承。对于长钎钢，常需要中央稳固件。钻5米孔所需的钻具滑座组件的总长度约为6.5米，其包括钎钢、冲头、通常安装在冲头后的绕线架(hose guide spool)和钻具稳固件。典型的采矿断面的范围从3米×3米到6米×6米。因此，很难使用具有固定长度的钻具滑座机构来钻进给孔和锚杆孔。
解决该问题的一种方案是提供分别安装有适当长度的滑座的两个不同机械，或者使用安装有分离的进给装置的单个机械。分离的进给装置包括一个安装在另一滑座上以使该滑座长度可调的滑座。这些分离的进给装置是维修难度高的非常复杂的机构，并且在机械方面非常复杂且不可靠。
现有技术的另一实施例是使用利用伸缩式进给装置的钻具滑座。在钻具运动过程中，由于在可伸缩的延长件冲击岩面时滑动表面承受载荷而使该可伸缩的装置非常快速地磨损。另一问题在于，所述伸缩式延长件同时位于所有来自孔的地面岩石从中排出的岩面处。该排出的岩石迅速磨损伸缩式装置，从而使这种装置易损耗且不可靠。
本发明旨在提供一种用于钻孔设备的钻具滑座，该滑座能够克服现有技术的至少一个缺点。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种用于钻孔设备的钻具滑座，所述滑座用于可滑动地支承一冲头(drifter)，所述滑座包括：伸缩式杆，该伸缩式杆具有第一延长(细长)件，该第一延长件可相对于第二空心延长件伸缩地滑动；第一导轨，该第一导轨安装在所述冲头沿其行进的所述第二空心延长件上或与该第二空心延长件形成一体；其中，在伸出构型中，靠近所述第一延长件安装可拆卸的第二导轨，其中所述第二导轨与所述第一导轨首尾相接，从而使所述冲头能够沿所述第一和第二导轨滑动。
优选地，在第一延长件的自由端处或附近设置导钻器，当所述可拆卸的第二导轨靠近所述第一延长件安装时，该可拆卸的第二导轨由于所述第一延长件的缩回而被夹持在所述导钻器和所述第一导轨之间。
优选地，在所述第一延长件的自由端处或附近设置导钻器。
优选地，所述冲头通过包括进给伸展缸的进给系统沿所述第一导轨运动，所述冲头沿所述第一导轨以约两倍于所述进给伸展缸的速度的速率运动。
优选地，在所述进给伸展缸上固定轨道引导机构，至少一个进给轨道在所述轨道引导机构中滑动，所述进给轨道支承一中央稳固件。
优选地，在所述进给系统的伸出构型和未伸出构型中、以及在伸出构型和未伸出构型之间运动时，中央稳固件位于或靠近所述导钻器和所述冲头的中点。
本发明的第二方面涉及一种用于钻具滑座的可拆卸的导轨，该钻具滑座用于可滑动地支承钻孔设备的冲头，所述钻具滑座包括安装在一伸缩式杆上或与该伸缩式杆形成一体的固定导轨，所述冲头用于在所述伸缩式杆处于缩回构型时沿所述固定导轨滑动，其中，所述可拆卸的导轨用于在所述伸缩式杆处于伸出构型时与所述固定导轨首尾相接地安装在所述伸缩式杆上，从而使所述冲头能沿所述固定导轨和所述可拆卸的导轨滑动。
优选地，通过将所述可拆卸的导轨夹导钻器和所述固定导轨之间而将该可拆卸的导轨安装在所述伸缩式杆上，该导钻器位于所述伸缩式杆的可移动的自由端。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的用于钻孔设备的钻具滑座的透视图，其中伸缩延长件处于完全缩回的位置；
图2是图1的钻具滑座处于伸出位置的分解透视图，其中示出可拆卸的导轨；
图3是图1的钻具滑座处于伸出位置的透视图，其中可拆卸的导轨安装在该钻具滑座上；
图4和5示出图1的钻孔设备的进给缸在其短构型时的操作的示意性正视图；
图6和7示出图1的钻孔设备的进给缸在其长构型时的操作的示意性正视图。
具体实施方式
图1-7示出在采矿应用中可同时用于向前钻孔和锚固钻孔的钻孔设备的钻具滑座的第一实施例。
钻具滑座1包括具有第一延长件3的伸缩杆2，该第一延长件3可相对于空心延长件4伸缩地滑动。第一延长件3由诸如液力致动器的常规装置致动，以相对于空心件4运动。空心延长件4安装有或一体地具有第一导轨(或滑座支承部)5。冲头(钻具)6适于由第一导轨5滑动地支承，以沿平行于纵轴线L的方向行进。第一延长件3的自由端设有导钻器8。
如图2所示，第一延长件3可伸缩地伸出成伸出构型。在该构型中，可拆卸的第二导轨7可沿纵向靠近叠缩的第一延长件安装，并定位在第一延长件3自由端处的导钻器(末端支承部)8和空心件4之间。如图3所示，可拆卸的导轨7安装成与导轨5首尾相接，从而冲头6能够可滑动地沿第一导轨5和可拆卸的导轨7移动。
在使用时，为安装可拆卸的导轨7，使伸缩的延长件3完全伸出，并将导轨7靠近延长件3放置就位，然后使延长件3略微缩回以将导轨7锁止(或夹持)就位成与固定导轨5首尾相接。该可拆卸的导轨7确保在冲头6沿其滑动时不会对伸缩的延长件3造成不必要的磨损。另外，在使用钻具滑座1时，导轨7可用作下落的岩石和碎片的防护装置，从而在伸缩的延长件3处于伸出位置时保护该延长件3。另外，如果导轨7在操作过程中损坏，则更换可拆卸导轨7要比修理和维护伸缩件3花费少得多。此外，当钻具滑座1的前导端抵靠岩面(未示出)时，将是导轨7而非延长件3承受大部分载荷。
冲头6通过图1-3中示出的进给缸10操作性地移动。为了更清楚地说明进给缸10的操作，下面参考图4-7进行说明。
进给伸展缸10安装成其杆12固定在空心件4的后面。在缸10的相对端固定有两个辅助轨道引导件13，在这些引导件13中滑行有两个平行的导轨14。这些导轨14的一端固定在钻具中央稳固件20和第一导轨(滑座支承件)5上，该第一导轨支承缸10的端部并且使钎钢9稳定。使用常规进给系统中常见的缆索和滑轮系统(为清楚起见而未示出)，以使冲头6沿第一导轨5以两倍于缸10的速度的速率运动。
当进给装置处于其如图4所示的缩短构型时，导轨14、中央稳固件20和第一导轨(滑座支承件)5相对于缸10缩回并被销住，从而中央稳固件20大致位于导钻器8和冲头6的中间位置。当缸10伸出时，中央稳固件20保持在冲头6和导钻器8的中点(见图5)。
当进给装置处于其安装有可拆卸的第二导轨7的伸长构型(见图6和7)时，导轨14、中央稳固件20和第一导轨(滑座支承件)5伸出并被销住，从而中央稳固件20大致位于导钻器8和冲头6的中间位置。当缸10伸出时，中央稳固件保持在或靠近冲头6和导钻器8的中点(见图7)。
在另一未示出的实施例中，导轨14和中央稳固件20未被销住，而是能够在其伸出和缩回位置之间浮动。在这种实施例中，导轨14和中央稳固件20由安装在冲头6和导钻器8上的缓冲器限制而保持在冲头6和导钻器8之间。
在上述实施例中，优点在于，钻具滑座1的总长度可以改变。当本发明的钻具滑座处于如图1所示的缩回构型时，钻孔设备可用于岩体锚固，而当钻具滑座处于如图3所示的伸出构型时，该滑座可用于向前钻孔。
应当理解，在其它未示出的实施例中，冲头6的进给操作可使用与上面参照图4-7说明的进给缸10不同的进给装置或组件。

Claims (8)

1.一种用于钻孔设备的钻具滑座，所述滑座用于可滑动地支承冲头，所述滑座包括：伸缩式杆，该杆具有第一延长件，该第一延长件可相对于第二空心延长件伸缩地滑动；第一导轨，该第一导轨安装在所述冲头沿其行进的所述第二空心延长件上或与该第二空心延长件形成一体，其中，在伸出构型中，靠近所述第一延长件安装可拆卸的第二导轨，该第二导轨与所述第一导轨首尾相连，以允许所述冲头沿所述第一和第二导轨滑动。
2.根据权利要求1所述的用于钻孔设备的钻具滑座，其特征在于，在第一延长件的自由端处或附近设有导钻器，当所述可拆卸的第二导轨靠近所述第一延长件安装时，该可拆卸的第二导轨由于所述第一延长件的缩回而被夹持在所述导钻器和所述第一导轨之间。
3.根据权利要求2所述的用于钻孔设备的钻具滑座，其特征在于，在所述第一延长件的自由端处或附近设置导钻器。
4.根据权利要求3所述的用于钻孔设备的钻具滑座，其特征在于，所述冲头通过进给系统沿所述第一导轨运动，该进给系统包括进给伸展缸，所述冲头沿所述第一导轨以约两倍于所述进给伸展缸的速度的速率运动。
5.根据权利要求4所述的用于钻孔设备的钻具滑座，其特征在于，在所述进给伸展缸上固定轨道引导机构，至少一个进给轨道在所述轨道引导机构中滑动，所述进给轨道支承一中央稳固件。
6.根据权利要求5所述的用于钻孔设备的钻具滑座，其特征在于，在所述进给系统的伸出构型和未伸出构型中，以及在伸出构型和未伸出构型之间运动期间，中央稳固件位于或靠近所述导钻器和所述冲头的中点。
7.用于钻具滑座的可拆卸的导轨，所述钻具滑座用于可滑动地支承钻孔设备的冲头，所述钻具滑座包括安装在一伸缩式杆上或与该杆形成一体的固定导轨，所述冲头用于在所述伸缩式杆处于缩回构型时沿所述固定导轨滑动，其中，所述可拆卸的导轨用于在所述伸缩式杆处于伸出构型时与所述固定导轨首尾相连地安装在所述伸缩式杆上，以使所述冲头能沿所述固定导轨和所述可拆卸的导轨滑动。
8.根据权利要求7所述的可拆卸的导轨，其特征在于，通过将所述可拆卸的导轨夹持在一导钻器和所述固定导轨之间而将该可拆卸的导轨安装在所述伸缩式杆上，该导钻器位于所述伸缩式杆的活动的自由端。
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