CN102367725A

CN102367725A - 大孔径螺旋深孔钻机

Info

Publication number: CN102367725A
Application number: CN2011103494279A
Authority: CN
Inventors: 靖大鹏; 刘宪亮; 孙洪霞; 李建平; 张智勇; 刘广勇; 李洪军; 田霜; 马军
Original assignee: Shandong Lunan Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shandong Lunan Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-03-07

Abstract

一种大孔径螺旋深孔钻机，它包括钻具总成、前架总成、推进总成、履带行走总成、旋转支撑总成、钻具驱动总成、泵站总成、集渣槽总成、运输部总成、运输马达，集渣槽总成为开口向前的扇形收集箱，集渣槽总成的末端与运输部总成衔接，运输部总成主体为一刮板输送机，刮板输送机位于旋转支撑总成下方两履带之间，运输部总成由运输马达提供动力。本装置为单钻杆、大孔径钻孔，克服了普通钻机成孔小的缺点，达到大面积释放地压的效果。驱动及推进全部采用液压方式，技术先进、性能稳定可靠，有效地解决了电动机驱动易过载损坏的设备故障；设备本身配置液压刮板转载机，可以有效运输钻孔时钻杆排出的煤渣，免除了人力操作。

Description

大孔径螺旋深孔钻机

技术领域

本发明涉及一种大孔径钻机，尤其涉及一种大孔径螺旋深孔钻机。

背景技术

我国煤矿瓦斯爆炸事故频发，死亡人数众多。加之近年来随着矿井采深的不断增加，动力灾害也更加明显，给矿井生产和安全带来极大威胁。如何对瓦斯聚集区进行探测和抽放，如何对煤岩层进行地压释放，需要安全、高效的钻探设备，以从根本上实现煤矿安全生产。

钻孔瓦斯抽放技术研究：从上世纪60年代起，美、德、澳等发达国家就开始进行瓦斯抽采技术研究，通过采取行之有效的措施，基本实现了煤矿安全生产。就煤矿瓦斯抽采工艺而言，除美国部分煤矿采取地面抽采之外，多数矿井采取本煤层钻孔抽采。发达国家采用的井下瓦斯钻机，虽然种类繁多，功能各异，但根据驱动钻头回转的动力来源不同，可分成两大类：一类是常规的孔口回转钻机(钻机通过钻杆柱驱动钻头回转)。如浅孔钻机及德、日为代表的一些国家生产的深孔钻机；另一类是孔底动力回钻钻机(钻进时钻杆柱不回转，由孔底马达驱动钻头回转)。如美国多以孔底动力为主，我国引进的几种钻机都属于这种类型。从整体上看，国外煤矿井下瓦斯钻机在整机设计及元、部件的选用上，较国内钻机要先进，性能更可靠，功能更完善。

我国常用方法是本煤层钻孔抽放瓦斯，但由于钻孔直径小，孔壁产生的裂隙小，抽放效果不太理想。通过加大钻孔的直径和数量，以提高孔口抽放负压，可以弥补前者不足。但受钻具强度及成孔难度大影响，目前还未得到良好解决。

钻孔卸压防治煤矿冲击地压技术研究：煤矿动力灾害一直是岩体力学及矿山压力防治研究难点之一，从理论到防治都尚未完全解决。煤矿冲击地压属矿井动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式，它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。作为一种世界性的灾害现象，冲击地压在国际上主要井工开采的国家普遍存在。目前，包括我国在内，德国、南非、前苏联、波兰、加拿大等20多个国家和地区都受到冲击地压灾害的威胁。我国矿井大多建于五六十年代，随着时间的推移和矿产资源开发向深部转移，这些矿井逐步进入深部开采，冲击地压灾害问题更加严重、更加突出、更为普遍。

钻孔卸压是利用钻孔方法消除或减缓冲击地压危险的解危措施。其实质是利用高应力条件下，煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，使煤层卸压、释放能量，消除冲击危险。钻孔卸压作为防止冲击地压的积极措施，正逐渐得到普遍应用。该方法在德国等国家被认为是最实用有效的方法，是德国唯一得到国家监察局批准的标准措施。前苏联也对此进行了大量研究。通过数值模拟得出结论：煤层强度和煤层压力一定的条件下，钻孔破坏半径随着孔径的增大而增大；钻孔直径越大卸压效果越好。另外，长期以来，大直径钻孔卸压未得到充分应用的关键原因就是在国内没有专用的钻机钻具，严重制约了卸压解危措施在我国有冲击地压危险矿井的使用。

随着我国国民经济的不断发展以及能源的紧缺，我国对资源的需求日益突出，国家对瓦斯及动力灾害的治理力度进一步加大，在高瓦斯矿区采取了先放气、再采煤方针，新型大孔径螺旋深孔钻机将成为市场急需的产品。

发明内容

本发明目的是提供一种大孔径螺旋深孔钻机，它通过扩大钻孔直径能够更好实现煤矿瓦斯抽采和消除或减缓冲击地压。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大孔径螺旋深孔钻机，它包括钻具总成、前架总成、推进总成、履带行走总成、旋转支撑总成、钻具驱动总成及泵站总成，钻具总成由钻头、首节钻杆和普通钻杆连接而成钻具总成末端与钻具驱动总成连接，钻具驱动总成主体结构为液压驱动马达及减速器，钻具驱动总成置于推进总成上，推进总成通过液压杆与钻具驱动总成连接，推进总成下部为旋转支撑总成，旋转支撑总成由底部的履带行走总成驱动，泵站总成为动力机构并位于钻机的末端，其特征在于：大孔径螺旋深孔钻机还包括集渣槽总成、运输部总成、运输马达，集渣槽总成为开口向前的扇形收集箱，集渣槽总成的末端与运输部总成衔接，运输部总成主体为一刮板输送机，刮板输送机位于旋转支撑总成下方两履带之间，运输部总成由运输马达提供动力。

上述的一种大孔径螺旋深孔钻机，其特征在于：集渣槽总成前部部分侧板及底板为独立结构，独立部分由液压千斤顶控制其打开张角。

本发明具有以下优点：

1、单钻杆、大孔径钻孔。克服了普通钻机成孔小的缺点，采用了全新设计的螺旋钻杆，钻采时可以形成直径接近500mm的钻孔，以达到大面积释放地压的效果。

2、实现了钻机的自行、旋转，解决了煤矿井下钻机频繁搬迁问题，提高了工作效率。

3、本设备驱动及推进全部采用液压方式，技术先进、性能稳定可靠，有效地解决了电动机驱动易过载损坏的设备故障；

4、设备本身配置液压刮板转载机，可以有效运输钻孔时钻杆排出的煤渣，免除了人力操作，有利于掘进头的环境控制。

经济效益：能够减小矿山压力对巷道围岩及锚索锚杆等支护体的作用力，降低巷道围岩应力及变形量，优化支护设计，节约支护材料。施工方便，速度快。通过比较，一个大直径钻孔可替代14～20个小直径钻孔，抽发瓦斯量是小孔的5.86倍；大直径钻孔成本比小直径钻孔布置降低20.89％，比高抽巷与小孔联合布置低50.59％。

社会效益：在能源日趋紧张、煤炭行业前景大好的形势下，煤矿安全成了阻碍煤炭行业发展的瓶颈，研发安全、效率高、大孔径的钻孔设备是非常必要的。本项目的成功研制将实现与综掘机进行交替作业对掘进巷道打大直径卸压孔，消除或减缓冲击地压危险，同时又可在巷道实现180度旋转对工作面煤层打大直径卸压、瓦斯抽放孔，提高了钻孔效率、降低了钻孔成本。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图中1、钻具总成 2、集渣槽总成 3、前架总成 4、推进总成 5、履带行走总成 6、旋转支撑总成 7、钻具驱动总成 8、运输部总成 9、泵站总成 10、运输马达

如图1、图2、图3所示，一种大孔径螺旋深孔钻机，它包括钻具总成1、前架总成3、推进总成4、履带行走总成5、旋转支撑总成6、钻具驱动总成7及泵站总成9，钻具总成1由钻头、首节钻杆和普通钻杆连接而成钻具总成1末端与钻具驱动总成7连接，钻具驱动总成7主体结构为液压驱动马达及减速器，钻具驱动总成7置于推进总成4上，推进总成4通过液压杆与钻具驱动总成连接，推进总成下部为旋转支撑总成6，旋转支撑总成6由底部的履带行走总成5驱动，泵站总成9为动力机构并位于钻机的末端，大孔径螺旋深孔钻机还包括集渣槽总成2、运输部总成8、运输马达10，集渣槽总成2为开口向前的扇形收集箱，集渣槽总成2前部的部分侧板及底板为独立结构，独立部分由液压千斤顶控制其打开张角。集渣槽总成2的末端与运输部总成8衔接，运输部总成8主体为一刮板输送机，刮板输送机位于旋转支撑总成6下方两履带之间，运输部总成8由运输马达10提供动力。

本钻机各主要部分的详细说明如下：

1.钻具总成：由钻头、首节钻杆和普通钻杆组成。采用易拆卸的弹簧卡块进行连接，具有拆卸方便、自由度高的特点。由于内部为中空结构，可以进行雾化水运送，保证了钻具在使用过程中对钻头头部通风通水的要求，克服了单钻具掘进过程中既要通风又要通水的难题。

2.集渣槽总成：采用可调节的活动挡板，对钻采出的煤炭进行收集，提高了自动化水平，降低了工人的劳动强度，改善了作业面工作环境。

3.前架总成；对钻杆进行定位和辅助拆装，提高钻杆更换、接续时的工作效率，降低工人劳动强度。

4.推进总成：为钻机钻具开采时提供轴向推进力，使钻具保持对煤壁的压力，保证正常的钻进。

5.履带行走总成：采用履带式行走机构，对矿井巷道地质调节有较大适应能力，提高了工作面变动时的转移效率，降低了工人的劳动强度。

6.旋转支撑总成：为动力箱和钻具提供全向旋转能力，以便能实现对巷道掘进头和巷道侧壁的钻采，扩展了钻机的使用范围和适应能力。

7.钻具驱动总成：为钻机提供旋转用驱动力，采用液压马达驱动及减速器增大扭矩，具有抗过载能力强、扭矩大等有点。

8.运输部总成：安装在钻机底部两条履带中间，对钻具采下的煤炭进行转载运输，可及时把煤炭转运到钻机后面铺设的综掘面运输带式输送机上。

9.泵站总成：包含油箱、主电机、辅助电机、油泵、阀件、冷却器、过滤器等部件，为整套设备提供动力。

10.运输马达：为钻机提供主旋转动力和辅助动力。

Claims

1.一种大孔径螺旋深孔钻机，它包括钻具总成(1)、前架总成(3)、推进总成(4)、履带行走总成(5)、旋转支撑总成(6)、钻具驱动总成(7)及泵站总成(9)，钻具总成(1)由钻头、首节钻杆和普通钻杆连接而成钻具总成(1)末端与钻具驱动总成(7)连接，钻具驱动总成(7)主体结构为液压驱动马达及减速器，钻具驱动总成(7)置于推进总成(4)上，推进总成(4)通过液压杆与钻具驱动总成连接，推进总成下部为旋转支撑总成(6)，旋转支撑总成(6)由底部的履带行走总成(5)驱动，泵站总成(9)为动力机构并位于钻机的末端，其特征在于：大孔径螺旋深孔钻机还包括集渣槽总成(2)、运输部总成(8)、运输马达(10)，集渣槽总成(2)为开口向前的扇形收集箱，集渣槽总成(2)的末端与运输部总成(8)衔接，运输部总成(8)主体为一刮板输送机，刮板输送机位于旋转支撑总成(6)下方两履带之间，运输部总成(8)由运输马达(10)提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种大孔径螺旋深孔钻机，其特征在于：集渣槽总成(2)前部部分侧板及底板为独立结构，独立部分由液压千斤顶控制其打开张角。