CN102877788B - 掘进巷道用防突履带钻机 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种掘进巷道用防突履带钻机，解决了现有瓦斯抽放钻机使用时移动搬迁困难且不能满足不同高度、不同角度施工要求的问题。掘进巷道用防突履带钻机，包括机体平台和位于其前方的升降平台，机体平台下方设置有行走机构，机体平台上方设置有操纵机构、泥浆泵、液压机构、液压系统，机体平台前端设置有固定座，固定座与升降平台之间设置有与两者连接的升降机构，机体平台后端设置有支撑机构。本发明根据巷道工程孔不同高度的要求，通过平台升降实现高度1-3米之间的井下掘进探测孔、大口径瓦斯抽放孔及其它工程孔的机械化施工，钻进功能全面，工作安全性及效率高，工人劳动强度低，而且结构合理、机构紧凑、运转灵活及操作方便。

Description

掘进巷道用防突履带钻机

技术领域

本发明涉及煤矿井下用钻机，具体为一种掘进巷道用防突履带钻机。

背景技术

在我国，95%的煤矿属地下开采，煤层赋存条件复杂多变，重大瓦斯事故时常发生。面对当前煤矿安全形势，为预防煤矿局部瓦斯安全事故，做到瓦斯有效抽采与利用，同时为了解决困扰政府和煤炭行业多年的瓦斯爆炸事故的预防难题，研发可用于掘进工作面的移动式深孔钻车具有重要意义。

目前在煤矿井下使用的瓦斯抽放钻机种类比较多，这些瓦斯抽放装置在使用时普遍存在的问题是：1.钻车体积、重量较大，井下移动搬迁困难；2.为适应煤矿掘进“有掘必探”的工艺要求，抽放钻机打探测孔时满足不了不同高度、不同角度的施工要求。

发明内容

本发明为了解决现有瓦斯抽放钻机使用时移动搬迁困难且不能满足不同高度、不同角度施工要求的问题，提供了一种掘进巷道用防突履带钻机。

本发明是采用如下技术方案实现的：掘进巷道用防突履带钻机，包括机体平台和位于其前方的升降平台，机体平台下方设置有行走机构，机体平台上方设置有操纵机构、泥浆泵、液压机构、液压系统，机体平台前端设置有固定座，固定座与升降平台之间设置有与两者连接的升降机构，机体平台后端设置有支撑机构；

行走机构包括固定在机体平台下方的前连接梁和后连接梁，前连接梁与后连接梁之间固定有履带架，履带架的前后两端设置有前链轮和后链轮，前链轮水平滑动于履带架上，前链轮和后链轮之间绕有履带，后链轮的轴心设置有与履带架固定的减速器，减速器上连接有行走液压马达，前链轮的转轴处连接有固定在履带架上的涨紧油缸；

液压机构包括设置有机体平台上方的电机、电机的输出轴连接有液压泵，液压泵上连接有油箱，油箱的两侧设置有吸油过滤器和回油过滤器，吸油过滤器和回油过滤器之间设有与两者相通的冷却器；

升降机构包括分别铰接在固定座上、下端的弧形横梁和支撑油缸，且支撑油缸的另一端与弧形横梁后侧中部铰接，弧形横梁的前端与升降平台铰接，弧形横梁的后端铰接有调整油缸，弧形横梁的前侧中部固定有辅助固定座，辅助固定座上铰接有连杆Ⅰ，升降平台的后端固定有角度调节杆，角度调节杆的上端铰接有连杆Ⅱ，连杆Ⅰ的两端分别与连杆Ⅱ和调整油缸的另一端铰接；

支撑机构包括与机体平台固定有支护油缸，支护油缸的上端固定有支护加长杆，支护加长杆的上端固定有支护连接头，支护油缸的下端固定有位于机体平台下方的支护板；

升降平台上固定有油缸固定座，油缸固定座上固定有摆动油缸，摆动油缸上方连接有推进平台，推进平台上设置有滑动于其上的拖板，拖板上从后之前依次设置有斜轴式变量马达、马达减速器、液压卡盘，推进平台的前端固定有夹持器。

液压系统及操纵机构为本领域技术人员容易实现的。

作业时，启动电机，液压泵经油箱供给液压油；此时，行走液压马达带动减速器、后链轮行走，并通过控制涨紧油缸的伸缩拉紧履带，行走至指定位置；随后根据要施工孔的位置调整升降机构，通过支撑油缸的作用下带动升降平台可作上下2000mm的升降作业，升降时，在调整油缸和连杆的共同作用下，实现升降平台的角度调整变化，通过升降平台的上下运动和角度调整，可实现巷道的不同高度、角度钻进作业；与此同时，推进平台在摆动油缸的作用下，可使推平台整体实现左右各旋转90度，上述动作操作完成后，操纵后部支撑机构使支护连接头和支护版支牢顶板和地板，斜轴式变量马达经马达减速器减速，驱动主轴及液压卡盘实现钻具的回转，并驱动拖板及设置在其上的斜轴式变量马达、马达减速器和液压卡盘沿机身导轨作往复移动；作业人员（作业高处的孔时作业人员要沿着升降机构上设计的楼梯上去，安装钻杆）从推进装置后面安装钻杆，随即开始钻进作业，当需要续接钻杆时，作业人员从推进装置后面安装钻杆；作业完成后，开始起拔钻杆，完成后，调整升降机构至下一个钻孔位置，然后进行下一孔作业。克服了现有瓦斯抽放钻机使用时移动搬迁困难且不能满足不同高度、不同角度施工要求的问题。

液压系统包括起下钻功能转换阀、夹持器功能转换阀及与液压泵连通的若干主换向阀，每一个主换向阀的两输出端对应连接行走液压马达、涨紧油缸、支撑油缸、调整油缸、摆动油缸、支护油缸、泥浆泵、斜轴式变量马达、用于控制斜轴式变量马达移动的进给起拔油缸的两输入端，斜轴式变量马达两输入端之间串接有单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ，单向阀Ⅰ和单向阀Ⅱ之间设置有与两者连通的单向管，单向管的末端串接有液控单向阀和节流阀，进给起拔油缸的两输入端与起下钻功能转换阀的两输入端连通，起下钻功能转换阀的两输出端分别与液控单向阀、液压卡盘的输入端连通，起下钻功能转换阀与液压卡盘之间设置有与两者连通的单向阀Ⅲ、单向管及夹持器功能转换阀，且与单向阀Ⅲ、夹持器功能转换阀的输入端连接，夹持器功能转换阀的另一输入端与单向管连通，夹持器功能转换阀的输出端与夹持器的输入端连通，夹持器的另一输入端与斜轴式变量马达的的输入端连通。

电机启动后，液压泵经吸油过滤器吸入低压油，输出的高压油经操纵机构进入若干主换向阀，斜轴式变量马达的正转、反转和停止、进给起拔油缸的前进、后退和停止，均通过与其对应的主换向阀进行控制；当这两个主控制阀都处于中位时液压泵卸荷，斜轴式变量马达和油缸处于浮动状态；在油路中设有单向管及设置在单向管上的单向阀单向阀Ⅰ、单向阀Ⅱ、液控单向阀和节流阀，斜轴式变量马达回转（正、反转）时向液压卡盘供油，使卡盘夹紧；当夹持器功能转换阀手把置于联动位时，斜轴式变量马达的压力油液进入夹持器，使其松开，此刻可实现回转、液压卡盘与夹持器三者之间的联动功能，有利于扫孔作业；液压卡盘的回油（即松开）是由液控单向阀和节流阀串联组成，当液压卡盘夹紧时液控单向阀关闭，避免压力油泄漏, 液压卡盘需要松开时，来自进给起拔油缸的压力控制油自动打开液压单向阀，卡盘快速松开；调节节流阀可控制液压卡盘回油速度，协调液压卡盘与夹持器的匹配关系；当夹持器与液压卡盘联动时其回油也经液压卡盘节流阀流回油箱。起下钻功能转换阀为三位四通阀，改变液压卡盘和夹持器与进给起拔油缸的联动，起下钻时，先将起下钻功能转换阀的联动转换阀手把置于相应位置（即起钻或下钻位），然后只需操作给进、起拔手把，即可完成起、下钻动作；当起下钻功能转换阀处于中位时，其联动功能失效。夹持器油路中串联一个夹持器功能转换阀，改变斜轴式变量马达和夹持器的联动方式，使夹持器与斜轴式变量马达联动或分离；手把置于中位相当于一个截止阀，用于钻进或称重时关闭夹持器油路，使夹持器保持打开状态，不受其它动作的影响；行走液压马达、涨紧油缸、支撑油缸、调整油缸、摆动油缸、支护油缸、泥浆泵的启动、关闭，均通过与其对应的主换向阀控制，液压系统的结构设计更加合理可靠。

本发明结构设计合理可靠，根据巷道工程孔不同高度的要求，通过平台升降实现高度1-3米之间的井下掘进探测孔、大口径瓦斯抽放孔及其它工程孔的机械化施工，钻进功能全面，工作安全性及效率高，工人劳动强度低，而且结构合理、机构紧凑、运转灵活及操作方便，大大缩短了钻孔作业辅助时间，提高了钻孔效率和人员安全性能，适用于煤巷掘进工作面作业，能够满足煤矿井下钻进各种用途的钻孔，也可用于地表工程施工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中液压机构处的俯视示意图；

图3为图1中液压系统的工作原理图。

图中：1-机体平台，2-升降平台，3-行走机构，4-操纵机构，5-液压机构，6-固定座，7-升降机构，8-支撑机构，9-前连接梁，10-后连接梁，11-履带架，12-前链轮，13-后链轮，14-履带，15-单向管，16-液控单向阀，17-单向阀Ⅱ，18-电机，19-液压泵，20-油箱，21-吸油过滤器，22-回油过滤器，23-冷却器，24-弧形横梁，25-支撑油缸，26-调整油缸，27-辅助固定座，28-连杆Ⅰ，29-角度调节杆，30-连杆Ⅱ，31-支护油缸，32-支护加长杆，33-支护连接头，34-支护板，35-油缸固定座，36-摆动油缸，37-推进平台，38-拖板，39-斜轴式变量马达，40-减速器，41-液压卡盘，42-夹持器，43-节流阀，44-主换向阀，45-起下钻功能转换阀，46-夹持器功能转换阀，47-泥浆泵，48-进给起拔油缸，49-单向阀Ⅰ。

具体实施方式

掘进巷道用防突履带钻机，包括机体平台1和位于其前方的升降平台2，机体平台1下方设置有行走机构3，机体平台1上方设置有操纵机构4、泥浆泵47、液压机构5、液压系统，机体平台1前端设置有固定座6，固定座6与升降平台2之间设置有与两者连接的升降机构7，机体平台1后端设置有支撑机构8；

行走机构3包括固定在机体平台1下方的前连接梁9和后连接梁10，前连接梁9与后连接梁10之间固定有履带架11，履带架11的前后两端设置有前链轮12和后链轮13，前链轮12水平滑动于履带架11上，前链轮12和后链轮13之间绕有履带14，后链轮13的轴心设置有与履带架11固定的减速器，减速器上连接有行走液压马达，前链轮12的转轴处连接有固定在履带架11上的涨紧油缸；

液压机构5包括设置有机体平台1上方的电机18、电机18的输出轴连接有液压泵19，液压泵19上连接有油箱20，油箱20的两侧设置有吸油过滤器21和回油过滤器22，吸油过滤器21和回油过滤器22之间设有与两者相通的冷却器23；

升降机构7包括分别铰接在固定座6上、下端的弧形横梁24和支撑油缸25，且支撑油缸25的另一端与弧形横梁24后侧中部铰接，弧形横梁24的前端与升降平台2铰接，弧形横梁24的后端铰接有调整油缸26，弧形横梁24的前侧中部固定有辅助固定座27，辅助固定座27上铰接有连杆Ⅰ28，升降平台2的后端固定有角度调节杆29，角度调节杆29的上端铰接有连杆Ⅱ30，连杆Ⅰ28的两端分别与连杆Ⅱ30和调整油缸26的另一端铰接；

支撑机构8包括与机体平台1固定有支护油缸31，支护油缸31的上端固定有支护加长杆32，支护加长杆32的上端固定有支护连接头33，支护油缸31的下端固定有位于机体平台1下方的支护板34；

升降平台2上固定有油缸固定座35，油缸固定座35上固定有摆动油缸36，摆动油缸36上方连接有推进平台37，推进平台37上设置有滑动于其上的拖板38，拖板38上从后之前依次设置有斜轴式变量马达39、减速器40、液压卡盘41，推进平台37的前端固定有夹持器42。

液压系统包括起下钻功能转换阀45、夹持器功能转换阀46及与液压泵19连通的若干主换向阀44，每一个主换向阀44的两输出端对应连接行走液压马达、涨紧油缸、支撑油缸25、调整油缸26、摆动油缸36、支护油缸31、泥浆泵47、斜轴式变量马达39、用于控制斜轴式变量马达39移动的进给起拔油缸48的两输入端，斜轴式变量马达39两输入端之间串接有单向阀Ⅰ49和单向阀Ⅱ17，单向阀Ⅰ49和单向阀Ⅱ17之间设置有与两者连通的单向管15，单向管15的末端串接有液控单向阀16和节流阀43，进给起拔油缸48的两输入端与起下钻功能转换阀45的两输入端连通，起下钻功能转换阀45的两输出端分别与液控单向阀16、液压卡盘41的输入端连通，起下钻功能转换阀45与液压卡盘41之间设置有与两者连通的单向阀Ⅲ54、单向管15及夹持器功能转换阀46，且与单向阀Ⅲ54、夹持器功能转换阀46的输入端连接，夹持器功能转换阀46的另一输入端与单向管15连通，夹持器功能转换阀46的输出端与夹持器42的输入端连通，夹持器42的另一输入端与斜轴式变量马达39的输入端连通。

具体实施过程中，液压钻车的行走由操纵机构上两联主换向阀控制，左侧手柄控制左侧行走，右侧手柄控制右侧行走，将两个手柄同时向前推动，即实现向前行走，两个手柄同时向后拉，即后退，机器转弯时，要根据弯道的转向，将一个手柄向前推的同时向后拉另一个手柄。

钻进过程中，先进行试运行，斜轴式变量马达39正转、反转双向试验，运转应正常平稳；反复试验斜轴式变量马达39的前进、后退，以排除油缸中的空气，直到运转平稳为止；试验液压卡盘41、夹持器42，开闭要灵活，动作要可靠；检查各工作机构的动作方向与指示牌的标记方向是否一致，如不一致应及时调换有关油管；在以上各项试运转过程中，各部分应无漏油现象，如发现应及时排除。

开钻作业时，从斜轴式变量马达39后端插入一根钻杆，穿过液压卡盘41，顶在夹持器42端面上；若从斜轴式变量马达39后端不能插入钻杆时，可关掉钻机，待钻杆插入斜轴式变量马达39后，重新启动钻机。

夹持器功能转换阀46手把推到分离位（即前位），将起下钻功能转化阀45手把推到下钻位置，向前给进起拔手把，使钻杆进入夹持器42，在夹持器42前方人工拧上无岩芯钻头，准备钻进。

抽出夹持器42卡瓦，斜轴式变量马达39后退到极限位置，在液压卡盘41前方放入粗径取芯钻具；从斜轴式变量马达39后端插入一根钻杆，与粗径钻具接头拧在一起，准备钻进。

将夹持器42上盖翻转到一侧，抽出夹持器42下卡瓦，将小于108mm的粗径钻具下入孔内，用垫叉悬置在孔口管上（钻下垂孔时）或顶在夹持器42前端（钻上仰孔时）。

合上夹持器42上盖，从斜轴式变量马达39后端插入钻杆，将起下钻功能转换阀45手把置于下钻位置，向前推给进起拔油缸48手把，使钻杆穿过夹持器42，与粗径钻具接头连接在一起（手动或机动），然后装上夹持器42卡瓦。

搬动给进起拔油缸48手把，靠斜轴式变量马达39的往复移动将钻杆送入孔内，待钻杆尾端接近斜轴式变量马达39主轴后端时停止送入。

从斜轴式变量马达39后端插入第二根钻杆，人工对上丝扣，后退斜轴式变量马达39，并且正转（液压卡盘自动夹紧）拧紧钻杆，重复操作，送入第二根钻杆，以后依次反复，直到送完全部钻杆。

接上水龙头，开动泥浆泵47，向孔内送入冲洗液；待孔口见到返水后，将给进起拔油缸48手把拉向起拔位置，使钻孔马达装置后退到极限位置，夹持器42完全打开，处于打开状态；钻进过程中，转数和压力应根据工艺需要及时调整。

减小孔底压力，停止给进，然后停止回转，向前推夹持器功能转换阀46手把，夹持器42夹住钻具；退回斜轴式变量马达39；借助于给进，打开夹持器42，然后重新开始钻进。

减小孔底压力，停止给进和回转，向前推夹持器功能转换阀46手把；停供冲洗液，卸下水龙头；接上加尺钻杆，再接上水龙头，退回斜轴式变量马达39，打开夹持器42，即可开始钻进。

减小孔底压力，停止给进和回转，向前推夹持器功能转换阀46手把；将钻具提离孔底一定距离；停供冲洗液。

停钻，卸下水龙头；将起下钻功能转换阀45手把置于起钻位置，斜轴式变量马达39排量调到最大；扳动进给起拔油缸48手把，拉出钻杆，待欲卸的接头露出夹持器42距离250-300mm时停止，斜轴式变量马达39反转拧开钻杆即可；前移斜轴式变量马达39，使孔内钻具的尾端进入液压卡盘41，同时取下已卸开的钻杆；拉出下一根钻杆，循环往复操作，直到拔出孔内全部钻杆；最后取出粗径钻具。

Claims (2)

1.一种掘进巷道用防突履带钻机，其特征在于：包括机体平台（1）和位于其前方的升降平台（2），机体平台（1）下方设置有行走机构（3），机体平台（1）上方设置有操纵机构（4）、泥浆泵（47）、液压机构（5）、液压系统，机体平台（1）前端设置有固定座（6），固定座（6）与升降平台（2）之间设置有与两者连接的升降机构（7），机体平台（1）后端设置有支撑机构（8）；

行走机构（3）包括固定在机体平台（1）下方的前连接梁（9）和后连接梁（10），前连接梁（9）与后连接梁（10）之间固定有履带架（11），履带架（11）的前后两端设置有前链轮（12）和后链轮（13），前链轮（12）水平滑动于履带架（11）上，前链轮（12）和后链轮（13）之间绕有履带（14），后链轮（13）的轴心设置有与履带架（11）固定的减速器，减速器上连接有行走液压马达，前链轮（12）的转轴处连接有固定在履带架（11）上的涨紧油缸；

液压机构（5）包括设置有机体平台（1）上方的电机（18）、电机（18）的输出轴连接有液压泵（19），液压泵（19）上连接有油箱（20），油箱（20）的两侧设置有吸油过滤器（21）和回油过滤器（22），吸油过滤器（21）和回油过滤器（22）之间设有与两者相通的冷却器（23）；

升降机构（7）包括分别铰接在固定座（6）上、下端的弧形横梁（24）和支撑油缸（25），且支撑油缸（25）的另一端与弧形横梁（24）后侧中部铰接，弧形横梁（24）的前端与升降平台（2）铰接，弧形横梁（24）的后端铰接有调整油缸（26），弧形横梁（24）的前侧中部固定有辅助固定座（27），辅助固定座（27）上铰接有连杆Ⅰ（28），升降平台（2）的后端固定有角度调节杆（29），角度调节杆（29）的上端铰接有连杆Ⅱ（30），连杆Ⅰ（28）的两端分别与连杆Ⅱ（30）和调整油缸（26）的另一端铰接；

支撑机构（8）包括与机体平台（1）固定的支护油缸（31），支护油缸（31）的上端固定有支护加长杆（32），支护加长杆（32）的上端固定有支护连接头（33），支护油缸（31）的下端固定有位于机体平台（1）下方的支护板（34）；

升降平台（2）上固定有油缸固定座（35），油缸固定座（35）上固定有摆动油缸（36），摆动油缸（36）上方连接有推进平台（37），推进平台（37）上设置有滑动于其上的拖板（38），拖板（38）上从后至前依次设置有斜轴式变量马达（39）、减速器（40）、液压卡盘（41），推进平台（37）的前端固定有夹持器（42）。

2.根据权利要求1所述的掘进巷道用防突履带钻机，其特征在于：液压系统包括起下钻功能转换阀（45）、夹持器功能转换阀（46）及与液压泵（19）连通的若干主换向阀（44），每一个主换向阀（44）的两输出端分别连接行走液压马达、涨紧油缸、支撑油缸（25）、调整油缸（26）、摆动油缸（36）、支护油缸（31）、泥浆泵（47）、斜轴式变量马达（39）、用于控制斜轴式变量马达（39）移动的进给起拔油缸（48）的两输入端，斜轴式变量马达（39）两输入端之间串接有单向阀Ⅰ（49）和单向阀Ⅱ（17），单向阀Ⅰ（49）和单向阀Ⅱ（17）之间设置有与两者连通的单向管（15），单向管（15）的末端串接有液控单向阀（16）和节流阀（43），进给起拔油缸（48）的两输入端与起下钻功能转换阀（45）的两输入端连通，起下钻功能转换阀（45）的两输出端分别与液控单向阀（16）、液压卡盘（41）的输入端连通，起下钻功能转换阀（45）与液压卡盘（41）之间设置有与两者连通的单向阀Ⅲ（54）、单向管（15）及夹持器功能转换阀（46），且与单向阀Ⅲ（54）、夹持器功能转换阀（46）的输入端连接，夹持器功能转换阀（46）的另一输入端与单向管（15）连通，夹持器功能转换阀（46）的输出端与夹持器（42）的输入端连通，夹持器（42）的另一输入端与斜轴式变量马达（39）的输入端连通。