CN103541731B - 可自动装卸钻杆组的采煤系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自动装卸钻杆组的采煤系统，包括螺旋钻式采煤机和钻杆组自动装卸平台，钻杆组自动装卸平台包括底板、滑台、侧滑驱动装置和钻杆组定位组件，底板固定安装于螺旋钻式采煤机的主机机架，滑台单自由度滑动连接于底板并通过所述侧滑驱动装置驱动往复滑动，钻杆组定位组件安装于滑台，将钻杆组放置于本发明的钻杆组自动装卸平台上定位后，能通过滑台送至螺旋钻式采煤机的主机主轴和已接钻杆组之间，控制主机推进便能完成钻杆组的装接，装接后滑台能退回原位置，进行下一组钻杆组的安装，逆向执行便可实现钻杆组的拆卸，能降低工人劳动强度，同时能对钻杆组进行精确的定位，使钻杆装卸过程顺利进行，节约时耗，提高煤层开采效率。

Description

可自动装卸钻杆组的采煤系统

技术领域

本发明涉及一种采煤系统，尤其涉及一种可自动装卸钻杆组的采煤系统。

背景技术

我国是煤炭产量和消费量较大的国家，随着经济的增长，煤炭的需求量也在不断上升。根据我国煤层厚度划分,厚度18～113m属于薄煤层,小于18m属于极薄煤层，我国薄与极薄煤层储量大，仅国有煤矿薄煤层储量比重就占20％左右，地方煤矿薄煤层储量比重更大，且分布广泛，局部集中，随着中厚煤层储量的日益减少，薄与极薄煤层的开采格外重要，但由于薄与极薄煤层开采作业空间小，工作条件恶劣，掘进率高，回采效率低，因此对采掘设备和技术的依赖较大。螺旋钻式采煤机是一种能够开采薄与极薄煤层、提高煤炭资源回收率的采煤设备，能够实现无人工作面开采，改善工人的工作环境，但现有技术中，螺旋钻式采煤机普遍采用单轨吊夹持、人工定位的方式装卸钻杆，不仅工人劳动强度大，钻杆定位困难，而且极大的限制了采煤效率，造成薄与极薄煤层开采缓慢，单位时间内产量低的问题。

因此，为解决上述问题，需要一种可自动装卸钻杆组的采煤系统，以降低工人劳动强度，同时对钻杆组进行精确的定位，使钻杆装卸过程顺利进行，节约时耗，提高煤层开采效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种可自动装卸钻杆组的采煤系统，能够降低工人劳动强度，同时对钻杆组进行精确的定位，使钻杆装卸过程顺利进行，节约时耗，提高煤层开采效率。

本发明的可自动装卸钻杆组的采煤系统，包括螺旋钻式采煤机和钻杆组自动装卸平台；所述钻杆组自动装卸平台包括底板、滑台、侧滑驱动装置和钻杆 组定位组件；所述底板固定安装于螺旋钻式采煤机的主机机架；所述滑台单自由度滑动连接于底板并通过所述侧滑驱动装置驱动往复滑动；所述钻杆组定位组件安装于滑台；

进一步，所述钻杆组定位组件包括定位部分和驱动部分；所述驱动部分连接于定位部分与滑台之间；所述定位部分由驱动部分驱动对钻杆组进行定位和退出定位；

进一步，所述定位部分包括前支撑板和后支撑板；所述前支撑板的边部设有用于对钻杆组前端进行支撑定位的前定位槽；所述后支撑板的边部设有用于对钻杆组后端进行支撑定位的后定位槽；

进一步，所述驱动部分包括能够输出位移量的前驱动装置和后驱动装置；所述前驱动装置连接于前支撑板与滑台之间；所述后驱动装置连接于后支撑板与滑台之间；

进一步，所述前支撑板、前驱动装置与滑台三者之间以及后支撑板、后驱动装置与滑台三者之间均两两铰接形成平面连杆机构同时它们的铰轴均与滑台台面平行并与钻杆组定位轴线垂直；

进一步，所述侧滑驱动装置、前驱动装置和后驱动装置均为油缸；所述前定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的前钻杆槽和前风筒槽；所述后定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的后钻杆槽和后风筒槽；所述前钻杆槽和后钻杆槽的槽壁上均设有用于对相应钻杆进行周向定位的楔形槽；所述前风筒槽和后风筒槽的槽壁上均设有用于对相应风筒进行周向定位的风筒周向定位槽；

进一步，所述底板上沿滑台滑动方向设有导向杆；所述滑台上固定有与导向杆单自由度滑动配合的滑套；所述底板上还设有用于支撑滑台并且与滑台滚动配合的滚轮组和用于至少限定滑台滑进极限位置的挡块；

进一步，所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括激光定位组件；所述激光定位组件包括用于沿垂直于钻杆轴线的方向向螺旋钻式采煤机发射激光束并且可接收激光束的激光发射接收装置和固定于所述螺旋钻式采煤机的用于接收 激光束并进行反射的激光接收反射装置；

进一步，所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括钻杆组运送组件；所述钻杆组运送组件包括人字形轨道、运送小车和龙门吊；所述人字形轨道的单轨端通至所述龙门吊，人字形轨道的双轨端通至钻杆组堆放处；所述运送小车用于装载钻杆组并沿人字形轨道移动；所述龙门吊用于将运送小车上的钻杆组吊装至钻杆组自动装卸平台；

进一步，所述螺旋钻式采煤机的各个钻杆与各钻头之间通过一个同步减速器传动连接。

本发明的有益效果是：将由钻杆和风筒组合构成的钻杆组放置于本发明的钻杆组自动装卸平台上定位后，能通过滑台送至螺旋钻式采煤机的主机主轴和已接钻杆组之间，控制主机推进便能完成钻杆组的装接，装接后滑台能退回原位置，进行下一组钻杆组的安装，逆向执行便可实现钻杆组的拆卸，可取代人工装卸，降低工人劳动强度，同时能对钻杆组进行精确的定位，使钻杆装卸过程顺利进行，节约时耗，提高煤层开采效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为钻杆组自动装卸平台安装于螺旋钻式采煤机的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3的A-A剖视图。

具体实施方式

图1为本发明的结构示意图，图2为图1的俯视图，图3为钻杆组自动装卸平台安装于螺旋钻式采煤机的结构示意图，图4为图3的俯视图，图5为图3的A-A剖视图，如图所示：本实施例的可自动装卸钻杆组的采煤系统，包括螺旋钻式采煤机和钻杆组自动装卸平台；所述钻杆组自动装卸平台包括底板1、滑台2、侧滑驱动装置3和钻杆组定位组件；所述底板1固定安装于螺旋钻式 采煤机的主机机架4；所述滑台2单自由度滑动连接于底板1并通过所述侧滑驱动装置3驱动往复滑动；所述钻杆组定位组件安装于滑台2；螺旋钻式采煤机包括主机、钻具、操作台、液压系统和驱动系统，主机和钻具是机组的核心部分，主机包括机架4、调斜机构5、工作机构、前减速器和支撑机构6；工作机构包括电动机（或者液压马达7）和主轴减速器8；钻具包括钻杆9、风筒10和钻头11；主轴减速器8传动连接于电动机（或者液压马达7）与钻杆9之间；前减速器传动连接于钻杆9与钻头11之间；螺旋钻式采煤机机组在巷道内组装后，调整好钻机姿态，通过调整调斜机构5保证钻具轴线方向同煤层倾角一致，并通过支撑机构6将螺旋钻式采煤机横向支撑到巷道壁上，将机器固定；主轴上设置相位定位装置，使主轴的初始相位与钻杆组定位于钻杆组自动装卸平台的相位位置一致，通过现有技术中已有的钻具输送、定位装置安装好第一节钻杆和钻头，电动机（或者液压马达7）经主轴减速器8带动钻杆旋转，钻杆9通过前减速器驱动钻头11转动破煤，通过液压系统将工作机构向煤层方向推进，进行钻采；当一节钻杆全部钻进煤层后，通过驱动系统控制主轴在初始相位处停止运转并和钻杆9脱开，工作机构退回，通过钻杆组自动装卸平台自动装接钻杆组，然后再进行钻采；当钻至要求的煤层深度时，再通过钻杆组自动装卸平台逐节拆卸钻杆；利用现有的绞车拖动机组沿巷道将螺旋钻式采煤机向前移动一个采宽距离，对钻机进行定位，继续下一循环的开采；钻杆组自动装卸平台能随螺旋钻式采煤机主机机架4同步调斜，同时适应性设计钻杆组定位组件结构使钻杆组定位后轴线与螺旋钻式采煤机主轴轴线始终处于同一平面上，并且使钻杆组定位后轴线到滑台2滑面的垂直距离与主轴轴线到该面的垂直距离相等，为了避免钻杆组定位组件上用于对钻杆组进行定位的部分对滑台2复位构成干涉，可将钻杆组定位组件的至少用于对钻杆组进行定位的部分活动连接于滑台2并设置相应的驱动机构带动其运动，使钻杆组装接完后控制用于对钻杆组进行定位的部分退出对钻杆组的定位；也可将滑台2设计为升降台结构，将钻杆组定位组件固定安装于滑台2，完成钻杆组的装接后通过控制滑台2下降使钻杆组定位组件退出对钻杆组的定位，也能避免钻杆组定位组件对 滑台2复位构成干涉。

本实施例中，所述钻杆组定位组件包括定位部分和驱动部分；所述驱动部分连接于定位部分与滑台2之间；所述定位部分由驱动部分驱动对钻杆组进行定位和退出定位；退出定位是指退出对钻杆组的定位并且不对滑台2复位构成干涉；驱动部分是能够输出位移量或转角的设备或机构，如活塞缸、丝杠螺母副、电机或液压马达7等，通过驱动部分向定位部分输出位移量或转角控制定位部分升降或翻转，使定位部分上升或向上翻转后能够对钻杆组进行定位，下降或向下翻转后能够退出对钻杆组的定位，可对定位部分进行自动控制，为实现滑台2的往复滑动及钻杆组的自动装卸创造了条件。

本实施例中，所述定位部分包括前支撑板12和后支撑板13；所述前支撑板12的边部设有用于对钻杆组前端进行支撑定位的前定位槽；所述后支撑板13的边部设有用于对钻杆组后端进行支撑定位的后定位槽；前定位槽和后定位槽均对应钻杆和风筒设有与之相匹配的弧形槽；通过在板结构边部开槽对构成钻杆组的各个钻杆和风筒进行定位的结构较稳定，前支撑板12和后支撑板13结构简单，制造方便，用材少，重量轻，占用空间少，能适应螺旋钻式采煤机主轴下方狭小的空间，同时能够提供较强的支撑强度，抗变形稳定性好，承载能力强，使用性能好；本实施例中以装接钻杆组时与螺旋钻式采煤机主轴相对应的一侧为前，与已接钻杆相对应的一侧为后。

本实施例中，所述驱动部分包括能够输出位移量的前驱动装置14和后驱动装置15；所述前驱动装置14连接于前支撑板12与滑台2之间；所述后驱动装置15连接于后支撑板13与滑台2之间；前驱动装置14和后驱动装置15为活塞缸或丝杠螺母副，采用公知的液压控制系统或控制电路能实现前驱动装置14和后驱动装置15的自动控制，自动化程度高，工作过程稳定可靠。

本实施例中，所述前支撑板12、前驱动装置14与滑台2三者之间以及后支撑板13、后驱动装置15与滑台2三者之间均两两铰接形成平面连杆机构同时它们的铰轴均与滑台2台面平行并与钻杆组定位轴线垂直；钻杆组定位轴线是指前定位槽和后定位槽上与钻杆和风筒相匹配的弧形槽的轴线；过前驱动装 置14和后驱动装置15能控制相应的前支撑板12或后支撑板13沿它们各自与滑台2的铰轴翻转，控制前支撑板12和后支撑板13向下翻转便可较容易的实现退出定位，如图5所示将前支撑板12铰接于前驱动装置14的铰轴与前支撑板12铰接于滑台2的铰轴所在的平面与前支撑板12板面所在平面之间的夹角设计为钝角，使前驱动装置14能够呈卧式布置，同理也能使后驱动装置15呈卧式布置，可在竖直方向节省安装空间。

本实施例中，所述侧滑驱动装置3、前驱动装置14和后驱动装置15均为油缸，能适应于粉尘较大的恶劣环境下使用；所述前定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的前钻杆槽16和前风筒槽17；所述后定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的后钻杆槽18和后风筒槽19；所述前钻杆槽16和后钻杆槽18的槽壁上均设有用于对相应钻杆进行周向定位的楔形槽20；所述前风筒槽17和后风筒槽19的槽壁上均设有用于对相应风筒进行周向定位的风筒周向定位槽；钻杆和风筒外壁均设有相应的定位块，前支撑板12和后支撑板13均由前侧向下或向上翻转，所述楔形槽20和风筒周向定位槽设于相应的前钻杆槽16、后钻杆槽18或前风筒槽17、后风筒槽19的后侧面，在前支撑板12和后支撑板13翻转时不产生结构干涉，并且在一定仰角状态下工作时，能对钻杆和风筒进行轴向支撑，防止它们滑落。

本实施例中，所述底板1上沿滑台2滑动方向设有导向杆21；所述滑台2上固定有与导向杆21单自由度滑动配合的滑套22，能够提高滑台2滑动时的位置精度，进而保证钻杆组装卸时的定位精度，导向杆21对称设置两个，在对滑台2进行导向的同时还可作为滑台2的滑轨，当然为了避免滑台2与导向杆21之间因磨损而破坏它们之间的配合结构，可使滑台2与底板1的其他表面滑动配合；所述底板1上还设有用于支撑滑台2并且与滑台2滚动配合的滚轮组23和用于至少限定滑台2滑进极限位置的挡块24；滑动阻力小，磨损少，使用寿命久；滑进极限位置是指滑台2滑至螺旋钻式采煤机主轴下方的极限位置，能够对滑台2进行精确的限位，进而提高钻杆组装卸时的定位精度。

本实施例中，所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括激光定位组件；所 述激光定位组件包括用于沿垂直于钻杆轴线的方向向螺旋钻式采煤机发射激光束并且可接收激光束的激光发射接收装置25和固定于所述螺旋钻式采煤机的用于接收激光束并进行反射的激光接收反射装置26；钻机钻采完一个钻孔之后，需要移到下一钻孔位置继续开采，为防止钻具钻穿到已采完的相邻钻孔中，而导致瓦斯泄漏和钻采的煤不能有效输出，需对钻机移位后进行定位，保证相邻两钻孔的平行度，使得钻具不会钻到相邻孔中；本实施例能检测主机定位是否精确，通过在主机机架4上安装一套调整装置，通过激光检测后，调整装置调整角度，从而实现定位，保证螺旋钻式采煤机移位后与移位之钻具轴线平行；激光发射接收装置25和激光接收反射装置26可分别沿钻杆轴线方向并列设置两个，确保激光定位的精度。

本实施例中，所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括钻杆组运送组件；所述钻杆组运送组件包括人字形轨道27、运送小车28和龙门吊29；所述人字形轨道27的单轨端通至所述龙门吊29，人字形轨道27的双轨端通至钻杆组堆放处；所述运送小车28用于装载钻杆组并沿人字形轨道27移动；所述龙门吊29用于将运送小车28上的钻杆组吊装至钻杆组自动装卸平台；螺旋钻式采煤机在开采过程中，需不停的装接钻杆以达到需求的采深，由于钻杆较多，堆放距离较长，后续钻杆的搬运就成为影响钻采效率的主要因素，本实施例的轨道采用人字形设计，运送小车28装好钻杆组从一端进入，钻杆吊装完毕后，运送小车28从另一端退出，采用多辆运送小车28连续运送钻杆组，运送小车28在完成吊装后退出的过程中，另一辆运送小车28装好转杆组进入，如此可保证钻杆组能连续吊装至钻杆组自动装卸平台上，保证连续工作；为保证钻杆输送的效率，拟采用一个运送小车28装载三组钻杆组的形式，设计专用的轻质钻杆组存放架，可重叠三层，每层存放一组钻杆组。龙门吊29吊完一组钻杆组后，将上层存放架卸下，龙门吊29吊装第二层钻杆组，第三组钻组杆吊装完毕后，将存放架放回运送小车28，运送小车28退出装载下三组钻杆组。按此循环工作以保证钻杆组运送和装接的连续性。

本实施例中，所述螺旋钻式采煤机的各个钻杆与各钻头之间通过一个同步 减速器30传动连接；对于三钻头开采模式，现有技术方案，前减速器是通过两个减速器箱经过焊接固连在一起的，左侧钻头动力输入为左侧马达，而右侧马达负责中央钻头及右钻头，这种设计将导致载荷分布不均衡，是螺旋钻式采煤机钻偏的主要原因之一，本发明中每隔3-4根钻杆设置稳定器套筒，安装安全稳定器，同时采用同步减速器30作为前减速器，同步减速器30为二个动力输入，三或四个动力输出（根据钻头数量选择具有相应输出轴数的同步减速器30），使得螺旋钻式采煤机左右载荷均匀，从根本上消除钻偏的内在诱导因素。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：包括螺旋钻式采煤机和钻杆组自动装卸平台；所述钻杆组自动装卸平台包括底板、滑台、侧滑驱动装置和钻杆组定位组件；所述底板固定安装于螺旋钻式采煤机的主机机架；所述滑台单自由度滑动连接于底板并通过所述侧滑驱动装置驱动往复滑动；所述钻杆组定位组件安装于滑台；

所述钻杆组定位组件包括定位部分和驱动部分；所述驱动部分连接于定位部分与滑台之间；所述定位部分由驱动部分驱动对钻杆组进行定位和退出定位。

2.根据权利要求1所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述定位部分包括前支撑板和后支撑板；所述前支撑板的边部设有用于对钻杆组前端进行支撑定位的前定位槽；所述后支撑板的边部设有用于对钻杆组后端进行支撑定位的后定位槽。

3.根据权利要求2所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述驱动部分包括能够输出位移量的前驱动装置和后驱动装置；所述前驱动装置连接于前支撑板与滑台之间；所述后驱动装置连接于后支撑板与滑台之间。

4.根据权利要求3所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述前支撑板、前驱动装置与滑台三者之间以及后支撑板、后驱动装置与滑台三者之间均两两铰接形成平面连杆机构同时它们的铰轴均与滑台台面平行并与钻杆组定位轴线垂直。

5.根据权利要求4所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述侧滑驱动装置、前驱动装置和后驱动装置均为油缸；所述前定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的前钻杆槽和前风筒槽；所述后定位槽包括与钻杆组的钻杆和风筒一一对应设置的后钻杆槽和后风筒槽；所述前钻杆槽和后钻杆槽的槽壁上均设有用于对相应钻杆进行周向定位的楔形槽；所述前风筒槽和后风筒槽的槽壁上均设有用于对相应风筒进行周向定位的风筒周向定位槽。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述底板上沿滑台滑动方向设有导向杆；所述滑台上固定有与导向杆单自由度滑动配合的滑套；所述底板上还设有用于支撑滑台并且与滑台滚动配合的滚轮组和用于至少限定滑台滑进极限位置的挡块。

7.根据权利要求1-5任一权利要求所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括激光定位组件；所述激光定位组件包括用于沿垂直于钻杆轴线的方向向螺旋钻式采煤机发射激光束并且可接收激光束的激光发射接收装置和固定于所述螺旋钻式采煤机的用于接收激光束并进行反射的激光接收反射装置。

8.根据权利要求1-5任一权利要求所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述可自动装卸钻杆组的采煤系统还包括钻杆组运送组件；所述钻杆组运送组件包括人字形轨道、运送小车和龙门吊；所述人字形轨道的单轨端通至所述龙门吊，人字形轨道的双轨端通至钻杆组堆放处；所述运送小车用于装载钻杆组并沿人字形轨道移动；所述龙门吊用于将运送小车上的钻杆组吊装至钻杆组自动装卸平台。

9.根据权利要求1-5任一权利要求所述的可自动装卸钻杆组的采煤系统，其特征在于：所述螺旋钻式采煤机的各个钻杆与各钻头之间通过一个同步减速器传动连接。