CN103670402A - 一种煤矿钻割一体机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿钻割一体机，包含机体、动力机构和液压控制系统，动力机构安装在机体的上端，液压控制系统安装在机体的前端附近，机体的两侧安装有行走装置，该机体的前后两端安装有支撑装置，伸缩臂安装在机体的前端，并通过液压件控制伸缩臂的运动方向，钻机及水射流割缝装置固定在伸缩臂的前端。本发明在钻机及水射流割缝装置的钻进过程中可以根据要求将插入的钻机及水射流割缝装置切换成高压磨料射流切缝动作，从而实现边钻孔边割缝目的，区别与以往的钻孔完成后再专门进行割缝作业，并在显著提高工作效率的同时，还可以有效避免塌孔等现象所造成的钻机及水射流割缝装置的割缝水刀无法探入孔内从而无法割缝的问题。

Description

一种煤矿钻割一体机

技术领域

本发明涉及煤矿开采机械制造领域，具体涉及一种煤矿钻割一体机。

背景技术

煤与瓦斯突出是煤矿开采过程中的严重自然灾害之一，它是采掘工作面周围煤岩体快速破碎、伴随煤岩向巷道抛出或移动、并大量涌出瓦斯的一种极其复杂的动力现象，会造成人员伤亡和井巷机电设备被毁，破坏矿井通风系统，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故。煤与瓦斯突出因其发生原因复杂，影响因素众多，突发性和破坏性极强而成为矿山安全领域中的重大研究课题之一。

近年来，随着开采深度的增加，一些低瓦斯矿井或高瓦斯矿井逐步成为突出矿井，突出次数日渐增多，造成的灾害也日益严重。由于防突措施工序复杂，使得煤巷掘进速度缓慢，造成采掘比例严重失调。目前，大多数严重突出矿井的煤层巷道掘进速度大都在30～40m/月。根据对发生突出的作业地点统计，突出多数发生在煤巷掘进工作面，占所有突出次数的66.2％，煤巷掘进过程中频繁的突出成为危及职工生命安全的主要原因；同时现有掘进防突措施工序复杂，掘进速度缓慢，造成采掘比例严重失调。

以豫西为例，其“三软”不稳定煤层可以说是国内“三软”煤层开采的代表，其开采情况十分复杂。根据河南省煤研所对缓倾斜煤层顶底板分类的研究，全省开采的二分之一的煤层，除豫北地区外，基本上属于“三软”煤层，以豫西较为突出。

为解决“三软”煤层的上述问题，国内的很多科研院所和生产单位都进行了大量的实验研究和探索，得出了一些有效防突的方法。

近年来，高压水射流割缝技术显示出良好的发展势头。水力割缝技术既可以增大透气性和提高煤(岩)层瓦斯排放能力，又可以起到防突的作用。

现行的办法都是通过高压磨料射流在煤层中切缝，增加煤的暴露面积和突出煤层的透气性系数，降低瓦斯压力，促使地应力重新分布，但是在实际应用中，高压水射流割缝技术一般需要先由钻机打出孔，然后由高压水射流设备进行割缝，在工艺过程中需要多次移动钻具和割缝设备，且钻孔后割缝时可能出现孔已损坏无法割缝等问题。以上问题造成施工辅助时间过长，进度慢，效率低，成为影响掘进速度的重要因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿钻割一体机，通过将钻机和割缝设备合二为一，集成为一个整体的办法，使钻孔和割缝工作能够在在同一个钻孔周期内完成，有效的缩短施工时间，改善瓦斯治理效果、大大的提高了掘进速度。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：它包含机体、动力机构和液压控制系统，动力机构安装在机体的上端，液压控制系统安装在机体的前端附近，机体的两侧安装有行走装置，该机体的前后两端安装有支撑装置，伸缩臂安装在机体的前端，并通过液压件控制伸缩臂的运动方向，钻机及水射流割缝装置固定在伸缩臂的前端。

所述的钻机及水射流割缝装置包含回转装置、密封装置、防突钻杆和割缝水刀；回转装置固定在固定板上，其一端与防突钻杆连接，该固定板固定在伸缩臂上，密封装置设置在防突钻杆的中部，其下端与固定板固定，该防突钻杆通过夹持装置固定在固定板的前端，其前端联接有割缝水刀，割缝水刀的前端安装有钻头；所述的防突钻杆包含外管和内管，外管套在内管的外面，之间通过定位架定位，该外管的前端设有螺纹，其后端设有与前端相配合的螺纹，所述内管的前端向前延伸出一个凸出外管顶端的凸出部，该凸出部的外径小于内管的外径，并在其表面上设有凹槽，凹槽上套有密封件，所述内管的后端设有与前端相配合的凹口；所述防突钻杆整体分段，段与段之间相互旋接，且旋接后内管内管和外管在一个相对位置上处于彼此不能相对转动和轴向移动的连接状态。

由于采用了以上结构，本发明具有以下有益效果：

1、区别与以往的钻孔完成后再专门进行割缝作业，在钻机及水射流割缝装置的钻进过程中可以根据要求将插入的钻机及水射流割缝装置切换成高压磨料射流切缝动作，从而实现边钻孔边割缝目的；2、在显著提高工作效率的同时，还可以有效避免塌孔等现象所造成的钻机及水射流割缝装置的割缝水刀部分无法探入孔内从而无法割缝的问题，改善防突效果；3、钻孔和高压磨料射流割缝功能由同一套钻具实现，无需更换钻杆，节约大量的辅助工时，提高工作效率；4、与以往钻孔设备相比，移位速度快。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中钻机及水射流割缝装置的外部结构示意图；

图3为本发明中钻机及水射流割缝装置的防突钻杆部分的纵向剖面结构示意图。

附图标记：履带1、动力机构2、液压控制系统3、支撑装置4、伸缩臂5、钻机及水射流割缝装置6、回转装置6-1、密封装置6-2、防突钻杆6-3、固定板6-4、割缝水刀6-5、钻头6-6、密封件6-7、密封件6-7、螺纹6-8、外管6-9、定位架6-10、内管6-11。

具体实施方式

参看图1，本具体实施方式是采用以下技术方案：它包含机体、动力机构2和液压控制系统3，动力机构2安装在机体的上端，液压控制系统3安装在机体的前端附近，机体的两侧安装有行走装置，该机体的前后两端安装有支撑装置4，伸缩臂5安装在机体的前端，并通过液压件控制伸缩臂5的运动方向，钻机及水射流割缝装置6固定在伸缩臂5的前端，在钻机及水射流割缝装置6的钻进过程中可以根据要求将插入的钻机及水射流割缝装置6切换成高压磨料射流切缝动作，从而实现边钻孔边割缝目的，区别与以往的钻孔完成后再专门进行割缝作业，并在显著提高工作效率的同时，还可以有效避免塌孔等现象所造成的钻机及水射流割缝装置6的割缝水刀无法探入孔内从而无法割缝的问题，改善防突效果，且钻孔和高压磨料射流割缝功能由同一套钻具实现，无需更换钻杆，节约大量的辅助工时，提高工作效率。

所述的机体，是在原有的掘进机的基础上进行改进，并将液压油箱安装在机体内，使其与机体融为一体，且液压油箱钢板可兼作机架，有效减小了整机的外形尺寸，同时加大了油箱的散热面积。

所述的动力机构2为液压驱动机构，并由电机带动液压泵输出压力油给各动作油缸或马达提供能源。由于且液压驱动机构具有功率质量比大，结构紧凑，布置灵活、控制方便等特点，使得钻机及水射流割缝装置6在工作时有足够的灵活性。

在改造为钻割一体机后，其控制功能变化很大，由于增加了支撑装置4和钻机等设备，原有的液压控制系统的布局等设计也与新设备的要求相差较大。所述的液压控制系统3将与原有的以控制掘钻机及水射流割缝装置的工作而设计的液压控制系统进行替换。

所述的行走装置为履带1，该履带1为独立驱动的双边履带，并采用低速液压马达驱动，具有接地比压低、附着力强、驱动力大、地面适应性强等诸多优点，可以较好地适应煤矿井下作业环境。

所述的支撑装置4能够有效的解决工作中经常出现的机体后退现象和机体被反作用力抬起等不稳定问题和安全隐患。由于支撑装置4分布于车体的前部和后部，加大了支撑面积。可以有效增加水平方向的支撑力，避免整车后退，同时，由于加大了支撑面积，有效改善了工作时整车的稳定性。

所述的伸缩臂5替换掉原有与水射流割缝装置相配合的掘进机的伸缩臂，由于新增的钻机绕原伸缩臂的轴线左右摆动动作难以实现，而原水射流割缝装置所用液压马达转速较高，低速运行困难；且原伸缩臂设计尺寸在增加钻机时刚度不够，所以原伸缩臂与钻机及水射流割缝装置6之间的配合很难协调。

参看图2-3，所述的钻机及水射流割缝装置6包含密封装置6-1、回转装置6-2、防突钻杆6-3和割缝水刀6-5；回转装置6-2固定在固定板6-4上，该固定板6-4固定在伸缩臂5上，防突钻杆6-3的后端与密封装置6-1固定，其中部穿过回转装置6-2和固定在固定板6-4上的夹持装置，其前端连接有割缝水刀6-5，割缝水刀6-5的前端安装有钻头6-6，所述密封装置6-1与压缩空气源管和高压磨料水管联接；所述的防突钻杆6-3包含外管6-9和内管6-11，外管6-9套在内管6-11的外面，之间通过定位架6-10定位，该外管6-9的前端设有螺纹6-8，其后端设有与前端相配合的螺纹，所述内管6-11的前端向前延伸出一个凸出外管6-9顶端的凸出部，该凸出部的外径小于内管6-11的外径，并在其表面上设有凹槽，凹槽上套有密封件6-7，所述内管6-11的后端设有与前端相配合的凹口；所述防突钻杆6-3整体分段，段与段之间相互旋接，且旋接后内管内管6-11和外管6-9在一个相对位置上处于彼此不能相对转动和轴向移动的连接状态。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种煤矿钻割一体机，其特征在于它包含机体、动力机构(2)和液压控制系统(3)，动力机构(2)安装在机体的上端，液压控制系统(3)安装在机体的前端附近，机体的两侧安装有行走装置，该机体的前后两端安装有支撑装置(4)，伸缩臂(5)安装在机体的前端，并通过液压件控制伸缩臂(5)的运动方向，钻机及水射流割缝装置(6)固定在伸缩臂(5)的前端。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿钻割一体机，其特征在于所述的行走装置为履带(1)，该履带(1)为独立驱动的双边履带，并采用低速液压马达驱动。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿钻割一体机，其特征在于所述的钻机及水射流割缝装置(6)包含密封装置(6-1)、回转装置(6-2)、防突钻杆(6-3)和割缝水刀(6-5)；回转装置(6-2)固定在固定板(6-4)上，该固定板(6-4)固定在伸缩臂(5)上，防突钻杆(6-3)的后端与密封装置(6-1)固定，其中部穿过回转装置(6-2)和固定在固定板(6-4)上的夹持装置，其前端连接有割缝水刀(6-5)，割缝水刀(6-5)的前端安装有钻头(6-6)，所述密封装置(6-1)与压缩空气源管和高压磨料水管联接；所述的防突钻杆(6-3)包含外管(6-9)和内管(6-11)，外管(6-9)套在内管(6-11)的外面，之间通过定位架(6-10)定位，该外管(6-9)的前端设有螺纹(6-8)，其后端设有与前端相配合的螺纹，所述内管(6-11)的前端向前延伸出一个凸出外管(6-9)顶端的凸出部，该凸出部的外径小于内管(6-11)的外径，并在其表面上设有凹槽，凹槽上套有密封件(6-7)，所述内管(6-11)的后端设有与前端相配合的凹口；所述防突钻杆(6-3)整体分段，段与段之间相互旋接，且旋接后内管内管(6-11)和外管(6-9)在一个相对位置上处于彼此不能相对转动和轴向移动的连接状态。

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