CN103899246B - 排孔开槽机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种排孔开槽机，包括钻机平台，钻机平台包括平台底盘，平台底盘上设有竖向导轨，竖向导轨上设有水平导轨，水平导轨上设有平台上盘，平台上盘上设有多头钻进装置，多头钻进装置包括多根钻杆，每根钻杆上分别设有驱动部、夹持导向装置和钻头。还包括钻进防偏装置、走轮、定位千斤顶等。能对大埋深巷道进行高效率的开槽卸压，有效地将巷道围岩压力转移到围岩深部，提高围岩自稳能力，降低巷道稳定所需的支护反力，降低支护成本。

Description

排孔开槽机
技术领域
本发明涉及一种煤矿巷道围岩维护设备，尤其涉及一种排孔开槽机。
背景技术
随着煤炭开采深度的增加，巷道围岩原始地应力增大。巷道开挖后，巷道围岩应力重新分布，巷道围岩产生的变形大大增加。中硬及中硬以上围岩条件下的巷道也呈现出软岩巷道的大变形特性。开槽卸压是一种可有效地释放巷道围岩压力的工程技术，是一种将巷道围岩压力转移到巷道围岩深部的巷道稳定性控制技术。
目前，尚没有能够进行巷道围岩深槽(例如大于2m)卸压的专用开槽设备或机械。仅有浅槽(例如小于2m)卸压的非标准开挖技术。所以，目前矿井没有深槽开挖的专用设备，不能有效地将巷道围岩压力转移到围岩深部。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够进行巷道围岩深槽(大于2m)窄缝(宽度小于100mm)高效开槽的排孔开槽机。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的排孔开槽机，包括钻机平台，所述钻机平台包括平台底盘，所述平台底盘上设有竖向导轨，所述竖向导轨上设有水平导轨，所述水平导轨上设有平台上盘，所述平台上盘上设有多头钻进装置，所述多头钻进装置包括多根相互平行的钻杆，每根钻杆上分别设有驱动部、夹持导向装置和钻头，多根相互平行的钻杆一同钻进。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的排孔开槽机，由于包括钻机平台，所述钻机平台包括平台底盘，所述平台底盘上设有竖向导轨，所述竖向导轨上设有水平导轨，所述水平导轨上设有平台上盘，所述平台上盘上设有多头钻进装置，所述多头钻进装置包括多根相互平行的钻杆，每根钻杆上分别设有驱动部、夹持导向装置和钻头，多根相互平行的钻杆一同钻进，能对大埋深煤矿巷道进行高效率的开槽卸压，有效地将巷道围岩压力转移到围岩深部，提高围岩自稳能力，降低巷道稳定所需的支护反力，降低支护成本。
附图说明
图1为本发明实施例中多头钻进装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例中多头钻进装置(3钻头型)可平移的钻机平台立体示意图；图3a为本发明实施例中半月形弧板防偏装置的结构示意图；
图3b为本发明实施例中半月形弧板防偏装置的工作原理图；
图3c为本发明实施例一的钻杆同轴防偏装置的结构示意图；
图3d为本发明实施例一的钻杆同轴防偏装置的工作原理图；
图3e为本发明实施例二的钻杆同轴防偏装置的结构示意图；
图3f为本发明实施例二的钻杆同轴防偏装置的工作原理图；
图4a至图4h为本发明实施例中钻进工作循环示意图，其中：图4a、4c、4e、4g为断面视图，图4b、4d、4f、4h为平面视图；
图5为本发明实施例中钻孔布置断面视图；图6为本发明实施例中排孔开槽机的总体结构示意图。
图中：
1-驱动部，2-夹持导向装置，3-钻杆，4-钻头，5-定位千斤顶，6-平台底盘，7-竖向导轨，8-水平导轨，9-平台上盘，10-定位环，11-半月形弧板，12-钻进装置，13-防偏装置，14-围岩，15-约束轴承，16-挡位轴承，17-平台上盘；
①-首次钻进平台位置②-第二次钻进时平台位置③-第三次钻进时平台位置④-第三次钻进时平台位置⑤-新打钻孔⑥-已打好的钻孔。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的排孔开槽机，其较佳的具体实施方式是：
包括钻机平台，所述钻机平台包括平台底盘，所述平台底盘上设有竖向导轨，所述竖向导轨上设有水平导轨，所述水平导轨上设有平台上盘，所述平台上盘上设有多头钻进装置，所述多头钻进装置包括多根相互平行的钻杆，每根钻杆上分别设有驱动部、夹持导向装置和钻头，多根相互平行的钻杆一同钻进。
所述平台底盘上设有四根竖向导轨，前部的两根竖向导轨上设有前水平导轨，后部的两根竖向导轨上设有后水平导轨，所述前水平导轨和后水平导轨上分别设有前平台上盘和后平台上盘，所述夹持导向装置和驱动部分别设于所述前平台上盘和后平台上盘上。
还包括钻进防偏装置，所述钻进防偏装置紧靠所述钻杆并紧近要钻进的新钻孔位置。
所述钻进防偏装置包括半月形弧板，所述半月形弧板的长度等于钻孔的深度，所述半月形弧板的背面设有定位环，所述半月形弧板的弧面靠在所述钻头上。
所述钻进防偏装置包括连接杆，所述连接杆上设有约束轴承和挡位轴承，所述约束轴承和挡位轴承紧靠所述钻杆。
所述平台底盘的底部设有履带行走装置。
所述平台底盘的侧部和后部分别设有定位千斤顶。
所述的钻机平台能够在前水平导轨和后水平导轨上沿巷道的长轴方向平移，钻机平台平移时，不用移动排孔开槽机整体。
本发明的排孔开槽机，能对大埋深煤矿巷道进行高效率的开槽卸压，有效地将巷道围岩压力转移到围岩深部，提高围岩自稳能力，降低巷道稳定所需的支护反力，降低支护成本。
本发明的排孔开槽机包括四个部分：多头钻进装置、多头钻进装置可平移的钻机平台、钻进防偏装置、开槽机整体移位装置。
多头钻进装置：钻进装置具有两个以上的平行钻进打孔装置，每次钻进可在巷道壁钻出两个以上平行的钻孔。
多头钻进装置可平移的钻机平台：在开槽机整体固定后，“多头钻进装置”可在钻机平台上沿巷道长轴方向平移，正常施工期间，“多头钻进装置”每次平移一个“钻孔中心距d”的距离。
钻进防偏装置：紧靠着已打好的钻孔，再钻进新的钻孔时，新打钻孔易发生偏斜。钻进防偏装置是一种可防止钻孔偏斜的约束装置。
开槽机整体移位装置：是开槽机整体沿巷道长轴方向，在巷道地坪上移动的移位装置。正常施工期间，“开槽机整体”每次移动的距离L1＝“钻孔中心距d”×钻头个数nד多头钻进装置”平移次数m。钻孔布置断面如图5所示。
使用本发明的排孔开槽机，具有两大优势：其一，能大幅度提高钻孔施工效率，其二，能够使“开槽卸压”的卸压槽达到较大深度(例如3m—10m)。
使用本发明的排孔开槽机，能够在巷道围岩中打出一排沿巷道长轴方向排列的相连钻孔，在巷道围岩中形成一个具有较大深度的“卸压槽”，从而使巷道围岩有效卸压，即将巷道围岩压力转移到围岩深部。提高巷道的围岩稳定性，降低支护成本。
具体实施例：
排孔开槽机包括四个部分：多头钻进装置、钻进装置可平移的钻机平台、钻进防偏装置、开槽机整体移位装置。
1、多头钻进装置：
如图1所示，钻进装置由两个以上(一般为3到5个)的钻杆与钻头组成，钻杆驱动部交错排列，使钻机结构更加紧凑。两个以上的钻杆驱动部固定在同一个平台上。两个以上的钻杆钻头钻进工作过程中，同进同退，每次钻进可在巷道壁钻出两个以上的相互平行的钻孔，一般为3到5个。
2、多头钻进装置可平移的钻机平台：
如图2所示，钻机平台包括定位千斤顶、平台底盘、平台上盘、竖向导轨和水平导轨等。钻进装置固定在平台上盘。
平移的目的与功能：为实现钻机整体一次固定后，在原位打出一排沿巷道长轴方向排列的相连钻孔。“多头钻进装置”随着平台上盘可在水平导轨上沿巷道长轴方向平移，每次平移距离为d(d小于钻头直径R)。
定位千斤顶可固定钻机位置，防止工作过程钻机发生偏斜或移位。
平台上盘可在水平导轨上沿巷道长轴方向平移，实现平台上的“多头钻进装置”沿巷道长轴方向的平移。正常施工状态下，“多头钻进装置”每次平移一个“钻孔中心距d”的距离
3、钻进防偏装置：
如图3a至图3f所示，紧靠已打钻孔打新孔时，防偏装置是一种可防止钻孔偏斜的约束装置，防偏设计包括两种类型：半月形弧板防偏装置和钻杆同轴防偏装置。半弧形防偏装置包括定位环和半月形弧板。钻杆同轴防偏装置包括约束轴承、挡位轴承以及连接杆等。
紧靠已打钻孔打新孔前，将半月形弧板防偏装置安装到紧靠的已打好的钻孔中或将钻杆同轴防偏装置安装到钻杆上，然后钻进，即可防止新打钻孔偏斜。钻进工作循环如图4所示。
4、排孔开槽机工作过程：
开槽机总体结构如图6所示。
第一步，排孔开槽机移动到工作位置，将开槽机整体的定位千斤顶顶部升起，顶住巷道围岩，完成开槽机整体定位。
第二步，调整钻机平台上盘在两侧的竖向导轨上的高度，校正钻进角度后即可开机钻进。多头钻进装置(两个以上，一般为3-5个钻头)同时钻进。完成第一次钻孔后，巷道围岩产生两个以上的平行的钻孔。而后将钻杆退出。
第三步，在已打好的钻孔中，安装防偏装置。将钻机平台上盘在水平导轨上的位置沿巷道轴向前平移距离d(d小于钻头直径R)。开机钻进，完成二次钻孔。
以这种方式循环钻进，直至在巷道围岩中打出一排沿巷道长轴方向排列的相连钻孔。在巷道围岩中形成一个具有较大深度的“卸压槽”，一个开槽工作循环结束。
降下定位千斤顶顶部，将平台底部轮子松开，移动钻机到下一个开槽位置，循环进行以上步骤，即可完成开槽。
本发明能够对大埋深煤矿巷道进行高效率开槽卸压，有效地将巷道围岩压力转移到围岩深部，提高围岩自稳能力，降低巷道稳定所需的支护反力，降低支护成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种排孔开槽机，其特征在于，包括钻机平台，所述钻机平台包括平台底盘，所述平台底盘上设有竖向导轨，所述竖向导轨上设有水平导轨，所述水平导轨上设有平台上盘，所述平台上盘上设有多头钻进装置，所述多头钻进装置包括多根相互平行的钻杆，每根钻杆上分别设有驱动部、夹持导向装置和钻头，多根相互平行的钻杆一同钻进。
2.根据权利要求1所述的排孔开槽机，其特征在于，所述平台底盘上设有四根竖向导轨，前部的两根竖向导轨上设有前水平导轨，后部的两根竖向导轨上设有后水平导轨，所述前水平导轨和后水平导轨上分别设有前平台上盘和后平台上盘，所述夹持导向装置和驱动部分别设于所述前平台上盘和后平台上盘上。
3.根据权利要求2所述的排孔开槽机，其特征在于，还包括钻进防偏装置，所述钻进防偏装置紧靠所述钻杆并紧近要钻进的新钻孔位置。
4.根据权利要求3所述的排孔开槽机，其特征在于，所述钻进防偏装置包括半月形弧板，所述半月形弧板的长度等于钻孔的深度，所述半月形弧板的背面设有定位环，所述半月形弧板的弧面靠在所述钻头上。
5.根据权利要求3所述的排孔开槽机，其特征在于，所述钻进防偏装置包括连接杆，所述连接杆上设有约束轴承和挡位轴承，所述约束轴承和挡位轴承紧靠所述钻杆。
6.根据权利要求1至5任一项所述的排孔开槽机，其特征在于，所述平台底盘的底部设有履带行走装置。
7.根据权利要求6所述的排孔开槽机，其特征在于，所述平台底盘的侧部和后部分别设有定位千斤顶。
8.根据权利要求1或2所述的排孔开槽机，其特征在于，所述的钻机平台能够在前水平导轨和后水平导轨上沿巷道的长轴方向平移，钻机平台平移时，不用移动排孔开槽机整体。
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