CN106761398A - 煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钻机及施工方法，属于煤矿井下钻探技术领域，具体涉及一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法。包括：钻车和泵车，所述钻车包括：车体平台，通过液压旋转支撑设置于履带底盘上，其两侧对称设置可在下滑道移动装置的带动下向相反方向滑动、并可在各自旋转装置的带动下往相反方向转动的左主机总成和右主机总成。该钻机及施工方法机动性强、钻孔范围广、施工效率高。

Description

煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法

技术领域

本发明涉及一种钻机及施工方法，属于煤矿井下钻探技术领域，具体涉及一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法。

背景技术

目前我国大多数煤矿采用的超前探施工方法是用掘进机在巷道侧帮开拓一个钻场，然后用常规分体钻机进行施工。为全面地反映掘进迎头前方的地质情况，往往需要施工多个方位、角度不同的钻孔，这样就需反复移动、稳固钻机，并且受到钻孔角度及钻机能力的限制，每隔一段时间便需重新开拓钻场。采用这种工法的主要原因是钻机的只有一个给进机构，移动、稳固费时费力，施工效率低，短时间内无法完成正对掘进迎头的超前探钻孔施工，从而影响了掘进机正常的掘进速度，换而言之，常规分体钻机的无法满足煤矿巷道快速掘进的要求。

因此，本发明的设计者通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法，无需开拓钻场，机身窄，可绕到掘进机前方进行施工；具有两个给进机构，可同时施工两个钻孔；钻孔覆盖范围广，工艺适应性强，施工效率大幅提高的同时满足煤矿快速掘进的要求。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的需反复移动、稳固钻机，并且受到钻孔角度及钻机能力的限制，每隔一段时间便需重新开拓钻场的技术问题，提供了一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机及施工方法。该钻机及施工方法机动性强、钻孔范围广、施工效率高。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，包括：钻车和泵车，所述钻车包括：

车体平台，通过液压旋转支撑设置于履带底盘上，

其两侧对称设置可在下滑道移动装置的带动下向相反方向滑动、并可在各自旋转装置的带动下往相反方向转动的左主机总成和右主机总成。

优化的，上述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，还包括：对称设置于车体两侧并能够向巷道底板伸缩的车体稳固油缸；和/或分别设置于左主机总成和右主机总成上的可向巷道顶板伸缩的旋转平台稳固油缸。

优化的，上述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，所述左主机总成和右主机总成中的任意一个均包括：设置于车体平台上的下滑道移动装置；通过液压旋转支撑设置于下滑道移动装置上的调角装置。

所述调角装置包括：

底部支撑座，固定于液压旋转支撑上，其上固定有一动臂油缸；该动臂油缸的另一端铰接升降机构，所述升降机构的一端铰接于底部支撑座上；

调平机构，其底部一端铰接于升降机构上，另一端铰接于固定于底部支撑座上的调平油缸的活塞杆上。

优化的，上述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，调平机构上安装有主给进装置，所述主给进装置的上部从前至后依次同轴心设置有扶正器、夹持器、回转器，其下部前端通过前顶油缸与所述调平机构连接。

一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，包含以下步骤：

步骤①、到位。连接钻车与泵车之间的高压油管，掘进机常规检修时间内，操作钻车绕到掘进机前方进行钻孔施工。

步骤②、粗调。操纵钻车车体平台和履带底盘之间的液压旋转支撑使钻车车体平台旋转90°后，操作下滑道移动装置与调角装置之间的液压旋转支撑使左主机总成和右主机总成正对掘进迎头。

步骤③、稳固与精调。首先操作车体稳固油缸对车体进行稳固，其次操作左姿态调整操作台和右姿态调整操作台上的调平油缸、动臂油缸及下滑道移动装置内油缸，使主机达到要求的方位角及仰俯角，最后操作旋转平台稳固油缸顶到巷道顶板上，稳固整个钻车。

步骤④、钻进与提钻。采用回转钻进配合螺纹式螺旋钻杆的工艺方法，将回转器退至主给进装置后端，装上钻杆及钻头，通风或水后开始钻进。钻杆长度L≤1.5m，采用中间加杆的方式；到达指定深度后，后端提钻卸杆。

优化的，上述一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，钻机可同时施工两个不同高度、方位角与仰俯角的掘进迎头超前探钻孔。

优化的，上述一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，当一个主机施工完钻孔后，只需操作其对应的调角装置和下滑道移动装置的油缸，快速达到新孔的角度和距离要求，一次稳固便可施工多个钻孔。

因此，本发明具有如下优点：

1.钻机上备有两个给进机构，可同时施工两个超前探钻孔，减少移动、稳固机身的次数，缩短辅助时间；

2.钻机可完成方位角-45°～45°，仰俯角-90°～60°，水平开孔高度1.4m～2.8m的钻孔施工，且两回转器之间可实现0.5m～1.5m的移动距离，工艺适应性强、工人劳动强度低。

3.钻机给进行程1.7m，配合1.5m钻杆，并采用中间加杆，后端卸杆的方式，可进一步缩短夹卸钻杆的辅助时间。

附图说明

图1为钻机示意图；

图2为钻车主视图；

图3为钻车右视图

图4为钻车履带车体主视图；

图5为泵车示意图

图6为左主机总成主视图；

图7为调角装置示意图。

图中标号及符号说明：1-钻车，2-泵车，3-左主机总成，4-右主机总成，5-右主操作台，6-主辅助操作台，7-钻车履带车体，8-左主操作台，9-左姿态调整操作台，10-钻车行走操作台，11-右姿态调整操作台，12-车体稳固油缸，13-旋转平台稳固油缸，14-车体平台，15，29-液压旋转支撑，16-履带底盘，17-电磁起动器，18-防爆车灯，19-电机泵组，20-油箱，21-冷却器，22-泵车履带车体，23-泵车行走操作台，24-扶正器，25-夹持器，26-主给进装置，27-回转器，28-调角装置，30-下滑道移动装置，31-前顶油缸，32-调平机构，33-升降机构，34-调平油缸，35-旋转机构，36-动臂油缸。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1-1、图1-2所示，本发明由钻车1和泵车2两部分组成。

如图2～4所示，钻车包括左主机总成3、右主机总成4、左主操作台8、右主操作台5、左姿态调整操作台9、右姿态调整操作台11、主辅助操作台6、钻车行走操纵台10、钻车履带车体7和稳固装置。左主机总成3和右主机总成4的设置于钻车履带车体7的两侧，两者组成基本相同，只是旋转机构35左右对称设计。钻车履带车体7包括车体平台14及履带底盘16，车体平台14和履带底盘16之间通过液压旋转支撑15连接，通过螺栓固定。稳固装置包括车体稳固油缸12和旋转平台稳固油缸13。车体稳固油缸12设置于钻车履带车体7的四角，采用中间法兰固定。左主操作台8和右主操作台5固定于车体稳固油缸12的尾端法兰，并可根据需要进行旋转，提供给操作人员良好的视野和安全性保证。主辅助操作台6设置于钻车履带车体7中部，左姿态调整操作台9和右姿态调整操作台11对称布置于钻车履带车体7两侧，钻车行走操作台10设置于钻车履带车体7后部，并可旋转一定角度。

如图5所示，电磁起动器17，防爆车灯18，电机泵组19，油箱20，冷却器21，泵车行走操作台23固定于泵车履带车体22上。

如图6～7所示，左主机总成3包括下滑道移动装置30、调角装置28、主给进装置26、回转器27、夹持器25及扶正器24，下滑道移动装置30通过螺栓固定在钻车履带车体7上，移动距离为0.5m，从而可使两回转器的间隔在0.5m～1.5m之间；调角装置28与下滑道移动装置30之间通过液压旋转支撑29连接，通过螺栓固定，液压旋转支撑可使钻机的方位角范围达到-45°～+45°；调角装置28包括旋转机构35，升降机构33，调平机构32，动臂油缸36及调平油缸34，通过销轴连接，通过两油缸的作用，可使钻机的仰俯角为-90°～60°；主给进装置26采用油缸链条的给进方式，且可在调平机构上滑动，通过前顶油缸31的作用使主给进装置牢牢固定在巷道帮上，回转器27，夹持器25和扶正器24中心同轴设置于主给进装置26上。

本发明的钻机采用履带分体的形式且机身窄，掘进机检修时间内钻车可以绕到掘进机前方进行钻孔施工。到达位置后，无需返复移动机身，通过操纵钻车车体平台14和履带底盘16之间的液压旋转支撑15，可使钻车车体平台14旋转90°，左、右主机总成便可正对掘进迎头。然后操作车体稳固油缸12进行车体稳固。两主机总成在液压回路的设计上，相互独立，调角、打钻互不影响。通过操作左姿态调整操作台9和右姿态调整操作台11上的调平油缸34、动臂油缸36及下滑道移动装置30内油缸，使主机达到要求的方位角及仰俯角后，便可操作旋转平台稳固油缸13顶到巷道顶板上，稳固整个钻车。打钻施工只需操作左主操作台8和右主操作台5即可。施工时，采用回转钻进配合螺旋钻杆的工艺方法，钻杆长度L≤1.5m，采用中间加杆、后端卸杆，无需拆卸水便，缩短辅助时间。当一个主机施工完钻孔后，只需操作其对应的调角装置和下滑道移动装置的油缸，便可快速达到新孔的角度和距离要求，无需来回移动、稳固机身，一次稳固便可施工多个钻孔，综合施工效率可达常规分体钻机的2倍以上，短时间便可完成超前探孔施工，满足煤矿巷道快速掘进的要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了1-钻车，2-泵车，3-左主机总成，4-右主机总成，5-右主操作台，6-主辅助操作台，7-钻车履带车体，8-左主操作台，9-左姿态调整操作台，10-钻车行走操作台，11-右姿态调整操作台，12-车体稳固油缸，13-旋转平台稳固油缸，14-车体平台，15，29-液压旋转支撑，16-履带底盘，17-电磁起动器，18-防爆车灯，19-电机泵组，20-油箱，21-冷却器，22-泵车履带车体，23-泵车行走操作台，24-扶正器，25-夹持器，26-主给进装置，27-回转器，28-调角装置，30-下滑道移动装置，31-前顶油缸，32-调平机构，33-升降机构，34-调平油缸，35-旋转机构，36-动臂油缸等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，包括：钻车(1)和泵车(2)，其特征在于，所述钻车(1)包括：

车体平台(14)，通过液压旋转支撑(15)设置于履带底盘(16)上，

其两侧对称设置可在下滑道移动装置(30)的带动下向相反方向滑动、并可在各自旋转装置的带动下往相反方向转动的左主机总成(3)和右主机总成(4)。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，其特征在于，还包括：对称设置于车体两侧并能够向巷道底板伸缩的车体稳固油缸(12)；和/或分别设置于左主机总成(3)和右主机总成(4)上的可向巷道顶板伸缩的旋转平台稳固油缸(13)。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，其特征在于，所述左主机总成(3)和右主机总成(4)中的任意一个均包括：设置于车体平台(14)上的下滑道移动装置(30)；通过液压旋转支撑(29)设置于下滑道移动装置(30)上的调角装置(28)；

所述调角装置(28)包括：

底部支撑座，固定于液压旋转支撑(29)上，其上固定有一动臂油缸(36)；该动臂油缸(36)的另一端铰接升降机构(33)，所述升降机构(33)的一端铰接于底部支撑座上；

调平机构(32)，其底部一端铰接于升降机构(33)上，另一端铰接于固定于底部支撑座上的调平油缸(34)的活塞杆上。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿坑道超前探双孔施工分体履带钻机，其特征在于，调平机构(32)上安装有主给进装置(26)，所述主给进装置(26)的上部从前至后依次同轴心设置有扶正器(24)、夹持器(25)、回转器(27)，其下部前端通过前顶油缸(31)与所述调平机构(32)连接。

5.一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，其特征在于，包含以下步骤：

到位步骤，连接钻车与泵车之间的高压油管，掘进机常规检修时间内，操作钻车绕到掘进机前方进行钻孔施工；

粗调步骤，操纵钻车车体平台(14)和履带底盘(16)之间的液压旋转支撑(15)使钻车车体平台(14)旋转90°后，操作下滑道移动装置(30)与调角装置(28)之间的液压旋转支撑(29)使左主机总成(3)和右主机总成(4)正对掘进迎头；

稳固与精调步骤，首先操作车体稳固油缸(12)对车体进行稳固，其次操作左姿态调整操作台(9)和右姿态调整操作台(11)上的调平油缸(34)、动臂油缸(36)及下滑道移动装置(30)内油缸，使主机达到要求的方位角及仰俯角，最后操作旋转平台稳固油缸(13)顶到巷道顶板上，稳固整个钻车；

钻进与提钻步骤，采用回转钻进配合螺纹式螺旋钻杆的工艺方法，将回转器(27)退至主给进装置(26)后端，装上钻杆及钻头，通风或水后开始钻进。钻杆长度L≤1.5m，采用中间加杆的方式；到达指定深度后，后端提钻卸杆。

6.根据权利要求5所述的一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，其特征在于，钻机可同时施工两个不同高度、方位角与仰俯角的掘进迎头超前探钻孔。

7.根据权利要求5所述的一种煤矿坑道超前探双孔施工方法，其特征在于，当一个主机施工完钻孔后，只需操作其对应的调角装置和下滑道移动装置的油缸，快速达到新孔的角度和距离要求，一次稳固便可施工多个钻孔。