CN108071394B - 一种钻探掘进机探测装置 - Google Patents
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Abstract
一种钻探掘进机探测装置，包括勘探机构，所述勘探机构布置于钻头及多阶钻杆的内部，钻头与钻杆以及钻杆与钻杆之间可拆卸连接，勘探机构包括雷达天线、无线发射模块、拉伸弹簧、旋转密封、导杆、柔性防震壳、弹簧挡板、压缩弹簧、挡板、弹性挡圈和雷达接收装置。本发明安装在钻进机构的中心，通过雷达天线相对钻杆的伸缩移动，就可以实现钻探截割同步进行；具有检测精度高、检测范围大、实时性好、可靠性高、成本低等优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿综掘工作面掘进设备和勘探钻机设备，尤其是一种钻探掘进机探测装置，属于自动化开采装备技术领域，尤其适用于高硬度岩的巷掘进作业。
背景技术
目前，在煤矿巷道掘进作业中，既需要勘探，也需要掘进，交替进行。目前机械化掘进通常能掘进的硬度在f＝8以下，所以目前的掘进机在掘进f>8坚硬岩石时，不但效率极低、能耗增大，而且截齿掉落严重甚至无法掘进，高硬度岩巷掘进成了掘进机械化发展的瓶颈。
岩层打孔后掘进是解决坚硬岩层开采困难的有效方法，而钻掘式掘进机是一种能够解决坚硬岩层掘进难的掘进设备，钻探和掘进都需要相关的专业设备。
中国发明专利CN103696780B公布了一种安装于隧道掘进机刀盘中心的单孔地质雷达自动钻探装置，包括一个设备进出孔、快速钻机、钻孔地质雷达探测装置和搭载装置，可实现掘进和钻探同步进行，调节偏心跟管钻头或者钻孔雷达天线液压伸缩杆与隧道掘进机刀盘转动轴线的夹角。
其不足之处在于：
钻进设备和勘探设备是分离的，钻进机完成钻进，勘探钻机完成钻探。综掘工作面钻探设备普遍采用单体的液压钻机，钻机完成钻孔后，将钻机移开，再将雷达移动到钻孔位置，由液压缸将雷达天线沿钻孔推入进行勘探，工作流程复杂，反复移动钻机和雷达装置，钻探效率不高，严重影响整个工作面的掘进速度。因此将截割、钻进和勘探装备有效集成为一体是我们亟待解决的技术难题。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种钻探掘进机探测装置，可以实现钻探截割同步进行，能大大提高探测设备的自动化程度与钻探速度。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括勘探机构，所述勘探机构布置于钻头及多阶钻杆的内部，钻头与钻杆以及钻杆与钻杆之间可拆卸连接，勘探机构包括雷达天线、无线发射模块、拉伸弹簧、旋转密封装置、导杆、柔性防震壳、弹簧挡板、压缩弹簧、挡板、弹性挡圈和雷达接收装置；在钻头内部：雷达天线与无线发射模块固连，无线发射模块另一端连接拉伸弹簧，拉伸弹簧抵靠在钻头内孔的台阶上，导杆通过拉伸弹簧内部空孔与无线发射模块固连，导杆右端挡板与弹性挡圈限位连接，位于钻头内孔台阶的另一侧导杆圆周布置旋转密封装置，弹簧挡板与钻头固连；在每阶钻杆内部：导杆的一端依次安装有相连接的压缩弹簧和挡板，挡板固定在导杆上，压缩弹簧的另一端抵靠在钻杆内孔的台阶处，挡板的另一端设有固定在钻杆内壁上的弹性挡圈，导杆穿过弹性挡圈；各阶钻杆的导杆相对接，末阶钻杆与雷达接收装置连接。
相比现有技术，本发明的一种钻探掘进机探测装置，安装在了钻进机构的钻头及钻杆中心，通过雷达天线相对钻杆的伸缩移动，就可以实现钻探截割同步进行；真正将钻进与探测结构集成为一体，使钻孔、探测、掘进同时工作，大大提高了钻进效率，很好地节约了巷道掘进成本，总体上本发明具有检测精度高、检测范围大、实时性好、可靠性高、成本低等优势。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例钻探掘进机的总装示意图。
图2是图1中钻探机构的结构示意图。
图3是图1中勘探机构的钻头剖分示意图。
图4是图1中勘探机构的结构示意图。
图5是图4中A处的放大图，所示为钻杆雷达推进之前位置示意图。
图6也是图4中A处的放大图，所示为钻杆雷达推进之后位置示意图。
图中：1、掘进机构，2、钻探机构，3、夹持器，4、钻杆，5、钻机头，6、推进液压缸Ⅰ，7、支撑装置，8、纵摆液压缸Ⅰ，9、机尾箱，10、横摆油缸1，11、推进液压缸Ⅱ，12、底座，13、纵摆液压缸Ⅱ，14、转架，15、承载板，16、回转盘，17、钻头，18、雷达天线，19、无线发射模块，20、拉伸弹簧，21、旋转密封装置，22、管螺纹，23、导杆，24、柔性防震壳，25、弹簧挡板，26、压缩弹簧，27、挡板，28、弹性挡圈，29、一阶钻杆，30、二阶钻杆，31、雷达接收装置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种钻探掘进机包括掘进机构1及安装在掘进机构上的钻探机构2，钻探机构2固定于掘进机构1的悬臂上，随掘进机构1悬臂上下左右摆动以及沿掘进机构1悬臂轴向水平移动。
如图2所示，钻探机构2包括钻进机构、以及与之相连的姿态调整机构和勘探机构，对于同一钻探掘进机的钻进机构能实现多自由度运动，满足各种角度、位置、姿态打孔的需要；所述的钻进机构包括夹持器3、钻杆4、钻机头5和推进液压缸Ⅰ6，夹持器3固接于钻杆4端部，使得钻杆在一条直线范围内直线钻进，钻杆4另一端固定于钻机头5上，随钻机头5内部的旋转马达圆周旋转，钻机头5与推进液压缸Ⅰ6通过支撑板连接，伸缩推进液压缸Ⅰ6实现钻杆沿水平方向推进及收回。所述的姿态调整机构包括支撑装置7、纵摆液压缸Ⅰ8、机尾箱9、横摆油缸10、推进液压缸Ⅱ11、底座12、纵摆液压缸Ⅱ13、转架14、承载板15及回转盘16，支撑装置7与转架14连接，支撑装置7可相对于转架14上下旋转，转架14与承载板15连接，可以带动钻进机构在较小的角度范围内摆动，当钻进机构进行钻进工作时，支撑装置7支撑对钻机机构起到稳固作用；支撑装置7可相对于转架14转动，当钻杆4撤回时，支撑装置7旋转撤回，且支撑装置7两端可伸缩；纵摆液压缸Ⅰ8通过铰接与转架14及机尾箱9连接，伸缩纵摆液压缸Ⅰ8，钻探机构2在竖直方向实现一定范围内的上下角度调节；横摆油缸10通过铰接与转架14及机尾箱9连接，伸缩横摆油缸10，可实现钻杆4在水平方向实现一定范围内的水平角度调节；机尾箱9通过铰接方式与底座12上的推进液压缸Ⅱ11固定，伸缩推进液压缸Ⅱ11，可实现机尾箱9沿着水平滑道前后运动；纵摆液压缸Ⅱ13通过铰接方式与承载板15及转架14连接，伸缩纵摆液压缸Ⅱ13，可实现钻进机构在竖直方向的角度调节；回转盘16通过回转轴与承载板15连接，旋转回转盘16实现钻进机构在水平方向的角度调节。
如图3、图4和图5所示，所述勘探机构布置于钻头17及两阶钻杆的内部，钻头与一阶钻杆29以及一阶钻杆29与二阶钻杆30之间通过锥形的管螺纹22实现可拆卸连接，勘探机构包括雷达天线18、无线发射模块19、拉伸弹簧20、旋转密封装置21、导杆23、柔性防震壳24、弹簧挡板25、压缩弹簧26、挡板27、弹性挡圈28和雷达接收装置31；在钻头内部：雷达天线18与无线发射模块19固连，无线发射模块19另一端连接拉伸弹簧20，拉伸弹簧20抵靠在钻头内孔的台阶上，导杆23通过拉伸弹簧20内部空孔与无线发射模块19固连，导杆23右端挡板27通过弹性挡圈28限位，位于钻头内孔台阶的另一侧导杆23圆周布置旋转密封装置21，防止钻头17内部的水进入雷达勘探内部破坏雷达系统，弹簧挡板25与钻头17固连；当进行勘探时，推动钻机头5内部自带的油缸使得雷达天线18通过弹簧挡板25，实现对煤岩内部水及瓦斯气体的勘探。在每阶钻杆内部：导杆23的一端依次安装有相连接的压缩弹簧26和挡板27，挡板27固定在导杆23上，压缩弹簧26的另一端抵靠在钻杆内孔的台阶处，挡板27的另一端设有固定在钻杆内壁上的弹性挡圈28，导杆23穿过弹性挡圈28；一阶钻杆29和二阶钻杆30内部的导杆相对接，末阶的二阶钻杆30与雷达接收装置31连接。当执行钻进工作时，收缩钻机头5内部自带的油缸，雷达天线18在拉伸弹簧20作用下收回，弹簧挡板25收回，防止煤岩进入钻头内部破坏雷达天线18。为了对雷达天线18进行保护，以在雷达天线18外部布置柔性防震壳24。
参见图5和图6，探测过程：通过推进液压缸Ⅰ6的伸出，钻探机构2向前推出钻头，雷达天线18先探测一段距离，收缩推动钻机头5内部自带的油缸，雷达天线18在拉伸弹簧20作用下收回，其收回位置由钻杆内部的压缩弹簧26及弹性挡圈28决定，然后钻进机构向前钻进数阶钻杆4；然后再推进推进液压缸Ⅰ6，雷达天线18伸出钻头17进行勘探，收缩推进液压缸Ⅰ6，收回雷达天线18，钻进机构向前钻进数阶钻杆4，直至钻孔100m；收回钻杆，按照上述步奏依次钻进剩余深孔，对巷道断面进行钻孔处理。
本实施例钻探挖掘机的工作过程如下：
探测：将勘探机构安装在钻进机构的钻头及钻杆中心，通过雷达天线18相对钻杆4的伸缩移动，首先对巷道进行一定深度的勘探；
打眼：钻进机构利用掘进机构1本身的回转及抬高油缸进行初调节，然后利用钻探机构2装置中的推进液压缸Ⅱ11和纵摆液压缸Ⅰ8和纵摆液压缸Ⅱ13将轨道最终定位，最后推进液压缸Ⅰ6推进钻进机构进行打眼，打眼完成后，退出导杆23；
探测：将勘探机构安装在钻进机构的钻头及钻杆中心，通过雷达天线相对钻杆的伸缩移动，实现钻探机构钻进、探测同步进行；
掘进：收缩推进液压缸Ⅰ6将钻进机构返回轨道最后位置，再将轨道通过推进液压缸Ⅱ11返回，旋转回转盘16，将轨道旋转至底座12上方，然后操控掘进机构1开始掘进。
本发明将钻进机构、勘探机构(即钻探机构2)集成于掘进机构1上，兼具凿岩机、勘探机及掘进机功能，可实现钻孔、探测、掘进同时工作，大大提高了钻进效率，很好地节约了巷道掘进成本。同时，可以在普通掘进机无法正常掘进状态下，实现巷道断面先打孔降低岩石强度，探测岩体水源及瓦斯气体，进而由掘进机对巷道断面进行开拓。因此，本发明总体上具有检测精度高、检测范围大、实时性好、可靠性高、成本低等优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种钻探掘进机探测装置，包括勘探机构，其特征是：所述勘探机构布置于钻头(17)及多阶钻杆的内部，钻头与钻杆以及钻杆与钻杆之间可拆卸连接，勘探机构包括雷达天线(18)、无线发射模块(19)、拉伸弹簧(20)、旋转密封装置(21)、导杆(23)、柔性防震壳(24)、弹簧挡板(25)、压缩弹簧(26)、挡板(27)、弹性挡圈(28)和雷达接收装置(31)；在钻头内部：雷达天线(18)与无线发射模块(19)固连，无线发射模块(19)另一端连接拉伸弹簧(20)，拉伸弹簧(20)抵靠在钻头内孔的台阶上，导杆(23)通过拉伸弹簧(20)内部空孔与无线发射模块(19)固连，导杆(23)右端通过弹性挡圈(28)限位，位于钻头内孔台阶的另一侧导杆(23)圆周布置旋转密封装置(21)，弹簧挡板(25)与钻头(17)固连；在每阶钻杆内部：导杆的一端依次安装有相连接的压缩弹簧(26)和挡板(27)，挡板固定在导杆上，压缩弹簧(26)的另一端抵靠在钻杆内孔的台阶处，挡板(27)的另一端设有固定在钻杆内壁上的弹性挡圈(28)，导杆穿过弹性挡圈(28)；各阶钻杆的导杆相对接，末阶钻杆与雷达接收装置(31)连接。
2.根据权利要求1所述的一种钻探掘进机探测装置，其特征是：在所述雷达天线(18)的外部布置柔性防震壳(24)。
3.根据权利要求1或2所述的一种钻探掘进机探测装置，其特征是：所述的钻探掘进机包括掘进机构(1)及固定于掘进机构(1)悬臂上的钻探机构(2)，钻探机构(2)包括钻进机构、以及与之相连的姿态调整机构和勘探机构。
4.根据权利要求3所述的一种钻探掘进机探测装置，其特征是：所述的钻进机构包括夹持器(3)、钻杆(4)、钻机头(5)和推进液压缸Ⅰ(6)，夹持器(3)固接于钻杆(4)端部，钻杆(4)另一端固定于钻机头(5)上，钻机头(5)与推进液压缸Ⅰ(6)通过支撑板连接。
5.根据权利要求4所述的一种钻探掘进机探测装置，其特征是：所述的姿态调整机构包括支撑装置(7)、纵摆液压缸Ⅰ(8)、机尾箱(9)、横摆油缸(10)、推进液压缸Ⅱ(11)、底座(12)、纵摆液压缸Ⅱ(13)、转架(14)、承载板(15)及回转盘(16)，支撑装置(7)与转架(14)连接，转架(14)与承载板(15)连接，纵摆液压缸Ⅰ(8)通过铰接与转架(14)及机尾箱(9)连接，横摆油缸(10)通过铰接与转架(14)及机尾箱(9)连接，机尾箱(9)通过铰接方式与底座(12)上的推进液压缸Ⅱ(11)固定，纵摆液压缸Ⅱ(13)通过铰接方式与承载板(15)及转架(14)连接，回转盘(16)通过回转轴与承载板(15)连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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