CN108266129A - 正负压脉冲喷吸式煤矿钻机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，包括液压马达、减速箱和调节支架，位于钻杆后端连接有旋转密封接头，与旋转密封接头连接的管路的末端安装有可控三通，该可控三通的其余两个支路分别连接高压水管和抽吸管，高压水管与水泵连接，抽吸管通过煤炭室过滤后与抽吸泵连接。本发明通过可控三通能够实现对钻头区域形成正压冲击和负压抽吸结合的效果，从而能够更大程度上影响钻孔程度，能够达到防止煤矿突出事故的使用效果。通过控制可控三通的频率，能够达到不同程度改进钻孔状况的目的。使用方式灵活，效果好。

Description

正负压脉冲喷吸式煤矿钻机

技术领域：

本发明属于井下煤矿开采用钻机技术领域，具体涉及一种正负压脉冲喷吸式煤矿钻机。

背景技术：

现有的高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井面临提高产量的压力，另一方面生产矿井的延深使得原来的矿井越来越多地逐渐变为高瓦斯、突出矿井。对于突出煤层和高瓦斯煤层而言，瓦斯抽放是防治突出和治理瓦斯的治本措施，而钻孔抽放瓦斯是可行而且较为经济的一种抽放方法，已得到了越来越广泛的应用。

为了解决在我国高地应力、松软煤层中常规机械钻机施工顺层钻孔难和穿层钻孔煤层段孔径小的问题，实现煤层顺层钻孔和扩孔同步实施以及穿层钻孔扩孔的目的，现有技术中也存在煤层高压水射流钻扩孔系统，其包括高压水射流发生系统、钻机、钻杆钻具系统，高压水射流发生系统包括依次相连的储水箱、高压水泵、高压胶管，钻机包括钻机操纵台和钻机本体，钻杆钻具系统包括高压旋转密封装置、高压密封钻杆、具有高压水射流喷嘴的射流机械叶片组合塔式钻头，通过高压水射流对孔底和孔壁煤体的旋转切割和机械叶片的切削研磨联合作用实现煤层孔的钻进和扩孔，可以有效地避免煤层钻孔过程中的卡钻和夹钻现象，在高地应力、松软煤层中形成大孔径的长钻孔，增大钻孔周围煤体的透气性和卸压范围，提高煤层钻孔的瓦斯抽放效果和防突效果。但是，在实际应用中，该系统仅注重于对钻孔周围煤体进行轴向、径向、斜前向射流打击、破碎及湿润，在钻孔过程中出现的大块煤渣虽然可被研磨分别，但是随着成孔深度的增加，大量煤渣堆积钻孔造成排渣不畅，使得钻孔成孔深度有限，大大限制了它的应用。

发明内容：

针对现有井下煤矿钻机普遍存在的缺陷和问题，本发明提供一种正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，不仅能够在钻孔过程中对钻孔周围煤体进行射流打击、破碎及湿润，还能够加速扩孔中钻屑的排出，避免煤渣堆积造成排渣不畅，增加成孔深度，增大钻扩装置的应用范围。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，包括液压马达、减速箱和调节支架，所述调节支架包括底座、翻转座、升降座和滑动座，翻转座的一端与底座铰接，翻转座的另一端与底座之间铰接有翻转油缸；翻转座上部两侧设置有竖向导杆，升降座两侧固定有竖向的滑套，各滑套匹配安装于对应的导杆上，在翻转座与升降座之间铰接有升降油缸；升降座为框架式，其上部设置有滑道并安装有滑动座，升降座的中部沿纵向固定有推进油缸，推进油缸的推杆连接在滑动座底部；在滑动座上固定有液压马达和减速箱，液压马达的转轴与减速箱输入端连接，减速箱输出端安装有卡盘，钻杆套装固定在卡盘内，同时在升降座前端固定有夹持部件，钻杆卡固与夹持部件中心；位于钻杆前端的钻头中心设置有阔口，位于钻杆后端连接有旋转密封接头，与旋转密封接头连接的管路的末端安装有可控三通，该可控三通的其余两个支路分别连接高压水管和抽吸管，高压水管与水泵连接，抽吸管通过煤炭室过滤后与抽吸泵连接。

在所述升降座上侧中心固定安装有支撑轮，钻杆位于支撑轮的凹槽内。

所述可控三通为电磁可控三通，其信号线与控制器的控制端连接，控制器其余控制端分别与水泵和抽吸泵的控制线连接；或者可控三通为手动切换式三通。

本发明的有益效果：本发明能够实现钻机在一定范围内任意角度和高度的调节，能够满足多种钻孔工作条件。

本发明通过可控三通能够实现对钻头区域形成正压冲击和负压抽吸结合的效果，从而能够更大程度上影响钻孔程度：一方面能够为钻进工作顺利进行提供保障，尤其能够达到防止煤屑堵钻问题发生，保持钻孔内壁煤层松软。另一方面能够利用高压水冲破深层煤体中储存的瓦斯壁垒，再通过抽吸作用将内层的高压瓦斯进行释放，能够达到防止煤矿突出事故的使用效果。

本发明通过控制可控三通的频率，能够达到不同程度改进钻孔状况的目的。使用方式灵活，效果好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中钻头的端面结构示意图。

图中标号1为底座，2为翻转座，3为升降座，4为滑动座，5为液压马达，6为减速箱，7为卡盘，8为夹持部件，9为竖向导杆，10为翻转油缸，11为升降油缸，12为推进油缸，13为支撑轮，14为滑道，15为滑套，16为钻杆，17为旋转密封接头，18为管路，19为可控三通，20为高压水管，21为抽吸管，22为水泵，23为煤灰过滤室，24为抽吸泵，25为控制器，26为钻头，27为钻头阔口。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：如图1所示的正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，包括液压马达5、减速箱6和调节支架等。

具体地，调节支架包括底座1、翻转座2、升降座3和滑动座4。翻转座2的一端与底座1铰接，翻转座2的另一端与底座1之间铰接有翻转油缸10，通过控制翻转油缸10就很容易实现翻转座2在一定范围内转动。

翻转座2上部两侧设置有竖向导杆9，升降座3两侧固定有竖向的滑套15，各滑套15匹配安装于对应的导杆上，在翻转座2与升降座3之间铰接有升降油缸11，通过控制升降油缸11就能保持升降座3平稳升降。

升降座3是由四周槽钢通过焊接固定形成的框架结构，其上部设置有滑道14并安装有滑动座4。升降座3的中部沿纵向固定有推进油缸12，推进油缸12的推杆连接在滑动座4底部，通过控制升降油缸11能够驱动滑动座4沿纵向向前或向后平移。

在滑动座4上固定有液压马达5和减速箱6，液压马达5的转轴与减速箱6输入端连接，减速箱6输出端安装有卡盘7，钻杆16套装固定在卡盘7内。同时在升降座3前端固定有夹持部件8，钻杆16卡固与夹持部件8中心。在升降座3上侧中心固定安装有支撑轮13，钻杆16位于支撑轮13的凹槽内。可见，以上结构能够实现钻杆16在一定范围内任意角度和高度的调节，能够满足多种钻孔工作条件。

钻杆16是由多节依次对接组成。参见图2，位于钻杆16前端的钻头26中心设置有钻头阔口27，以便于配合正负压实现水煤进出。参见图1，位于钻杆16后端连接有旋转密封接头17，与旋转密封接头17连接的管路18的末端安装有可控三通19。在本实施例中，将可控三通19采用电磁可控三通，其信号线与控制器25的控制端连接，控制器25其余控制端分别与水泵22和抽吸泵24的控制线连接。利用控制器25能够更加精准地控制可控三通19的频率，能够达到不同程度改进钻孔状况的目的。

可控三通19的其余两个支路分别连接高压水管20和抽吸管21，高压水管20与水泵22连接，抽吸管21通过煤炭室过滤后与抽吸泵24连接。通过可控三通19能够实现对钻头区域形成正压冲击和负压抽吸结合的效果，不仅能为钻进工作顺利进行提供保障，尤其能够达到防止煤屑堵钻问题发生，保持钻孔内壁煤层松软。也能利用高压水冲破深层煤体中储存的瓦斯壁垒，再通过抽吸作用将内层的高压瓦斯进行释放，能够达到防止煤矿突出事故的使用效果。

实施例2：在实施例1基础上，可控三通19采用手动切换式三通。使用方式灵活，效果好。

Claims (3)

1.一种正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，包括液压马达、减速箱和调节支架，其特征是：所述调节支架包括底座、翻转座、升降座和滑动座，翻转座的一端与底座铰接，翻转座的另一端与底座之间铰接有翻转油缸；翻转座上部两侧设置有竖向导杆，升降座两侧固定有竖向的滑套，各滑套匹配安装于对应的导杆上，在翻转座与升降座之间铰接有升降油缸；升降座为框架式，其上部设置有滑道并安装有滑动座，升降座的中部沿纵向固定有推进油缸，推进油缸的推杆连接在滑动座底部；在滑动座上固定有液压马达和减速箱，液压马达的转轴与减速箱输入端连接，减速箱输出端安装有卡盘，钻杆套装固定在卡盘内，同时在升降座前端固定有夹持部件，钻杆卡固与夹持部件中心；位于钻杆前端的钻头中心设置有阔口，位于钻杆后端连接有旋转密封接头，与旋转密封接头连接的管路的末端安装有可控三通，该可控三通的其余两个支路分别连接高压水管和抽吸管，高压水管与水泵连接，抽吸管通过煤炭室过滤后与抽吸泵连接。

2.根据权利要求1所述的正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，其特征是：在所述升降座上侧中心固定安装有支撑轮，钻杆位于支撑轮的凹槽内。

3.根据权利要求1所述的正负压脉冲喷吸式煤矿钻机，其特征是：所述可控三通为电磁可控三通，其信号线与控制器的控制端连接，控制器其余控制端分别与水泵和抽吸泵的控制线连接；或者可控三通为手动切换式三通。