CN109268006B - 一种煤矿钻屑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤矿钻屑装置，解决现有钻屑装置取屑过程费时费力、成本较高、甚至造成安全隐患的问题。该煤矿钻屑装置包括钻头、驱动机构、安装筒和钻杆；钻杆包括内钻杆和套装在内钻杆外部的外套筒，内钻杆上设置有多个凸楞，多个凸楞沿周向设置，且沿轴向排布，外套筒上设置有与凸楞相卡装配合的卡槽，且内钻杆和外套筒可相对转动；安装筒固定设置在外套筒的两端，且设置有安装孔；钻头设置在安装筒的一端，钻头上设置有伸入安装筒内的前连杆，前连杆上设置有第一弹柱，第一弹柱穿过安装筒的安装孔，使钻头和安装筒连接；驱动机构驱动内钻杆和外套筒转动，驱动机构包括本体和设置在本体上的转轴。

Description

一种煤矿钻屑装置

技术领域

本发明涉及一种可用于预测冲击地压的煤矿机械设备，具体涉及一种煤矿钻屑装置。

背景技术

冲击矿压是煤矿开采中典型的动力灾害之一，它是煤矿内压力超过煤岩体的强度极限，聚集在巷道周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸，将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体震动破坏、支架与设备损坏、人员伤亡、部分巷道跨落破坏的事故。

钻屑法可用于解除冲击矿压的危险性，是一种预测冲击地压的人工方法，可用于预先判断冲击地压潜在危险程度，是目前煤矿防治冲击地压灾害发生的主要手段之一。钻屑法是用小直径钻孔，根据打钻不同深度时排出的钻屑量及其变化规律来判断岩体内应力集中情况，鉴别发生冲击地压的倾向和位置。现有煤矿在使用钻屑法监测冲击地压时，每天安排工作人员在设备检修期间对巷道冲击地压进行监测，工作人员将多根钻杆钻入煤壁，将每根钻杆钻入时钻出的煤屑收集，并称重，根据每根钻杆钻出的煤屑量与正常值比较来判断巷道内的冲击地压是否正常。

但是工作人员在取屑过程中，钻杆会因煤壁内压力过大或煤壁内有水，导致钻杆被夹住，工作人员在松动被夹钻杆时，只能使用扳手一点点转动钻杆，使钻杆松动后，才可以将钻杆取出或继续钻进，因此整个过程在取屑过程中费时费力，有时甚至不能将钻杆取出，只能将夹在煤壁内的钻杆和钻头扔掉，需要使用新的钻杆和钻头重新钻取煤屑，这样不仅增加生产成本，而且更加费时费力。

由于煤矿巷道在工作人员通过钻屑监测安全后，才可以正常生产，因此工作人员取屑的速度过慢，会影响煤矿的正常生产，尤其在冬季煤炭短缺时，时间就是巨大的金钱，如果监测工作因为夹钻导致还未完成钻屑监测，有时为尽快生产，会停止监测，从而产生安全隐患。

发明内容

本发明的目的是解决现有钻屑装置取屑过程费时费力、成本较高、甚至造成安全隐患的问题，提供一种煤矿钻屑装置。

本发明的技术方案是：

一种煤矿钻屑装置，包括钻头、驱动机构、多个安装筒和至少一个钻杆；所述钻杆包括内钻杆和套装在内钻杆外部的外套筒，所述内钻杆上设置有多个凸楞，多个凸楞沿周向设置，且沿轴向排布，所述外套筒上设置有与凸楞相卡装配合的卡槽，且内钻杆和外套筒可相对转动；所述安装筒固定设置在外套筒的两端，且设置有安装孔；所述钻头设置在安装筒的一端，钻头上设置有伸入安装筒内的前连杆，前连杆上设置有第一弹柱，所述第一弹柱穿过安装筒的安装孔，使钻头和安装筒连接；所述驱动机构用于驱动内钻杆或外套筒转动，所述驱动机构包括本体和设置在本体上的转轴。

进一步地，所述驱动机构通过第一钻尾驱动外套筒转动，所述驱动机构的转轴设置有内孔，且沿轴向设置有开口；所述第一钻尾包括第一卡杆，所述第一卡杆套装在转轴的内孔中，且第一卡杆设置有两个可卡入开口内的第一挡柱；第一卡杆前端设置有伸入安装筒内的第一后连杆，第一后连杆上设置有第二弹柱，第二弹柱卡入安装孔内，将第一钻尾和安装筒连接。

进一步地，所述驱动机构通过第二钻尾驱动内钻杆转动，所述驱动机构的转轴设置有内孔，且沿轴向设置有开口；所述第二钻尾包括第二卡杆，所述第二卡杆套装在转轴的内孔中，且第二卡杆设置有两个可卡入开口内的第二挡柱；第二卡杆前部设置有可伸入安装筒内的第二后连杆，第二后连杆上设置有第二卡柱，第二卡柱卡装在内钻杆的卡口内，将第二钻尾和内钻杆连接。

进一步地，还包括固定组件，所述固定组件包括固定杆和活动杆，所述固定杆设置在驱动机构本体上，且设置有通孔，所述活动杆穿过固定杆的通孔，与安装筒的安装孔安装。

进一步地，所述通孔为螺纹孔，所述活动杆上设置有外螺纹，所述活动杆与固定杆螺纹连接。

进一步地，所述安装筒的安装孔为螺纹孔，所述活动杆与安装孔螺纹连接。

进一步地，所述钻杆为多个，多个钻杆之间通过连接机构连接。

进一步地，所述连接机构包括第二连接杆、套装在第二连接杆外部的第一连接筒，所述第二连接杆的两端还设置有第一卡柱，所述第一连接筒上还设置有两个第三弹柱，所述第一连接筒和第二连接杆可相对转动；所述第一连接筒设置在相邻的两个安装筒内，两个第三弹柱分别与两个安装筒的安装孔配合安装，使第一连接筒与两个安装筒同时转动，所述第一卡柱卡装在内钻杆的卡口内，使第二连接杆和内钻杆同时转动。

进一步地，所述钻头的顶端设置有凹槽。

进一步地，驱动机构为气动手持式钻机。

本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明装置的内钻杆和外套筒可以相对转动，在煤壁压力过大导致夹钻时，只是外套筒被煤壁夹住，此时可以只转动内钻杆，使内钻杆和外套筒相对转动，从而使外套筒产生震动，使外套筒松动，从而快速的将夹住的钻杆松动，将钻杆取出或者继续钻进，避免了夹在煤壁内的钻杆和钻头被扔掉的问题，减少了成本。

2.由于煤壁内有水，会使煤屑形成煤泥粘在钻杆上，导致钻杆被夹住，因此本发明装置可以只转动内钻杆，使内钻杆和外套筒相对转动，外套筒不仅会产生震动，而且内钻杆和外套筒在转动过程中会摩擦生热，使外套筒外表面温度升高，使粘附在外套筒上煤泥变干，从而方便将粘附的煤泥震掉，使钻杆取出或者继续钻进。

3.本发明在钻杆因压力过大或煤壁内有水被夹住时，可以使钻杆快速松动，将钻杆取出或者继续钻进，使取屑过程更加快捷，省时省力，不仅避免因取屑过慢，导致影响正常生产，造成经济损失，而且使工作人员可以在规定时间内，更轻松的完成钻屑工作，从而为整个煤矿生产提供安全保障。

4.本发明相邻两根钻杆之间通过连接机构连接，只需要将第一卡柱卡在卡口内，弹柱安装在安装孔内，结构简单、操作方便、成本低。

5.本发明装置的第一连接筒可以将相邻的两根外套筒连接，第二连接杆可以将相邻的两根内钻杆连接，从而将相邻两个钻杆连接，并且第一连接筒和第二连接杆可以相对转动，第二连接杆可带动内钻杆转动，因此可以满足使钻杆内的内钻杆和外套筒相对转动的需要。

附图说明

图1是本发明煤矿钻屑装置包含第一钻尾的结构图；

图2是本发明煤矿钻屑装置包含第二钻尾的结构图；

图3是本发明内钻杆结构示意图；

图4是本发明外套筒结构示意图；

图5是本发明连接机构结构示意图；

图6是本发明第一钻尾结构示意图；

图7是本发明第二钻尾结构示意图；

图8是本发明驱动机构和固定组件连接示意图；

图9是本发明第一钻尾与驱动机构连接示意图；

图10是本发明驱动机构转轴的侧视图。

图中标记：1-钻头，2-外套筒，3-内钻杆，4-安装筒，5-驱动机构，6-第一钻尾，7-第二钻尾，8-连接机构，9-固定组件，11-前连杆，12-第一弹柱，13-凹槽，21-卡槽，31-凸楞，32-卡口，41-安装孔，51-本体，52-转轴，53-开口，61-第一卡杆，62-第一挡柱，63-第一后连杆，64-第二弹柱，71-第二卡杆，72-第二挡柱，73-第二后连杆，74-第二卡柱，81-第二连接杆，82-第一连接筒，83-第一卡柱，84-第三弹柱，91-固定杆，92-活动杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：

如图1、图2所示，本发明的煤矿钻屑装置包括钻头1、驱动机构5、多个安装筒4和多个钻杆。

如图3、图4所示，钻杆包括内钻杆3和套设在内钻杆3外部的外套筒2，内钻杆3为圆形杆件，外套筒2内表面设置为与内钻杆3匹配的圆形截面，使得内钻杆3和外套筒2可相对转动；内钻杆3外部设有多个圆形凸楞31，多个圆形凸楞31沿周向设置，且沿轴向排布，外套筒2内壁对应凸楞31的位置设置有与凸楞31匹配的卡槽21，凸楞31卡在卡槽21内部，将内钻杆3和外套筒2连接；内钻杆3和外套筒2可设置为相同的长度，内钻杆3和外套筒2安装时，可将外套筒2设置成两半，内钻杆3放入后，将两半的外套筒2焊接或采用其他的方式连接，当然也可采用其它的方式安装内钻杆3和外套筒2。

外套筒2两端固定设置有与外套筒2同轴的安装筒4，安装筒4上设置有安装孔41，安装筒4可以方便相邻两个钻杆之间连接，也可方便使外套筒2与钻头1等部件的连接。

如图1所示，钻头1设置在末端安装筒4的一端，钻头1位于钻杆的一端设置有可伸入安装筒4内的前连杆11，前连杆11对应安装孔41位置设置有可伸入前连杆11内部的第一弹柱12，第一弹柱12穿过安装筒4的安装孔41，从而使钻头1和安装筒4快速连接。钻头1的顶端设置有凹槽13，在钻进过程中，煤屑通过凹槽穿过钻头，方便收集煤屑。

如图5所示，相邻钻杆之间通过连接机构8连接，连接机构8包括可伸入安装筒4内的第一连接筒82，第一连接筒82内部套设有第二连接杆81，第二连接杆81为圆形杆件，第一连接筒82内表面设置为与第二连接杆81匹配的圆形截面，第一连接筒82和第二连接杆81可以相对转动；第一连接筒82和第二连接杆81可设置为相同长度，第二连接杆81两端均设置有第一卡柱83，第一卡柱83可与第二连接杆81一体设置，也可分开设置，内钻杆3两端均设置有与第一卡柱83匹配的卡口32，第一卡柱83卡入卡口32内，卡口32和第一卡柱83均可为矩形结构，使第二连接杆81和内钻杆3可同时转动；第一连接筒82两端均径向设置有可伸入第一连接筒82内的第三弹柱84，安装筒4对应第三弹柱84位置设置有安装孔41，第一连接筒82设置在相邻的两个安装筒4内，两个第三弹柱84分别与两个安装筒4的安装孔41配合安装，将第一连接筒82和安装筒4连接，使第一连接筒82与两个安装筒4同时转动，第二连接杆81的第一卡柱83卡装在内钻杆3的卡口32内，使第二连接杆81和内钻杆3同时转动。

安装时，第一连接筒82可以将相邻的安装筒4连接，从而将两根外套筒2连接，第二连接杆81可以将相邻的两根内钻杆3连接，并且第一连接筒82和第二连接杆81可以相对转动，第二连接杆81可带动内钻杆3转动，因此可以满足使钻杆内的内钻杆3和外套筒2相对转动的需要。相邻两根钻杆之间通过连接机构8连接，只需要将第一卡柱83卡在卡口32内，第三弹柱84安装在安装孔41内，结构简单、操作方便、成本低。

如图1、图2、图9所示，驱动机构5用于驱动内钻杆3或外套筒2转动，驱动机构5包括本体51和设置在本体51前端的转轴52，转轴52设置有内孔，且沿轴向设置有开口53；驱动机构5可具体瞎用气动手持式钻机。本发明中，设置一个驱动机构5驱动第一钻尾6或第二钻尾7，当然，在其他实施例中，也可设置有两个驱动机构5，分别驱动第一钻尾6和第二钻尾7。

驱动机构5和钻杆之间连接有第一钻尾6或第二钻尾7，驱动机构5通过第一钻尾6驱动外套筒2转动，驱动机构5通过第二钻尾7驱动内钻杆3转动。

如图6、图9所示，第一钻尾6包括第一卡杆61，第一卡杆61径向设置有两个可卡入开口53内的第一挡柱62；第一卡杆61前部设置有可伸入安装筒4内的第一后连杆63，第一后连杆63对应安装孔41位置设置有可伸入第一后连杆63内部的第二弹柱64，第二弹柱64卡入安装孔41内，将第一钻尾6和外套筒2连接，使得第一钻尾6和外套筒2同时转动。第一卡杆61的外径小于转轴52内径，可以深入套装在转轴52内；为了使转轴52转动的时候带动第一卡杆61一起转动，第一卡杆61上设置有第一挡柱62，在转轴52上设置有与挡柱配合的开口53；第一挡柱62卡入开口53内，转轴52转动时，带动卡在开口处的第一挡柱62一起转动，从而实现第一钻尾转动。

如图7、图9所示，第二钻尾7包括第二卡杆71，第二卡杆71径向设置有两个可卡入开口53内的第二挡柱72；第二卡杆71前部设置有可伸入安装筒4内的第二后连杆73，第二后连杆73前部设置有第二卡柱74，第二卡柱74卡入卡口32内，将第二钻尾7和内钻杆3连接，卡口32和第二卡柱74均可为矩形结构，使得第二钻尾7与内钻杆3同时转动。第二卡杆71的外径小于转轴内径，可以深入套装在转轴52内；为了使转轴52转动的时候带动第二卡杆71一起转动，第二卡杆71上设置有第二挡柱72，在转轴52上设置有与挡柱配合的开口53；第二挡柱72卡入开口53内，转轴52转动时，带动卡在开口处的第二挡柱72一起转动，从而实现第二钻尾转动。

如图8所示，驱动机构5上设置有固定组件9，固定组件9包括与本体51连接的固定杆91，固定杆91上活动连接有可伸入安装孔41内的活动杆92，活动杆92穿过固定杆91伸入安装孔41内。固定组件9和驱动机构5可拆卸连接，在不需要固定组件9时，可以将固定组件9拆下，方便使用驱动机构5。活动杆92与安装孔41可螺纹连接，活动杆92与驱动机构5也可螺纹连接，从而可以将外套筒2和本体51通过固定组件9固定，使外套筒2和本体51连接为一体，从而避免在只驱动内钻杆3转动，内钻杆3和外套筒2发生相对转动过程中，外套筒2左右晃动将已经钻好的孔洞破坏，导致工作人员需要重新钻孔。

在驱动机构5只驱动内钻杆3转动时，可以将活动杆92伸入安装孔41内，从而将外套筒2和本体51固定，使外套筒2不能转动，避免在只驱动内钻杆3转动时，内钻杆3带动外套筒2转动，导致钻杆被夹的更紧。

本发明的工作原理是：正常取屑时，如图1所示，将钻头1的前连杆11上的第一弹柱12摁下，并将前连杆11伸入安装筒4内，第一弹柱12位于安装孔41位置时弹出，将钻头1和安装筒4、外套筒2连接；将第一钻尾6的第一后连杆63上的第二弹柱64摁下，并将第一后连杆63伸入安装筒4内，第一后连杆63上的第二弹柱64位于安装孔41位置时弹出，将外套筒2、安装筒4和第一钻尾6连接，将第一钻尾6的第一卡杆61伸入转轴52内，将两个第一挡柱62分别卡在开口53内，将第一钻尾6和驱动机构5连接，然后驱动机构5带动外套筒2和钻头1转动，将钻杆钻进，并将钻出的煤屑进行称重、记录。

钻进下一根钻杆时，将驱动机构5取下，将第一钻尾6的第一后连杆63上的第二弹柱64从安装孔41中压入，从而将第一钻尾6从钻杆上拆下。然后将连接机构8上的一个第三弹柱84摁下，将连接机构8一端的第一卡柱83伸入已钻进钻杆的卡口32内，将第一连接筒82和第二连接杆81的一半伸入已钻进钻杆的安装筒4内，第三弹柱84位于安装孔41位置时弹出，从而将连接机构8的一半与已钻进的钻杆连接，然后使用相同方法将另一根钻杆与连接机构8的另一半连接，因此连接机构8将相邻两根钻杆连接，然后将第一钻尾6、驱动机构5依次连接在钻杆上，继续取屑。

钻杆被夹住时，将驱动机构5和第一钻尾6从钻杆上取下，将第二钻尾7上的第二卡柱74和第二后连杆73伸入卡口32和安装筒4内，将第二钻尾7和内钻杆3连接，将第二钻尾7的第二卡杆71伸入转轴52内，将两个第二挡柱72分别卡在开口53内，将第二钻尾7和驱动机构5连接；转动活动杆92，使活动杆92伸入安装孔41内，从而将外套筒2和本体51固定；然后开启驱动机构5，转轴52带动第二钻尾7转动，第二钻尾7前部设置的第二卡柱74依次带动后面的内钻杆3、连接机构8一端的第一卡柱83、第二连接杆81、连接机构8另一端的第一卡柱83、前面钻杆的内钻杆3，从而带动所有的内钻杆3一起转动，使内钻杆3和外套筒2相对转动，使外套筒2产生震动，方便钻杆松动，内钻杆3和外套筒2在转动过程中会摩擦生热，使外套筒2外表面温度升高，使粘附在外套筒2上煤泥变干，从而方便将粘附的煤泥震掉，方便钻杆松动。

Claims (7)

1.一种煤矿钻屑装置，其特征在于：包括钻头(1)、驱动机构(5)、多个安装筒(4)和至少一个钻杆；

所述钻杆包括内钻杆(3)和套装在内钻杆(3)外部的外套筒(2)，所述内钻杆(3)上设置有多个凸楞(31)，多个凸楞(31)沿周向设置，且沿轴向排布，所述外套筒(2)上设置有与凸楞(31)相卡装配合的卡槽(21)，且内钻杆(3)和外套筒(2)可相对转动；

所述安装筒(4)固定设置在外套筒(2)的两端，且设置有安装孔(41)；

所述钻头(1)设置在安装筒(4)的一端，钻头(1)上设置有伸入安装筒(4)内的前连杆(11)，前连杆(11)上设置有第一弹柱(12)，所述第一弹柱(12)穿过安装筒(4)的安装孔(41)，使钻头(1)和安装筒(4)连接；

所述驱动机构(5)用于驱动内钻杆(3)或外套筒(2)转动，所述驱动机构(5)包括本体(51)和设置在本体(51)上的转轴(52)；

所述驱动机构(5)通过第一钻尾(6)驱动外套筒(2)转动，所述驱动机构(5)的转轴(52)上设置有内孔，且沿轴向设置有开口(53)；所述第一钻尾(6)包括第一卡杆(61)，所述第一卡杆(61)套装在转轴(52)的内孔中，且第一卡杆(61)设置有两个可卡入开口(53)内的第一挡柱(62)；第一卡杆(61)前端设置有伸入安装筒(4)内的第一后连杆(63)，第一后连杆(63)上设置有第二弹柱(64)，第二弹柱(64)卡入安装孔(41)内，将第一钻尾(6)和安装筒(4)连接；

钻杆被夹住时，将驱动机构(5)和第一钻尾(6)从钻杆上取下，将第二钻尾(7)和驱动机构(5)连接；

所述驱动机构(5)通过第二钻尾(7)驱动内钻杆(3)转动，所述驱动机构(5)的转轴(52)设置有内孔，且沿轴向的设置有开口(53)；所述第二钻尾(7)包括第二卡杆(71)，所述第二卡杆(71)套装在转轴(52)的内孔中，且第二卡杆(71)设置有两个可卡入开口(53)内的第二挡柱(72)；第二卡杆(71)前部设置有可伸入安装筒(4)内的第二后连杆(73)，第二后连杆(73)上设置有第二卡柱(74)，第二卡柱(74)卡装在内钻杆(3)的卡口(32)内，将第二钻尾(7)和内钻杆(3)连接；

还包括固定组件(9)，所述固定组件(9)包括固定杆(91)和活动杆(92)，所述固定杆(91)设置在驱动机构(5)本体(51)上，且设置有通孔，所述活动杆(92)穿过固定杆(91)的通孔，与安装筒(4)的安装孔(41)安装。

2.根据权利要求1所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述通孔为螺纹孔，所述活动杆(92)上设置有外螺纹，所述活动杆(92)与固定杆(91)螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述安装筒(4)的安装孔(41)为螺纹孔，所述活动杆(92)与安装孔(41)螺纹连接。

4.根据权利要求1至3任一所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述钻杆为多个，多个钻杆之间通过连接机构(8)连接。

5.根据权利要求4所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述连接机构(8)包括第二连接杆(81)、套装在第二连接杆(81)外部的第一连接筒(82)，所述第二连接杆(81)的两端设置有第一卡柱(83)，所述第一连接筒(82)上还设置有两个第三弹柱(84)，所述第一连接筒(82)和第二连接杆(81)可相对转动；

所述第一连接筒(82)设置在相邻的两个安装筒(4)内，两个第三弹柱(84)分别与两个安装筒(4)的安装孔(41)配合安装，使第一连接筒(82)与两个安装筒(4)同时转动，所述第一卡柱(83)卡装在内钻杆(3)的卡口(32)内，使第二连接杆(81)和内钻杆(3)可同时转动。

6.根据权利要求5所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述钻头(1)的顶端设置有凹槽(13)。

7.根据权利要求6所述的煤矿钻屑装置，其特征在于：所述驱动机构(5)为气动手持式钻机。