CN109356586B - 钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，包括支架底座、钻扩模块、旋转动力模块、推进动力模块和支撑导向模块，支架底座的上部安装有两条沿前后方向水平设置的型钢轨道，支架底座的后端部设有支撑架，两条型钢轨道上滑动安装有滑动工作台，钻扩模块和旋转动力模块均安装在滑动工作台上，推进动力模块安装在滑动工作台和支撑架之间并驱动滑动工作台在两条型钢轨道上前后移动，钻扩模块安装在旋转动力模块的动力输出端，支撑导向模块安装在型钢轨道的前部并支撑导向钻扩模块。本发明具有设计科学、结构合理、钻孔与起煤同步、提高开采煤块效率的优点。

Description

钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及露天煤矿开采技术领域，具体的说，涉及一种钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置及其使用方法。

背景技术

煤炭作为一种重要的能源资源，主要用于工业生产和发电，我国是煤炭资源大国，随着对煤炭资源的不断开发，煤炭开采技术越来越先进，煤炭开采设备也都在朝着大型化和自动化的方向发展。

目前，不论是对地下煤矿还是露天煤矿的开采，都是使用开采设备将煤矿中的煤炭开采成小块煤以便于运输；而且对于露天煤矿的开采，通常的开采方法都是将地表矸石移除后，采用钻碎或炸碎的方法从而得到碎煤块，然后使用采掘、破碎、运输设备将小块煤挖出运走。但是，在露天煤矿的开采中，若想要对四周已经采空的巨型方形煤层进行开采得到整个巨型方形煤块时，通常的开采方法将无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种设计科学、结构合理、钻孔与起煤同步、提高开采煤块效率的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，包括支架底座、钻扩模块、旋转动力模块、推进动力模块和支撑导向模块，支架底座的上部安装有两条沿前后方向水平设置的型钢轨道，支架底座的后端部设有支撑架，两条型钢轨道上滑动安装有滑动工作台，钻扩模块和旋转动力模块均安装在滑动工作台上，推进动力模块安装在滑动工作台和支撑架之间并驱动滑动工作台在两条型钢轨道上前后移动，钻扩模块安装在旋转动力模块的动力输出端，支撑导向模块安装在型钢轨道的前部并支撑导向钻扩模块。

钻扩模块包括锚钻杆、空心杆和环形液压缸，空心杆沿前后方向设置，空心杆的中心开设有钻杆通孔，空心杆上部呈前低后高的楔形平面结构，锚钻杆的前端部沿钻杆周向设有螺旋钻头，锚钻杆的后部同轴向伸入到钻杆通孔内，环形液压缸的中心孔穿接有旋转连接轴，旋转连接轴的前端伸出环形液压缸的中心孔并伸入到钻杆通孔内与锚钻杆的后端同轴向固定连接，旋转连接轴的后端伸出环形液压缸的中心孔并与旋转动力模块的动力输出端连接，环形液压缸的底部通过螺栓固定安装在滑动工作台的前侧上表面，空心杆的下侧滚动支撑在支撑导向模块上，空心杆的后端面中心设有与钻杆通孔同中心的环形凹槽，环形液压缸的伸缩部的前端面装配在环形凹槽内并与空心杆的后端通过螺栓连接，钻杆通孔的内径大于螺旋钻头最大的钻孔直径，空心杆的前端部为前细后粗的圆锥形结构。

锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承与第二滚动轴承之间的锚钻杆、第二滚动轴承与第三滚动轴承之间的锚钻杆均装配有轴套，第一滚动轴承前侧的锚钻杆上卡设有第一弹性挡圈，第三滚动轴承后侧的锚钻杆上卡设有第二弹性挡圈，第一滚动轴承前方的锚钻杆上装配有第一推力轴承，第三滚动轴承后方的锚钻杆上装配有第二推力轴承，第一推力轴承和第一滚动轴承之间夹设有第一环形挡圈，第二推力轴承和第三滚动轴承之间夹设有第二环形挡圈，第一推力轴承前侧的锚钻杆上设有前轴肩，第一推力轴承的前端面与前轴肩的后端面紧压接触，第二推力轴承后侧的锚钻杆上设有后轴肩，第二推力轴承的后端面与后轴肩的前端面紧压接触，第一推力轴承和第一滚动轴承的外部装配有第一环形套筒，第二滚动轴承的外部装配有第二环形套筒，第二推力轴承和第三滚动轴承的外部装配有第三环形套筒，第一环形套筒和第三环形套筒的大小相同且结构对称，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒均与钻杆通孔的内壁滑动接触，钻杆通孔的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有多个轴向沟槽，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与多个轴向沟槽分别对应的多个轴向滑槽，轴向沟槽与轴向滑槽之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的前端面分别固定安装有一个套筒端盖。

旋转动力模块包括旋转电机和减速器，旋转电机和减速器从后往前依次固定安装在环形液压缸后方的滑动工作台上，旋转电机的输出轴和减速器的输入轴之间通过液力耦合器连接，液力耦合器固定安装在滑动工作台上，减速器的输出轴与旋转连接轴的后端传动连接。

推进动力模块包括水平设置的推进液压缸，推进液压缸的缸体后端通过螺栓固定连接在支撑架的上部前侧面，推进液压缸的活塞杆前端与滑动工作台的后端面铰接。

所述支撑导向模块包括前滚轮支座和后滚轮支座，前滚轮支座和后滚轮支座的底部均滑动连接在两条型钢轨道上，前滚轮支座和后滚轮支座的上部分别转动安装有两个水平设置的滚轮，两个滚轮的中心线均沿左右方向设置，前滚轮支座的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个前导向块，后滚轮支座的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个后导向块，两个前导向块和两个后导向块分别对应位于前后两个滚轮的正上方，两个前导向块之间和两个后导向块之间均设有前后对应的通道，空心杆穿设在两个通道中并支撑在前后两个滚轮的上侧轮面上，两条型钢轨道的端上部均安装有限位块。

钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）根据实际的煤块尺寸，布置该整煤开采装置；

（2）在煤层上钻孔；

（3）使煤层断裂起煤。

步骤（2）的具体操作步骤是：启动旋转电机，旋转电机通过液力耦合器驱动减速器转动，减速器的输出轴传动旋转连接轴，旋转连接轴带动锚钻杆转动，启动推进液压缸，推进液压缸的活塞杆向前伸出，推进液压缸的活塞杆推动滑动工作台沿两条型钢轨道向前滑动，旋转动力模块和钻扩模块均和滑动工作台同步向前移动，由于前滚轮支座和后滚轮支座上的两个滚轮对空心杆滚动支撑，减少了空心杆在向前直线移动过程中所产生的摩擦力，两个前导向块之间和两个后导向块之间均设有前后对应的通道，空心杆穿设在两个通道中，两个通道对空心杆起到导向作用，由于锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承对锚钻杆起到支撑和导向作用，使得锚钻杆能够旋转向前移动，而空心杆只向前移动，锚钻杆的前端通过螺旋钻头先钻入煤层中并对煤层钻孔。

步骤（3）的具体操作步骤是：推进液压缸的活塞杆继续向前推动滑动工作台向前移动，由于空心杆的前端部为前细后粗的圆锥形结构，从而空心杆的前端部更容易楔进锚钻杆在煤层中所钻的孔中，滑动工作台向前移动至最大行程时，滑动工作台顶压着后滚轮支座和前滚轮支座滑动至两条型钢轨道前侧的限位块处，推进液压缸的活塞杆停止向前移动，启动环形液压缸，环形液压缸的伸缩端向前移动，推动空心杆继续向前移动，在空心杆前移过程中，由于空心杆上部呈前低后高的楔形平面结构，空心杆的上部两条棱边挤压钻孔内壁的煤层，使煤层沿钻孔内壁轴向方向产生裂纹，直至煤层断裂，完成整块煤的起煤工作，得到所需的完整煤块，由于钻杆通孔的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽分别对应的四个轴向滑槽，轴向沟槽与轴向滑槽之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠，所以，空心杆向前移动时，钻杆通孔内壁上的轴向沟槽沿滚珠向前移动，减小了空心杆的钻杆通孔内壁与第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒之间的摩擦力，同时锚钻杆的前后位置固定，由于锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承对锚钻杆起到支撑和导向作用，空心杆向前移动的过程中，锚钻杆能够继续旋转转动，当空心杆的前端与螺旋钻头的前端平齐后停止环形液压缸。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明的锚钻杆和空心杆组合装配在一体，使得本发明在工作时锚钻杆的钻孔工位和空心杆的起煤工位同步，且锚钻杆的钻孔功能与空心杆的起煤功能复合，在一道工序中同步完成，大大提高了开采出整块煤的效率；另外，由于空心杆上部呈前低后高的楔形平面结构，可以使得在空心杆的楔入过程中空心杆的上部两条棱边挤压钻孔内壁的煤层，使煤层沿钻孔内壁轴向方向产生裂纹，直至煤层断裂，完成整块煤的起煤工作，得到所需的完整煤块，锚钻杆的直径和长度以及空心杆的上部楔形平面的斜度和空心杆的长度可以根据实际的煤块尺寸以及煤层的性能进行计算调整，得到适合的参数，使工作更加有效的进行。

锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承起到支撑和导向锚钻杆的作用，并且可以保证锚钻杆的旋转前进和空心杆的直线前进同步，第一推力轴承和第二推力轴承可以防止在运动的过程中第一滚动轴承和第三滚动轴承错位；钻杆通孔的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽分别对应的四个轴向滑槽，轴向沟槽与轴向滑槽之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠，锚钻杆的前后位置固定的同时且空心杆向前移动时，钻杆通孔内壁上的轴向沟槽沿滚珠向前移动，减小空心杆的钻杆通孔内壁与第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒之间的摩擦力，三个套筒端盖通过螺钉分别固定安装在第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的前端面上，防止滚珠滚出。

空心杆的前端部为前细后粗的圆锥形结构，从而使空心杆能够顺利楔入锚钻杆所钻的孔中。

前滚轮支座和后滚轮支座上的两个滚轮对空心杆滚动支撑，减少了空心杆在直线移动过程所产生的摩擦力，两个前导向块之间和两个后导向块之间均设有前后对应的通道，空心杆穿设在两个通道中，两个通道对空心杆起到导向作用，前滚轮支座和后滚轮支座的底部滑动连接在两条型钢轨道上，可以沿两条型钢轨道直线移动，滑动工作台向前移动，且能顶压后滚轮支座和前滚轮支座一起向前移动，使支撑导向模块始终支撑导向空心杆向前移动；另外，在两条型钢轨道的前端上部均安装有限位块，防止前滚轮支座移出两条型钢轨道。

本发明的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置及其使用方法具有设计科学、结构合理、钻孔与起煤同步、提高开采煤块效率的优点。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的左视图。

图4是本发明中钻扩模块的结构示意图。

图5是本发明中第三环形套筒的结构示意图。

图6是图5中A-A处剖视图。

图7是图4中B处的局部放大图。

图8是图4中C处的局部放大图。

图9是图4中D处的局部放大图。

图10是图4中E处的局部放大图。

图中：1.支架底座；2.型钢轨道；3.支撑架；4.滑动工作台；5.锚钻杆；6.空心杆；7.环形液压缸；8.钻杆通孔；9.螺旋钻头；10.旋转连接轴；11.第一滚动轴承；12.第二滚动轴承；13.第三滚动轴承；14.轴套；15.第一弹性挡圈；16.第二弹性挡圈；17.第一推力轴承；18.第二推力轴承；19.第一环形挡圈；20.第二环形挡圈；21.前轴肩；22.后轴肩；23.第一环形套筒；24.第二环形套筒；25.第三环形套筒；26. 轴向沟槽；27.轴向滑槽；28.滚珠；29.套筒端盖；30.旋转电机；31.减速器；32.液力耦合器；33.推进液压缸；34.前滚轮支座；35.后滚轮支座；36.前导向块；37.后导向块；38.限位块；39.滚轮。

实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-图10所示，钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，包括支架底座1、钻扩模块、旋转动力模块、推进动力模块和支撑导向模块，支架底座1的上部安装有两条沿前后方向水平设置的型钢轨道2，支架底座1的后端部设有支撑架3，两条型钢轨道2上滑动安装有滑动工作台4，钻扩模块和旋转动力模块均安装在滑动工作台4上，推进动力模块安装在滑动工作台4和支撑架3之间并驱动滑动工作台4在两条型钢轨道2上前后移动，钻扩模块安装在旋转动力模块的动力输出端，支撑导向模块安装在型钢轨道2的前部并支撑导向钻扩模块。

钻扩模块包括锚钻杆5、空心杆6和环形液压缸7，空心杆6沿前后方向设置，空心杆6的中心开设有钻杆通孔8，空心杆6上部呈前低后高的楔形平面结构，锚钻杆5的前端部沿钻杆周向设有螺旋钻头9，锚钻杆5的后部同轴向伸入到钻杆通孔8内，环形液压缸7的中心孔穿接有旋转连接轴10，旋转连接轴10的前端伸出环形液压缸7的中心孔并伸入到钻杆通孔8内与锚钻杆5的后端同轴向固定连接，旋转连接轴10的后端伸出环形液压缸7的中心孔并与旋转动力模块的动力输出端连接，环形液压缸7的底部通过螺栓固定安装在滑动工作台4的前侧上表面，空心杆6的下侧滚动支撑在支撑导向模块上，空心杆6的后端面中心设有与钻杆通孔8同中心的环形凹槽，环形液压缸7的伸缩部的前端面装配在环形凹槽内并与空心杆6的后端通过螺栓连接，钻杆通孔8的内径大于螺旋钻头9最大的钻孔直径，空心杆6的前端部为前细后粗的圆锥形结构。

锚钻杆5插入钻杆通孔8内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13，第一滚动轴承11与第二滚动轴承12之间的锚钻杆5、第二滚动轴承12与第三滚动轴承13之间的锚钻杆5均装配有轴套14，第一滚动轴承11前侧的锚钻杆5上卡设有第一弹性挡圈15，第三滚动轴承13后侧的锚钻杆5上卡设有第二弹性挡圈16，第一滚动轴承11前方的锚钻杆5上装配有第一推力轴承17，第三滚动轴承13后方的锚钻杆5上装配有第二推力轴承18，第一推力轴承17和第一滚动轴承11之间夹设有第一环形挡圈19，第二推力轴承18和第三滚动轴承13之间夹设有第二环形挡圈20，第一推力轴承17前侧的锚钻杆5上设有前轴肩21，第一推力轴承17的前端面与前轴肩21的后端面紧压接触，第二推力轴承18后侧的锚钻杆5上设有后轴肩22，第二推力轴承18的后端面与后轴肩22的前端面紧压接触，第一推力轴承17和第一滚动轴承11的外部装配有第一环形套筒23，第二滚动轴承12的外部装配有第二环形套筒24，第二推力轴承18和第三滚动轴承13的外部装配有第三环形套筒25，第一环形套筒23和第三环形套筒25的大小相同且结构对称，第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25均与钻杆通孔8的内壁滑动接触，钻杆通孔8的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽26，第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽26分别对应的四个轴向滑槽27，轴向沟槽26与轴向滑槽27之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠28，第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25的前端面分别固定安装有一个套筒端盖29。

轴向沟槽26和轴向滑槽27的数目根据实际工作情况设置，并不只限于本实施例中的数目，也可以分别设置3个或者5个或者6个。

旋转动力模块包括旋转电机30和减速器31，旋转电机30和减速器31从后往前依次固定安装在环形液压缸7后方的滑动工作台4上，旋转电机30的输出轴和减速器31的输入轴之间通过液力耦合器32连接，液力耦合器32固定安装在滑动工作台4上，减速器31的输出轴与旋转连接轴10的后端传动连接。

推进动力模块包括水平设置的推进液压缸33，推进液压缸33的缸体后端通过螺栓固定连接在支撑架3的上部前侧面，推进液压缸33的活塞杆前端与滑动工作台4的后端面铰接。

所述支撑导向模块包括前滚轮支座34和后滚轮支座35，前滚轮支座34和后滚轮支座35的底部均滑动连接在两条型钢轨道2上，前滚轮支座34和后滚轮支座35的上部分别转动安装有两个水平设置的滚轮39，两个滚轮39的中心线均沿左右方向设置，前滚轮支座34的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个前导向块36，后滚轮支座35的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个后导向块37，两个前导向块36和两个后导向块37分别对应位于前后两个滚轮39的正上方，两个前导向块36之间和两个后导向块37之间均设有前后对应的通道，空心杆6穿设在两个通道中并支撑在前后两个滚轮39的上侧轮面上，两条型钢轨道2的前端上部均安装有限位块38。

推进液压缸33、环形液压缸7为常规技术，在市场上可以购置。

钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置的使用方法，包括以下步骤：

（1）根据实际的煤块尺寸，布置该整煤开采装置；

（2）在煤层上钻孔；

（3）使煤层断裂起煤。

步骤（2）的具体操作步骤是：启动旋转电机30，旋转电机30通过液力耦合器32驱动减速器31转动，减速器31的输出轴传动旋转连接轴10，旋转连接轴10带动锚钻杆5转动，启动推进液压缸33，推进液压缸33的活塞杆向前伸出，推进液压缸33的活塞杆推动滑动工作台4沿两条型钢轨道2向前滑动，旋转动力模块和钻扩模块均和滑动工作台2同步向前移动，由于前滚轮支座34和后滚轮支座35上的两个滚轮39对空心杆6滚动支撑，减少了空心杆6在向前直线移动过程中所产生的摩擦力，两个前导向块36之间和两个后导向块37之间均设有前后对应的通道，空心杆6穿设在两个通道中，两个通道对空心杆6起到导向作用，由于锚钻杆5插入钻杆通孔8内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13，第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13对锚钻杆5起到支撑和导向作用，使得锚钻杆5能够旋转向前移动，而空心杆6只向前移动，锚钻杆5的前端通过螺旋钻头9先钻入煤层中并对煤层钻孔。

步骤（3）的具体操作步骤是：推进液压缸33的活塞杆继续向前推动滑动工作台4向前移动，由于空心杆6的前端部为前细后粗的圆锥形结构，从而空心杆6的前端部更容易楔进锚钻杆5在煤层中所钻的孔中，滑动工作台4向前移动至最大行程时，滑动工作台4顶压着后滚轮支座35和前滚轮支座34滑动至两条型钢轨道2前侧的限位块39处，推进液压缸33的活塞杆停止向前移动，启动环形液压缸7，环形液压缸7的伸缩端向前移动，推动空心杆6继续向前移动，在空心杆6前移过程中，由于空心杆6上部呈前低后高的楔形平面结构，空心杆6的上部两条棱边挤压钻孔内壁的煤层，使煤层沿钻孔内壁轴向方向产生裂纹，直至煤层断裂，完成整块煤的起煤工作，得到所需的完整煤块，由于钻杆通孔8的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽26，第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽26分别对应的四个轴向滑槽27，轴向沟槽26与轴向滑槽27之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠39，所以，空心杆6向前移动时，钻杆通孔8内壁上的轴向沟槽26沿滚珠向前移动，减小了空心杆6的钻杆通孔8内壁与第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25之间的摩擦力，同时锚钻杆5的前后位置固定，由于锚钻杆5插入钻杆通孔8内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13，第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13对锚钻杆5起到支撑和导向作用，空心杆6向前移动的过程中，锚钻杆5能够继续旋转转动，当空心杆6的前端与螺旋钻头9的前端平齐后停止环形液压缸7。

本发明的锚钻杆5和空心杆6组合装配在一体，使得本发明在工作时锚钻杆5的钻孔工位和空心杆6的起煤工位同步，且锚钻杆5的钻孔功能与空心杆6的起煤功能复合，在一道工序中同步完成，大大提高了开采出整块煤的效率；另外，由于空心杆6上部呈前低后高的楔形平面结构，可以使得在空心杆6的楔入过程中空心杆6的上部两条棱边挤压钻孔内壁的煤层，使煤层沿钻孔内壁轴向方向产生裂纹，直至煤层断裂，完成整块煤的起煤工作，得到所需的完整煤块，锚钻杆5的直径和长度以及空心杆6的上部楔形平面的斜度和空心杆6的长度可以根据实际的煤块尺寸以及煤层的性能进行计算调整，得到适合的参数，使工作更加有效的进行。

锚钻杆5插入钻杆通孔8内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13，第一滚动轴承11、第二滚动轴承12和第三滚动轴承13起到支撑和导向锚钻杆5的作用，并且可以保证锚钻杆5的旋转前进和空心杆6的直线前进同步，第一推力轴承17和第二推力轴承18可以防止在运动的过程中第一滚动轴承11和第三滚动轴承13错位；钻杆通孔8的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽26，第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽26分别对应的四个轴向滑槽27，轴向沟槽26与轴向滑槽27之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠28，锚钻杆5的前后位置固定的同时且空心杆6向前移动时，钻杆通孔8内壁上的轴向沟槽26沿滚珠28向前移动，减小空心杆6的钻杆通孔8内壁与第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25之间的摩擦力，三个套筒端盖29通过螺钉分别固定安装在第一环形套筒23、第二环形套筒24和第三环形套筒25的前端面上，防止滚珠28滚出。

空心杆6的前端部为前细后粗的圆锥形结构，从而使空心杆6能够顺利楔入锚钻杆5在煤层上所钻的孔中。

前滚轮支座34和后滚轮支座35上的两个滚轮39对空心杆6滚动支撑，减少了空心杆6在直线移动过程所产生的摩擦力，两个前导向块36之间和两个后导向块37之间均设有前后对应的通道，空心杆6穿设在两个通道中，两个通道对空心杆6起到导向作用，前滚轮支座34和后滚轮支座35的底部滑动连接在两条型钢轨道2上，可以沿两条型钢轨道2直线移动，滑动工作台4向前移动，且能顶压后滚轮支座35和前滚轮支座34一起向前移动，使支撑导向模块始终支撑导向空心杆6向前移动；另外，在两条型钢轨道2的前端上部均安装有限位块38，防止前滚轮支座34移出两条型钢轨道2。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，其特征在于：包括支架底座、钻扩模块、旋转动力模块、推进动力模块和支撑导向模块，支架底座的上部安装有两条沿前后方向水平设置的型钢轨道，支架底座的后端部设有支撑架，两条型钢轨道上滑动安装有滑动工作台，钻扩模块和旋转动力模块均安装在滑动工作台上，推进动力模块安装在滑动工作台和支撑架之间并驱动滑动工作台在两条型钢轨道上前后移动，钻扩模块安装在旋转动力模块的动力输出端，支撑导向模块安装在型钢轨道的前部并支撑导向钻扩模块；

钻扩模块包括锚钻杆、空心杆和环形液压缸，空心杆沿前后方向设置，空心杆的中心开设有钻杆通孔，空心杆上部呈前低后高的楔形平面结构，锚钻杆的前端部沿钻杆周向设有螺旋钻头，锚钻杆的后部同轴向伸入到钻杆通孔内，环形液压缸的中心孔穿接有旋转连接轴，旋转连接轴的前端伸出环形液压缸的中心孔并伸入到钻杆通孔内与锚钻杆的后端同轴向固定连接，旋转连接轴的后端伸出环形液压缸的中心孔并与旋转动力模块的动力输出端连接，环形液压缸的底部通过螺栓固定安装在滑动工作台的前侧上表面，空心杆的下侧滚动支撑在支撑导向模块上，空心杆的后端面中心设有与钻杆通孔同中心的环形凹槽，环形液压缸的伸缩部的前端面装配在环形凹槽内并与空心杆的后端通过螺栓连接，钻杆通孔的内径大于螺旋钻头最大的钻孔直径，空心杆的前端部为前细后粗的圆锥形结构；

锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承与第二滚动轴承之间的锚钻杆、第二滚动轴承与第三滚动轴承之间的锚钻杆均装配有轴套，第一滚动轴承前侧的锚钻杆上卡设有第一弹性挡圈，第三滚动轴承后侧的锚钻杆上卡设有第二弹性挡圈，第一滚动轴承前方的锚钻杆上装配有第一推力轴承，第三滚动轴承后方的锚钻杆上装配有第二推力轴承，第一推力轴承和第一滚动轴承之间夹设有第一环形挡圈，第二推力轴承和第三滚动轴承之间夹设有第二环形挡圈，第一推力轴承前侧的锚钻杆上设有前轴肩，第一推力轴承的前端面与前轴肩的后端面紧压接触，第二推力轴承后侧的锚钻杆上设有后轴肩，第二推力轴承的后端面与后轴肩的前端面紧压接触，第一推力轴承和第一滚动轴承的外部装配有第一环形套筒，第二滚动轴承的外部装配有第二环形套筒，第二推力轴承和第三滚动轴承的外部装配有第三环形套筒，第一环形套筒和第三环形套筒的大小相同且结构对称，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒均与钻杆通孔的内壁滑动接触，钻杆通孔的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有多个轴向沟槽，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与多个轴向沟槽分别对应的多个轴向滑槽，轴向沟槽与轴向滑槽之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的前端面分别固定安装有一个套筒端盖。

2.根据权利要求1所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，其特征在于：旋转动力模块包括旋转电机和减速器，旋转电机和减速器从后往前依次固定安装在环形液压缸后方的滑动工作台上，旋转电机的输出轴和减速器的输入轴之间通过液力耦合器连接，液力耦合器固定安装在滑动工作台上，减速器的输出轴与旋转连接轴的后端传动连接。

3.根据权利要求2所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，其特征在于：推进动力模块包括水平设置的推进液压缸，推进液压缸的缸体后端通过螺栓固定连接在支撑架的上部前侧面，推进液压缸的活塞杆前端与滑动工作台的后端面铰接。

4.根据权利要求3所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置，其特征在于：所述支撑导向模块包括前滚轮支座和后滚轮支座，前滚轮支座和后滚轮支座的底部均滑动连接在两条型钢轨道上，前滚轮支座和后滚轮支座的上部分别转动安装有两个水平设置的滚轮，两个滚轮的中心线均沿左右方向设置，前滚轮支座的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个前导向块，后滚轮支座的左右两侧顶部分别通过螺栓固定安装有两个后导向块，两个前导向块和两个后导向块分别对应位于前后两个滚轮的正上方，两个前导向块之间和两个后导向块之间均设有前后对应的通道，空心杆穿设在两个通道中并支撑在前后两个滚轮的上侧轮面上，两条型钢轨道的端上部均安装有限位块。

5.如权利要求4中所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）根据实际的煤块尺寸，布置该整煤开采装置；

（2）在煤层上钻孔；

（3）使煤层断裂起煤。

6.根据权利要求5所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置的使用方法，其特征在于：步骤（2）的具体操作步骤是：启动旋转电机，旋转电机通过液力耦合器驱动减速器转动，减速器的输出轴传动旋转连接轴，旋转连接轴带动锚钻杆转动，启动推进液压缸，推进液压缸的活塞杆向前伸出，推进液压缸的活塞杆推动滑动工作台沿两条型钢轨道向前滑动，旋转动力模块和钻扩模块均和滑动工作台同步向前移动，由于锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承对锚钻杆起到支撑和导向作用，锚钻杆能够旋转向前移动，而空心杆只向前移动，锚钻杆的前端通过螺旋钻头先钻入煤层中并对煤层钻孔。

7.根据权利要求6所述的钻孔和起煤一体的高效整煤开采装置的使用方法，其特征在于：步骤（3）的具体操作步骤是：推进液压缸的活塞杆继续向前推动滑动工作台向前移动，由于空心杆的前端部为前细后粗的圆锥形结构，从而空心杆的前端部更容易楔进锚钻杆在煤层中所钻的孔中，滑动工作台向前移动至最大行程时，滑动工作台顶压着后滚轮支座和前滚轮支座滑动至两条型钢轨道前侧的限位块处，推进液压缸的活塞杆停止向前移动，启动环形液压缸，环形液压缸的伸缩端向前移动，推动空心杆继续向前移动，在空心杆前移过程中，由于空心杆上部呈前低后高的楔形平面结构，空心杆的上部两条棱边挤压钻孔内壁的煤层，使煤层沿钻孔内壁轴向方向产生裂纹，直至煤层断裂，完成整块煤的起煤工作，得到所需的完整煤块，由于钻杆通孔的内壁从前往后沿周向等角度均匀设有四个轴向沟槽，第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒的筒体外表面均从前往后沿周向等角度均匀设有与四个轴向沟槽分别对应的四个轴向滑槽，轴向沟槽与轴向滑槽之间装填有若干个呈一字型布置的滚珠，所以，空心杆向前移动时，钻杆通孔内壁上的轴向沟槽沿滚珠向前移动，减小了空心杆的钻杆通孔内壁与第一环形套筒、第二环形套筒和第三环形套筒之间的摩擦力，同时锚钻杆的前后位置固定，由于锚钻杆插入钻杆通孔内的光杆段从前往后依次装配有第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承，第一滚动轴承、第二滚动轴承和第三滚动轴承对锚钻杆起到支撑和导向作用，空心杆向前移动的过程中，锚钻杆能够继续旋转转动，当空心杆的前端与螺旋钻头的前端平齐后停止环形液压缸。