CN111119734A - 一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，包括具有下向钻孔功能的下向钻孔钻机、用于对静压介质进行做功并输出具有一定压力介质的泥浆泵站以及用于将煤岩水分离成煤岩渣和煤水的煤水循环处理一体机，该一体化成套装备用于穿过煤矿内的岩层底板后对煤层进行扩孔，所述下向钻孔钻机上安装有钻扩一体化钻具，本发明通过将下向钻孔钻机、泥浆泵站、煤水循环处理一体机及钻扩一体化钻具组合在一起使用，不仅实现了煤矿井下下向钻孔、扩孔一体化作业的功能，相对现有技术又增加了施工现场煤岩水分离以及煤水的循环利用功能，从而能够有效的节约水资源，并使设备成套化，施工作业效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭开采设备技术领域，具体涉及一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备。
背景技术
现阶段的瓦斯治理工艺为了实现煤层内部卸压增透的目的，通常会在穿层钻孔中的煤层内进行扩孔造穴，以提高瓦斯治理效率，而为了提高扩孔造穴的施工效率，现阶段较为先进的技术为采用钻扩一体化成套装备进行扩孔造穴，常用的向上穿层钻孔、扩孔一体化方式为采用水力冲孔造穴，冲孔时煤渣在自身重力的作用下自然排出。然而，使用水力冲孔造穴装备进行向下钻扩一体化作业会面临冲孔时孔内存有大量的水，造成扩孔效果降低，自下向上排渣时排渣困难以及现场用水量大，造成现场作用环境恶劣等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，以解决煤矿井下下向钻扩一体化施工时水力冲孔造穴效果差、排渣困难、作业环境恶劣等问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，包括具有下向钻孔功能的下向钻孔钻机、用于对静压介质进行做功并输出具有一定压力介质的泥浆泵站以及用于将煤岩水分离成煤岩渣和煤水的煤水循环处理一体机，该一体化成套装备用于穿过煤矿内的岩层底板后对煤层进行扩孔，所述下向钻孔钻机上安装有钻扩一体化钻具，所述岩层底板的顶部开设有用于储存施工现场产生的煤岩水的沉淀池，沉淀池通过管路Ⅰ与煤水循环处理一体机的入口相连通，煤水循环处理一体机的出口通过管路Ⅱ与泥浆泵站的入口相连通，泥浆泵站的出口通过连接管道与钻扩一体化钻具相连。
进一步的，所述钻扩一体化钻具为集水力打钻、机械扩孔为一体的一体化钻具。
进一步的，所述煤水循环处理一体机的内部设置有循环泵。
进一步的，所述泥浆泵站包括移动机构、水箱、泥浆泵、动力装置、液压马达、液压阀以及液压油箱，所述的水箱、泥浆泵、动力装置、液压马达、液压阀以及液压油箱均设置在移动机构上；所述液压油箱通过液压管道依次与所述的动力装置、液压阀、液压马达以及泥浆泵相连，泥浆泵的入口与水箱的出口相连通，泥浆泵的出口与钻扩一体化钻具相连通，水箱的入口通过管路Ⅱ与煤水循环处理一体机的出口相连通。
进一步的，所述动力装置包括液压泵和用于驱动液压泵转动的电机，液压泵的入口通过液压管道与液压油箱相连通，液压泵的出口通过液压管道与液压阀的入口相连通。
进一步的，所述移动机构为雪橇状的板状结构。
优选的，所述移动机构为具有移动功能的履带底盘，液压阀的其中一个出口通过液压管道与履带底盘相连并用于驱动履带底盘移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将下向钻孔钻机、泥浆泵站、煤水循环处理一体机及钻扩一体化钻具组合在一起使用，不仅实现了煤矿井下下向钻孔、扩孔一体化作业的功能，相对现有技术又增加了施工现场煤岩水分离以及煤水的循环利用功能，从而能够有效的节约水资源，并使设备成套化，施工作业效率更高；
2、本发明中的泥浆泵站将移动机构、水箱、泥浆泵、动力装置集成在一起，体积小且移动方便，从而可以直接将泥浆泵站移动至施工现场使用，既满足了施工现场的使用要求，又能够避免因体积过大造成现场空间的占用以及避免了因长距离输送造成了介质压力及流量的损失，从源头上解决了扩孔施工效果差的问题。
附图说明
图1是一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备的整体结构示意图；
图2是一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备中泥浆泵站的结构示意图；
图3是一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备中泥浆泵站的控制原理框图；
图中标记：1、移动机构，2、水箱，3、泥浆泵，4、电机，5、液压泵，6、液压马达，7、液压阀，8、液压油箱，9、下向钻孔钻机，10、泥浆泵站，11、煤水循环处理一体机，12、钻扩一体化钻具，13、管路Ⅰ，14、管路Ⅱ，15、沉淀池，16、岩层底板。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，包括具有下向钻孔功能的下向钻孔钻机9、用于对静压介质进行做功并输出具有一定压力介质的泥浆泵站10以及用于将煤岩水分离成煤岩渣和煤水的煤水循环处理一体机11，该一体化成套装备用于穿过煤矿内的岩层底板16后对煤层进行扩孔，所述下向钻孔钻机9上安装有钻扩一体化钻具12，所述岩层底板16的顶部开设有用于储存施工现场产生的煤岩水的沉淀池15，沉淀池15通过管路Ⅰ13与煤水循环处理一体机11的入口相连通，煤水循环处理一体机11的出口通过管路Ⅱ14与泥浆泵站10的入口相连通，泥浆泵站10的出口通过连接管道与钻扩一体化钻具12相连。
所述钻扩一体化钻具12为集水力打钻、机械扩孔为一体的一体化钻具，优选的，可以采用申请号为CN201821314565.7的一种机械水动力组合式扩孔装置，其为集水力打钻、机械扩孔为一体的先进装置，该装置在常规开孔过程中低压水可对钻杆体进行冷却，水流能保证孔内排粉效果，高压时机械刀体打开，进行煤体切割，通过高低压的转换就能实现钻孔与扩孔一体化，解决了常规设备更换零配件较多、工人劳动强度大、效率低下与无法进行高硬度煤层扩孔的问题。
进一步优化本方案，所述煤水循环处理一体机11的内部设置有循环泵。
进一步优化本方案，如图2所示，所述泥浆泵站包括移动机构1、水箱2、泥浆泵3、动力装置、液压马达6、液压阀7以及液压油箱8，水箱2为焊接式箱体，其上端设计有进水口，下端设计有泥浆泵吸液口，该箱体通过螺栓连接的形式固定在移动机构1上，为泥浆泵3提供介质，介质可以为静压水或者煤水。
所述的水箱2、泥浆泵3、动力装置、液压马达6、液压阀7以及液压油箱8均设置在移动机构1上，移动机构为具有移动功能的履带底盘，该履带底盘可通过液压驱动带动泥浆泵站10自由移动。如图3所示，所述液压油箱8通过液压管道依次与所述的动力装置、液压阀7、液压马达6以及泥浆泵3相连，泥浆泵3的入口与水箱2相连通，泥浆泵3的出口与钻扩一体化钻具12相连通，水箱2的入口通过管路Ⅱ14与煤水循环处理一体机11的出口相连通，水箱2用于存储从煤水循环处理一体机11输送过来的静压水或煤水。
泥浆泵3是由固定在泥浆泵3上的液压马达6驱动的柱塞泵，通过液压马达6驱动连杆旋转，进而带动柱塞往复运动，将静压水或煤水从水箱2中吸出，经做功后从出口处排出，该泥浆泵3通过螺栓固定在移动机构1上。
所述动力装置包括液压泵5和用于驱动液压泵5转动的电机4，液压泵5的入口通过液压管道与液压油箱8相连通，液压泵5的出口通过液压管道与液压阀7的入口相连通，通过电机4旋转驱动液压泵5转动，液压泵5从液压油箱8中吸入低压油，做功后排出高压油，高压油进入液压阀7，进而实现对移动机构1和液压马达6的控制，具体的，当移动机构1工作时，移动机构中的履带底盘行走，带动泥浆泵站移动到任意地点；当液压马达6工作时，驱动泥浆泵3工作，泥浆泵3从水箱2中吸入静压水或者煤水，静压水经泥浆泵3做功后转换成高压水并从出口输出，供施工现场打钻或其它使用。
作为发明的另一个实施例，所述移动机构也可为雪橇状的板状结构，在外力的牵引作用下可以实现自由滑动，结构更加简单且缩小了本发明的体积，更适合煤矿井下使用。
本发明的工作过程如下：施工时，下向钻孔钻机9固定在岩层底板16与岩层顶板之间，下向钻孔钻机9通过钻扩一体化钻具12对岩层底板16进行钻进，并通过泥浆泵站10向钻扩一体化钻具12中输入低压、小流量介质（该介质可以是水，也可以是经煤水循环处理一体机11筛分处理过的煤水），此时钻扩一体化钻具12维持小孔径钻进的状态，施工现场产生的煤岩水通过地面排水渠道流入岩层底板16顶部开设的沉淀池15内，煤岩水经沉淀池15沉淀后被煤水循环处理一体机11自带的循环泵经管路Ⅰ13抽至煤水循环处理一体机内的煤岩水分离装置中进行煤岩水的分离，此处需要说明的是，煤岩水分离装置和循环泵均为本领域较为常规的技术，故在此处不作详细说明，经煤岩水分离装置分离后的煤岩渣通过煤水循环处理一体机11前端的出渣口排出，分离后的煤水进入煤水循环处理一体机11的蓄水仓内并被煤水循环处理一体机11自带的污水泵抽出，然后经管路Ⅱ14输送给泥浆泵站10的入口，并存储在泥浆泵站10中的水箱2内供钻扩一体化钻具12随时使用，从而完成了污水的循环利用。当钻扩一体化钻具12钻进至煤层段时，调节泥浆泵站10的出口的压力与流量，使钻扩一体化钻具12中的可变径机械造穴装置的刀臂打开，由机械刀臂对煤层进行扩孔，待扩孔完成，重新调整泥浆泵站10的出口的压力与流量，机械刀臂恢复至原来状态，下向钻孔钻机9将钻扩一体化钻具12从钻孔中取出，完成下向钻扩一体化作业。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，包括具有下向钻孔功能的下向钻孔钻机（9）、用于对静压介质进行做功并输出具有一定压力介质的泥浆泵站（10）以及用于将煤岩水分离成煤岩渣和煤水的煤水循环处理一体机（11），该一体化成套装备用于穿过煤矿内的岩层底板（16）后对煤层进行扩孔，其特征在于：所述下向钻孔钻机（9）上安装有钻扩一体化钻具（12），所述岩层底板的顶部开设有用于储存施工现场产生的煤岩水的沉淀池（15），沉淀池（15）通过管路Ⅰ（13）与煤水循环处理一体机（11）的入口相连通，煤水循环处理一体机（11）的出口通过管路Ⅱ（14）与泥浆泵站（10）的入口相连通，泥浆泵站（10）的出口通过连接管道与钻扩一体化钻具（12）相连。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述钻扩一体化钻具（12）为集水力打钻、机械扩孔为一体的一体化钻具。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述煤水循环处理一体机（11）的内部设置有循环泵。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述泥浆泵站（10）包括移动机构（1）、水箱（2）、泥浆泵（3）、动力装置、液压马达（6）、液压阀（7）以及液压油箱（8），所述的水箱（2）、泥浆泵（3）、动力装置、液压马达（6）、液压阀（7）以及液压油箱（8）均设置在移动机构（1）上；所述液压油箱（8）通过液压管道依次与所述的动力装置、液压阀（7）、液压马达（6）以及泥浆泵（3）相连，泥浆泵（3）的入口与水箱（2）的出口相连通，泥浆泵（3）的出口与钻扩一体化钻具（12）相连通，水箱（2）的入口通过管路Ⅱ（14）与煤水循环处理一体机（11）的出口相连通。
5.根据权利要求4所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述动力装置包括液压泵（5）和用于驱动液压泵（5）转动的电机（4），液压泵（5）的入口通过液压管道与液压油箱（8）相连通，液压泵（5）的出口通过液压管道与液压阀（7）的入口相连通。
6.根据权利要求4所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述移动机构（1）为雪橇状的板状结构。
7.根据权利要求4所述的一种煤矿用穿层下向钻扩一体化成套装备，其特征在于：所述移动机构（1）为具有移动功能的履带底盘，液压阀（7）的其中一个出口通过液压管道与履带底盘相连并用于驱动履带底盘移动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 045000 No. 5, North Main Street, Shanxi, Yangquan Applicant after: YANGQUAN COAL INDUSTRY (Group) Co.,Ltd. Applicant after: Tiefulai Equipment Manufacturing Group Co.,Ltd. Address before: 045000 No. 5, North Main Street, Shanxi, Yangquan Applicant before: YANGQUAN COAL INDUSTRY (Group) Co.,Ltd. Applicant before: HENAN TIEFULAI EQUIPMENT MANUFACTURING Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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