CN112943326B - 自动锚钻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的自动锚钻装置，包括：基座，以及垂直设置在基座上端的钻孔模组、填药模组和固杆模组；基座设有驱动装置，能够按照预设轨迹动作，将钻孔模组、填药模组、固杆模组依次移动到工作位。本发明提供的自动锚钻装置，能够进行钻孔、填药、固杆，代替人工作业，保障了操作人员的安全，同时提高了工作效率。

Description

自动锚钻装置

技术领域

本发明属于钻探领域，特别涉及一种自动锚钻装置。

背景技术

在井下进行锚杆支护的主要工艺步骤为：首先钻孔，然后将锚固剂填充到孔内，最后将锚杆推入固定。目前实现上述步骤主要通过人工操作，但是井下人工支护作业，无法对工人的安全提供有效的保障。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种自动锚钻装置，能够进行钻孔、填药、固杆，代替人工作业，保障了操作人员的安全，同时提高了工作效率。

本发明提供的自动锚钻装置，包括：基座，以及垂直设置在所述基座上端的钻孔模组、填药模组和固杆模组；所述基座设有驱动装置，能够按照预设轨迹动作，将钻孔模组、填药模组、固杆模组依次移动到工作位。

本发明提供的自动锚钻装置的工作原理如下：钻孔模组设有钻杆，能够在指定位置制定钻孔动作；填药模组用于将药卷置入相应的钻孔内，完成填药；固杆模组设有锚杆，能够将锚杆插入钻孔，进行固杆；三者依次作业，从而完成锚杆支护。本发明中，工作位指需要设置锚杆的对应位置，先通过移动该自动锚钻装置将钻孔模组移动到工作位，然后可通过基座带动剩余模组在预设的轨迹动作，从而精确的将相应模组送入工作位，防止药卷或锚杆无法进入钻孔。通过本发明提供的自动锚钻装置，能够进行钻孔、填药、固杆，代替人工作业，保障了操作人员的安全，同时提高了工作效率。

根据本发明提供的一实施方式，所述基座设有转轴，能够绕所述转轴转动；所述钻孔模组、填药模组和固杆模组布置在所述转轴的周向，且位于以所述转轴为圆心的同一圆上。钻孔模组、填药模组、固杆模组位于同一圆上，基座能够通过转动将钻孔模组、填药模组、固杆模组移动到工作位。

根据本发明提供的一实施方式，所述基座设有升降系统，能够带动所述钻孔模组、填药模组和固杆模组沿转轴延伸方向移动。通过升降系统，将钻孔模组、填药模组和固杆模组靠近工作面(即需要打孔的墙壁)，从而执行对应的工序。

根据本发明提供的一实施方式，所述钻孔模组包括：钻杆、钻杆升降台、钻孔外壳和稳定漏斗；所述钻孔外壳垂直设置在所述基座的上端面；所述钻杆、钻杆升降台位于所述钻孔外壳的内部，且所述钻杆设置在所述钻杆升降台上，能够随所述钻杆升降台动作。

所述稳定漏斗设置在所述钻孔外壳的上端，所述稳定漏斗的下端设有钻杆稳定孔，所述钻杆由所述钻杆稳定孔伸入所述稳定漏斗内部，所述稳定漏斗的下端还设有用于排渣的漏嘴。

根据本发明提供的一实施方式，所述固杆模组包括：锚杆导管、以及锚杆工作台；所述锚杆导管垂直设置在所述基座的上端面；所述锚杆工作台位于所述锚杆导管内部，能够沿所述锚杆导管的长度方向动作，同时能够进行旋转动作；所述锚杆工作台用于可拆卸地安装锚杆；所述锚杆工作台能够沿所述锚杆导管的长度方向将锚杆推出，同时能够带动锚杆进行旋转动作。

根据本发明提供的一实施方式，所述锚杆导管的上端为缩口状，其上端口径小于钻孔口径，所述固杆模组工作时，升降系统将所述锚杆导管的上端插入钻孔内。

根据本发明提供的一实施方式，所述填药模组包括：填药导管和填药工作台，所述填药模组工作时，升降系统将所述填药导管的上端插入钻孔内；所述填药导管垂直设置在所述基座的上端面；所述填药工作台位于所述填药导管内部，能够将位于所述填药导管内的药卷沿填药导管推入钻孔。

根据本发明提供的一实施方式，所述填药工作台包括能够分别动作的第一工作台和第二工作台，所述第一工作台能够在所述填药导管内移动，所述第二工作台与所述填药导管连接，能够带动填药导管沿填药导管的延伸方向动作；所述填药导管的外径小于钻孔口径，能够在第二工作台的作用下伸入钻孔，并使填药导管的上端到达填药指定位置。

所述填药模组工前，第一工作台和第二工作台均位于填药导管的下端，先将药卷置入填药导管，通过第一工作台和第二工作台同时将填药导管和药卷送入钻孔，到达指定位置时，第二工作台先向后退出钻孔，然后第一工作台向后退出钻孔。根据本发明提供的一实施方式，所述填药模组设有压力传感器和震动器，所述压力传感器用于实时测试填药压力，当填药压力达到第一阈值时，振动器带动填药导管震动，当填药压力达到第二阈值时，第二工作台停止填药动作，向后回退预设距离后，重新向前动作。由于部分塌方区域阻力较大，为了更容易通过塌方区域，在填药模组设置压力传感器和震动器，当遇到阻力时，增大填药压力，填药压力达到第一阈值时，开启振动器，带动填药导管进行震动，从而有效破开塌方区域。进一步地，阻力进一步增大时，填药压力相应增大，当填药压力达到第二阈值时，为了保护设备，第二工作台停止填药动作，向后回退预设的一定距离后，重新向前动作，经过多次冲击使得填药导管顺利通过塌方区域。

根据本发明提供的一实施方式，所述升降系统包括第一升降系统和第二升降系统，所述第一升降系统用于驱动基座进行升降，所述第二升降系统用于分别驱动所述钻孔模组、填药模组和固杆模组独立动作。第一升降系统用于使基座靠近工作面，第二升降系统用于使处于工作位的模组继续靠近工作面，从而进行相应动作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例中自动锚钻装置的结构示意图；

图2为一实施例中自动锚钻装置的局部剖视图；

图3为一实施例中自动锚钻装置的另一视角的局部剖视图。

附图标记说明

10-基座

20-钻孔模组

21-钻杆

22-钻杆升降台

23-钻孔外壳

24-稳定漏斗

25-漏嘴

30-填药模组

31-填药导管

32-填药工作台

321-第一工作台

322-第二工作台

33-弹性卡圈

40-固杆模组

41-锚杆导管

42-锚杆工作台

43-方孔

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1到图3，本实施例提供的自动锚钻装置，包括：基座10，以及垂直设置在基座10上端的钻孔模组20、填药模组30和固杆模组40；基座10设有驱动装置，能够按照预设轨迹动作，将钻孔模组20、填药模组30、固杆模组40依次移动到工作位。

钻孔模组20设有钻杆21，能够在指定位置制定钻孔动作；填药模组30用于将药卷置入相应的钻孔内，完成填药；固杆模组40设有锚杆，能够将锚杆插入钻孔，进行固杆；三者依次作业，从而完成锚杆支护。本实施例中，工作位指需要设置锚杆的对应位置，先通过移动该自动锚钻装置将钻孔模组20移动到工作位，然后可通过基座10带动剩余模组在预设的轨迹动作，从而精确的将相应模组送入工作位，防止药卷或锚杆无法进入钻孔。通过本实施例提供的自动锚钻装置，能够进行钻孔、填药、固杆，代替人工作业，保障了操作人员的安全，同时提高了工作效率。

具体地，基座10设有转轴，能够绕转轴转动；钻孔模组20、填药模组30和固杆模组40布置在转轴的周向，且位于以转轴为圆心的同一圆上。钻孔模组20、填药模组30、固杆模组40位于同一圆上，基座10能够通过转动将钻孔模组20、填药模组30、固杆模组40移动到工作位。

更具体地，基座10设有升降系统，能够带动钻孔模组20、填药模组30和固杆模组40沿转轴延伸方向移动。通过升降系统，将钻孔模组20、填药模组30和固杆模组40靠近工作面(即需要打孔的墙壁)，从而执行对应的工序。

更具体地，升降系统包括第一升降系统和第二升降系统，第一升降系统用于驱动基座10进行升降，第二升降系统用于分别驱动钻孔模组20、填药模组30和固杆模组40独立动作。第一升降系统用于使基座10靠近工作面，第二升降系统用于使处于工作位的模组继续靠近工作面，从而进行相应动作。具体地，第一升降系统为可升降的第一升降台51，第二升降系统为多个第二升降台，钻孔模组20、填药模组30、固杆模组40分别设置在独立的一个第二升降台上。

更具体地，钻孔模组20包括：钻杆21、钻杆升降台22、钻孔外壳23和稳定漏斗24；钻孔外壳23垂直设置在基座10的上端面；钻杆21、钻杆升降台22位于钻孔外壳23的内部，且钻杆21设置在钻杆升降台22上，能够随钻杆升降台22动作。

稳定漏斗24设置在钻孔外壳23的上端，稳定漏斗24的下端设有钻杆21稳定孔，钻杆21由钻杆21稳定孔伸入稳定漏斗24内部，稳定漏斗24的下端还设有用于排渣的漏嘴25。工作时，基座10转动，将钻孔模组20转动到工作位，然后钻孔模组20在升降系统的作用下向上移动，使稳定漏斗24抵靠在工作位对应的岩壁上，钻杆21转动，并随钻杆升降台22向上动作，从而在工作位进行钻孔，稳定漏斗24的钻杆21稳定孔能够稳定钻杆21，防止钻杆21剧烈摆动，造成钻孔偏移或钻杆21损坏；钻孔产生的渣土由漏嘴25排出，防止进入钻杆21模组损坏设备。

更具体地，固杆模组40包括：锚杆导管41、以及锚杆工作台42；锚杆导管41垂直设置在基座10的上端面；锚杆工作台42位于锚杆导管41内部，能够沿锚杆导管41的长度方向动作，同时能够进行旋转动作；锚杆工作台42用于可拆卸地安装锚杆；锚杆工作台42能够沿锚杆导管41的长度方向将锚杆推出，同时能够带动锚杆进行旋转动作。锚杆工作台42的上端设有一方孔43，锚杆用于安装在方孔43内，基座10转动，将固杆模组40转动到工作位，然后固杆模组40在升降系统的作用下向上移动，使锚杆导管41的上端与钻孔对接，锚杆工作台42推动锚杆进入钻孔，同时锚杆做旋转动作，将钻孔内的药卷挤破，使药卷混合更加充分，锚杆固定也将更加稳定牢固。

更具体地，锚杆导管41的上端为缩口状，其上端口径小于钻孔口径，固杆模组40工作时，升降系统将锚杆导管41的上端插入钻孔内。通过缩口的上端，使得锚杆能够沿导管进入钻孔，避免部分弯曲的锚杆抵靠在钻孔之外的墙壁，造成固杆失败。

更具体地，填药模组30包括：填药导管31和填药工作台32，填药模组30工作时，升降系统将填药导管31的上端插入钻孔内；

填药导管31垂直设置在基座10的上端面；填药工作台32位于填药导管31内部，能够将位于填药导管31内的药卷沿填药导管31推入钻孔。由于药卷刚性较差，在外力作用下容易爆裂，通过人工操作时，容易造成药卷与钻孔错位，药卷与墙壁刚性接触，造成药卷破裂。因此，设置填药导管31，工作时，将药卷置入填药导管31，通过基座10旋转将填药模组30准确的置于工作位，通过填药导管31对接钻孔，并通过填药工作台32将药卷推入钻孔并到达指定位置。

更具体地，填药工作台32包括能够分别动作的第一工作台321和第二工作台322，第一工作台321能够在填药导管31内移动，第二工作台322与填药导管31连接，能够带动填药导管31沿填药导管31的延伸方向动作。

填药导管31的外径小于钻孔口径，能够在第二工作台322的作用下伸入钻孔，并使填药导管31的上端到达填药指定位置。

填药模组30工前，第一工作台321和第二工作台322均位于填药导管31的下端，先将药卷置入填药导管31，通过第一工作台321和第二工作台322同时将填药导管31和药卷送入钻孔，到达指定位置时，第二工作台322先向后退出钻孔，然后第一工作台321向后退出钻孔。由于钻孔内部容易局部塌方，药卷到达塌方位置后，由于自身能够承受的压力较小，导致药卷无法到达指定位置，且容易发生破裂。本实施例的填药导管31能够伸入钻孔，并带动药卷同时到达需填药的指定位置，第一工作台321停止动作，第二工作台322先带动填药导管31向后退出钻孔，使填药导管31与药卷分离，然后第一工作台321向后退出钻孔，将药卷留在钻孔内，完成填药。由于填药导管31能够具有比药卷更大的刚性，第二工作台322能够对填药导管31施加更大的填药压力，从而通过塌方区域，将药卷送到指定位置。

更具体地，填药模组30设有压力传感器和震动器，压力传感器用于实时测试填药压力，当填药压力达到第一阈值时，振动器带动填药导管31震动，当填药压力达到第二阈值时，第二工作台322停止填药动作，向后回退预设距离后，重新向前动作。由于部分塌方区域阻力较大，为了更容易通过塌方区域，在填药模组30设置压力传感器和震动器，当遇到阻力时，增大填药压力，填药压力达到第一阈值时，开启振动器，带动填药导管31进行震动，从而有效破开塌方区域。进一步地，阻力进一步增大时，填药压力相应增大，当填药压力达到第二阈值时，为了保护设备，第二工作台322停止填药动作，向后回退预设的一定距离后，重新向前动作，经过多次冲击使得填药导管31顺利通过塌方区域。

当检测到填药压力超过第二阈值的次数达到最大值时(本实施例中的最大值为5次，其他实施例中也可为10次、20次等)，系统判断塌方区域阻力太大，无法填药，填药工作台32回退，使填药模组30恢复到初始状态，重新执行钻孔。

人工填药时，药卷由于自重容易从钻孔中下滑，导致后续固杆失败，容易产生安全隐患。本实施例中，填药导管31中设有弹性卡圈33，且常处于压缩状态，执行填药动作时，弹性卡圈33位于药卷的底部，当到达指定位置时，第二工作台322向后退出钻孔，药卷和卡圈从填药导管31中脱离，卡圈扩张，撑在钻孔的内部，从而防止药卷从钻孔中掉落。

这里，要说明的是，本发明涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本发明对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本发明虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进。本发明对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本发明，以便更好的理解本发明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (7)

1.自动锚钻装置，其特征在于，包括：基座(10)，以及垂直设置在所述基座(10)上端的钻孔模组(20)、填药模组(30)和固杆模组(40)；所述基座(10)设有驱动装置，能够按照预设轨迹动作，将钻孔模组(20)、填药模组(30)、固杆模组(40)依次移动到工作位；

所述填药模组(30)包括：填药导管(31)和填药工作台(32)，所述填药模组(30)工作时，升降系统将所述填药导管(31)的上端插入钻孔内；

所述填药导管(31)垂直设置在所述基座(10)的上端面；所述填药工作台(32)位于所述填药导管(31)内部，能够将位于所述填药导管(31)内的药卷沿填药导管(31)推入钻孔；

所述填药工作台(32)包括能够分别动作的第一工作台(321)和第二工作台(322)，所述第一工作台(321)能够在所述填药导管(31)内移动，所述第二工作台(322)与所述填药导管(31)连接，能够带动填药导管(31)沿填药导管(31)的延伸方向动作；

所述填药导管(31)的外径小于钻孔口径，能够在第二工作台(322)的作用下伸入钻孔，并使填药导管(31)的上端到达填药指定位置；

所述填药模组(30)工作前，第一工作台(321)和第二工作台(322)均位于填药导管(31)的下端，先将药卷置入填药导管(31)，通过第一工作台(321)和第二工作台(322)同时将填药导管(31)和药卷送入钻孔，到达指定位置时，第二工作台(322)先向后退出钻孔，然后第一工作台(321)向后退出钻孔；

所述填药模组(30)设有压力传感器和震动器，所述压力传感器用于实时测试填药压力，填药方法如下：

当遇到阻力时，增大填药压力，填药压力达到第一阈值时，开启振动器，带动填药导管进行震动，从而有效破开塌方区域；阻力进一步增大时，填药压力相应增大，当填药压力达到第二阈值时，为了保护设备，第二工作台停止填药动作，向后回退预设的一定距离后，重新向前动作，经过多次冲击使得填药导管31通过塌方区域；当检测到填药压力超过第二阈值的次数达到最大值时，系统判断塌方区域阻力太大，无法填药，填药工作台回退，使填药模组恢复到初始状态，重新钻孔；

填药导管中设有弹性卡圈，且常处于压缩状态，执行填药动作时，弹性卡圈位于药卷的底部，当到达指定位置时，第二工作台向后退出钻孔，药卷和卡圈从填药导管中脱离，卡圈扩张，撑在钻孔的内部，防止药卷从钻孔中掉落。

2.根据权利要求1所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述基座(10)设有转轴，能够绕所述转轴转动；所述钻孔模组(20)、填药模组(30)和固杆模组(40)布置在所述转轴的周向，且位于以所述转轴为圆心的同一圆上。

3.根据权利要求2所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述基座(10)设有升降系统，能够带动所述钻孔模组(20)、填药模组(30)和固杆模组(40)沿转轴延伸方向移动。

4.根据权利要求3所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述钻孔模组(20)包括：钻杆(21)、钻杆升降台(22)、钻孔外壳(23)和稳定漏斗(24)；

所述钻孔外壳(23)垂直设置在所述基座(10)的上端面；

所述钻杆(21)、钻杆升降台(22)位于所述钻孔外壳(23)的内部，且所述钻杆(21)设置在所述钻杆升降台(22)上，能够随所述钻杆升降台(22)动作；

所述稳定漏斗(24)设置在所述钻孔外壳(23)的上端，所述稳定漏斗(24)的下端设有钻杆(21)稳定孔，所述钻杆(21)由所述钻杆(21)稳定孔伸入所述稳定漏斗(24)内部，所述稳定漏斗(24)的下端还设有用于排渣的漏嘴(25)。

5.根据权利要求3所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述固杆模组(40)包括：锚杆导管(41)、以及锚杆工作台(42)；所述锚杆导管(41)垂直设置在所述基座(10)的上端面；所述锚杆工作台(42)位于所述锚杆导管(41)内部，能够沿所述锚杆导管(41)的长度方向动作，同时能够进行旋转动作；所述锚杆工作台(42)用于可拆卸地安装锚杆；所述锚杆工作台(42)能够沿所述锚杆导管(41)的长度方向将锚杆推出，同时能够带动锚杆进行旋转动作。

6.根据权利要求5所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述锚杆导管(41)的上端为缩口状，其上端口径小于钻孔口径，所述固杆模组(40)工作时，升降系统将所述锚杆导管(41)的上端插入钻孔内。

7.根据权利要求3所述的自动锚钻装置，其特征在于，所述升降系统包括第一升降系统和第二升降系统，所述第一升降系统用于驱动基座(10)进行升降，所述第二升降系统用于分别驱动所述钻孔模组(20)、填药模组(30)和固杆模组(40)独立动作。

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