CN113431585A - 一种多功能天井钻机及掘进操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多功能天井钻机及掘进操作方法，其中，天井钻机，包括：履带底盘、主机总成、行走动力部件和水平切割支撑装置，行走动力部件与履带底盘的头部连接；水平切割支撑装置设置在履带底盘的头部，以平衡水平切槽作业的反作用力；主机总成包括主机本体，主机总成通过俯仰机构与履带底盘的尾端铰接；水平切槽作业时，主机总成位于履带底盘的正上方，水平切割支撑装置顶触矿洞底部和顶部，主机本体进行水平掘进作业；垂直切槽作业时，主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，主机本体进行竖直掘进作业；成角度切槽作业时，主机总成翻转成所需掘进角度，主机本体按所需角度掘进作业。本发明能够满足多种工况的作业，提高了生产效率。

Description

一种多功能天井钻机及掘进操作方法

技术领域

本发明涉及矿山机械技术领域，具体涉及一种多功能天井钻机及掘进操作方法。

背景技术

天井钻机作为矿山机械中一种重要的施工机械，在有下部运输巷道、地质条件稳定的井筒施工中得到广泛应用，其主要工作原理是通过电机驱动液压油泵，并利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转；同时主机推进油缸产生的轴向拉、压力也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动的同时产生冲击载荷，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。

矿场主要的切割槽形式为垂直型，由直立式天井钻机作业形成；水平切割槽也是矿山采矿工艺过程中必不可少的工艺操作，水平切割槽的形成效率直接影响到矿山公司的出矿产量，但是目前市场上常规的天井钻机只能垂直作业或成角度作业，无法进行水平作业。

传统的，水平切割的形成，多是依靠人力挖掘潜孔爆破来实现，然而依靠人力挖掘潜孔爆破形成水平切割槽需求较多的操作人员，且受矿道狭小空间的限制，工作量和劳动强度大，作业效率低，且工作人员长时间停留在采场内，存在极大的安全隐患；也有更换其他水平掘进作业设备进行水平切槽作业的情况，但是此种方式，一方面增加了设备投入成本，另一方面需要先移走原有垂直钻进设备，势必增加整体作业时间，降低了生产效率。

因此，亟需一种多功能天井钻机及掘进操作方法，既能够进行垂直作业和成角度作业，还能够进行水平切割槽的水平作业，以满足多种工况的需求，提高了生产效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种多功能天井钻机及掘进操作方法，既能够进行垂直作业和成角度作业，还能够进行水平切割槽的水平作业，以满足多种工况的需求，提高了生产效率。

为实现上述目的，本发明提供一种多功能天井钻机，包括：

履带底盘、主机总成、行走动力部件和水平切割支撑装置，所述行走动力部件与所述履带底盘的头部连接；所述水平切割支撑装置设置在所述履带底盘的头部，并位于所述行走动力部件和履带底盘之间，以平衡水平切槽作业的反作用力，所述水平切割支撑装置包括支撑固定座、第一顶撑机构和第二顶撑机构，所述第一顶撑机构和第二顶撑机构分别设置在支撑固定座的两个相对面上；所述主机总成包括主机本体，所述主机总成通过俯仰机构与所述履带底盘的尾端铰接；所述主机本体包括第三顶撑机构、推进机构、第三顶撑机构底座总成、用于驱动刀盘掘进的旋转头总成、第四顶撑机构底座总成和第四顶撑机构，所述旋转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的远离推进端通过所述第四顶撑机构底座总成与所述第四顶撑机构相连接，所述推进机构的推进端通过所述第三顶撑机构底座总成与所述第三顶撑机构相连接；

行走时，所述主机总成翻转收纳在履带底盘的正上方；

水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，所述水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构水平推进所述旋转头总成进行水平掘进作业；

垂直切槽作业时，所述主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构竖直推进所述旋转头总成进行竖直掘进作业；

成角度切槽作业时，所述主机总成翻转成所需掘进角度，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构推进所述旋转头总成按所需掘进角度掘进作业。

作为上述方案进一步的改进，所述主机总成还包括回转机构，所述回转机构与所述主机本体可旋转连接，用于旋转所述主机本体的旋转头总成到所需掘进位置，所述主机总成还通过回转机构的壳体与所述履带底盘的尾端铰接。

作为上述方案进一步的改进，所述旋转头总成包括依次连接的旋转头驱动装置、钻杆和刀盘，且所述钻杆与所述旋转头驱动装置可拆卸式连接，所述刀盘与所述钻杆可拆卸式连接，所述钻杆至少为一个，具体根据钻进深度选择不同数量的钻杆。

作为上述方案进一步的改进，所述钻杆包括但不限于螺旋排渣钻杆。

作为上述方案进一步的改进，所述履带底盘任一侧履带总成上方设置有折臂式吊机，用于吊装钻杆以便于装配钻杆而不断掘进。

作为上述方案进一步的改进，所述行走动力部件上安装有两前支腿，两所述前支腿同步调节，所述履带底盘上安装有后支腿总成，所述后支腿总成包括两后支腿，两所述后支腿能单独调节，所述后支腿总成与两所述前支腿协同调节所述多功能天井钻机的平整度以更加平稳作业。

作为上述方案进一步的改进，所述俯仰机构包括但不限于两个平行同步设置的俯仰油缸，两个所述俯仰油缸的动力输出端与所述主机总成连接，所述远离动力输出端与所述履带总成连接。

作为上述方案进一步的改进，所述第一顶撑机构包括平行成对设置的第一伸缩驱动单元，所述第一伸缩驱动单元能够沿第一方向进行伸缩运动以顶触矿洞顶部；

所述第二顶撑机构包括第二伸缩驱动单元，所述第二伸缩驱动单元能够沿第二方向进行伸缩运动以顶触触矿洞底部，且所述第一方向和第二方向相反；

所述第二伸缩驱动单元设置在支撑固定座的中部，且所述平行成对设置的第一伸缩驱动单元关于第二伸缩驱动单元对称设置，构成倒三角形的支撑结构。

作为上述方案进一步的改进，所述成对设置的第一伸缩驱动单元至少为一对。

作为上述方案进一步的改进，所述第一伸缩驱动单元包括第一伸缩驱动装置、第一内支撑管和第一外支撑管，所述第一伸缩驱动装置内套于所述第一外支撑管内，所述第一内支撑管在第一伸缩驱动装置的作用下可伸缩套设在第一外支撑管内。

作为上述方案进一步的改进，所述第一内支撑管和第一外支撑管之间还设有滑块，所述滑块一方面成为第一内支撑管伸缩的导向，另一方面减小所述第一内支撑管和第一外支撑管之间的摩擦；所述滑块优选尼龙滑块。

作为上述方案进一步的改进，所述第一外支撑管与所述支撑固定座固定连接，所述第一伸缩驱动装置与所述第一支撑外管固定连接或与所述支撑固定座固定连接。

作为上述方案进一步的改进，所述第一伸缩驱动装置为包括但不限于油缸。

作为上述方案进一步的改进，所述第一伸缩驱动单元还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第一内支撑管伸出时的伸出状态；

具体的，当第一伸缩驱动装置采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第一内支撑管伸出支撑状态。

作为上述方案进一步的改进，所述第一顶撑机构还包括连接架，所述连接架用于连接成对设置的第一外支撑管，以使成对的第一伸缩驱动单元成为一体，增加整个支撑装置的强度和刚度。

作为上述方案进一步的改进，所述第二伸缩驱动单元包括第二伸缩驱动装置、第二内支撑管和第二外支撑管，所述第二伸缩驱动装置内套于所述第二外支撑管内，所述第二内支撑管在第二伸缩驱动装置的作用下可伸缩套设在第二外支撑管内。

作为上述方案进一步的改进，所述第二内支撑管和第二外支撑管之间还设有滑块，所述滑块一方面成为第二内支撑管伸缩的导向，另一方面减小所述第二内支撑管和第二外支撑管之间的摩擦；所述滑块优选尼龙滑块。

作为上述方案进一步的改进，所述第二外支撑管与所述支撑固定座固定连接，所述第二伸缩驱动装置与所述第二外支撑管固定连接或与所述支撑固定座固定连接。

作为上述方案进一步的改进，所述第二伸缩驱动装置为包括但不限于油缸。

作为上述方案进一步的改进，所述第二伸缩驱动单元还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第二内支撑管伸出时的伸出状态；

具体的，当第二伸缩驱动装置采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第二内支撑管伸出支撑状态。

本发明还提供一种多功能天井钻机的掘进操作方法，其步骤包括：

S1：将本多功能天井钻机停放到指定位置，并调整两前支腿以及两后支腿总成以使本多功能天井钻机的轮胎离地，并被平稳支撑；

S2：水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，以使主机钻杆处于水平状态；首先将水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面；然后将主机总成的第四顶撑机构顶撑在水平切割支撑装置的连接架上；控制系统控制钻杆水平向前不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度；

垂直切槽作业时，首先通过俯仰机构将主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，以使主机钻杆处于竖直状态；然后将第三顶撑机构和第四顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度；

成角度切槽作业时，首先通过俯仰机构将主机总成翻转成所需掘进角度，以使主机钻杆处于所需掘进角度状态；然后第三顶撑机构和第四顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度。

作为上述方案进一步的改进，所述步骤S2中，当水平作业时，当需要增加钻杆时，首先缩回水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构，解除第一顶撑机构和第二顶撑机构对矿洞顶部和底部的顶撑；其次，调整两前支腿以及两后支腿总成以使本多功能天井钻机的轮胎与底面接触，行走动力部件驱动本多功能天井钻机超车头方向前进预定距离；然后，折臂式吊机起吊钻杆并加装，然后再重复步骤S1以及S2步骤中的掘进动作直到掘进到预定水平深度。

作为上述方案进一步的改进，所述步骤S2中，所述垂直切槽作业包括竖直向下掘进切槽作业和竖直向上掘进切槽作业，当需要竖直向下掘进切槽作业时，只需要通过俯仰机构将主机总成翻转成转处于履带底盘尾端的延伸方向，以使主机钻杆处于竖直向下的状态便可进行竖直向下掘进切槽作业；

当需要竖直向上掘进切槽作业时，首先通过俯仰机构将主机总成翻转成转处于履带底盘尾端的延伸方向，然后通过回转机构将主机本体旋转180°以使主机钻杆处于竖直向上的状态便可进行竖直向上掘进切槽作业。

由于本发明采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：

1、本发明的一种多功能天井钻机，在进行水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，以使主机钻杆处于水平状态；水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面；主机总成的第四顶撑机构顶撑在水平切割支撑装置的连接架上；如此的设置，仅仅通过合理的设置水平切割支撑装置便可进行水平切槽掘进作业，结构简单紧凑，且无需对传统的直立式天机钻机进行大规模改动便可实现水平切槽的作业，将水平切槽的功能集成在竖直掘进天井钻机上，减少矿洞内设备的更换频率和施工的安全隐患，降低了劳动强度，提升了整体的作业效率；

另外，由于设置了水平切割支撑装置，能够使得水平掘进作业过程中产生的反作用力通过第四顶撑机构传递到水平切割支撑装置上，再被传递到矿洞的顶部和底部，从而平衡掉水平掘进所产生的反作用力，以减少反作用力对设备的损坏以及提高施工质量。

2、本发明的一种多功能天井钻机，行走时，所述主机总成翻转收纳在履带底盘的正上方；水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，所述水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构水平推进所述旋转头总成进行水平掘进作业；垂直切槽作业时，所述主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构竖直推进所述旋转头总成进行竖直掘进作业；成角度切槽作业时，所述主机总成翻转成所需掘进角度，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构推进所述旋转头总成按所需掘进角度掘进作业，本发明所提供的多功能天井钻机，既能够进行垂直作业和成角度作业，还能够进行水平切割槽的水平作业，以满足多种工况的需求，提高了生产效率。

3、本发明的水平切割支撑装置包括：支撑固定座、第一顶撑机构和第二顶撑机构，所述第一顶撑机构和第二顶撑机构分别设置在支撑固定座的两个上下相对面上；所述第一顶撑机构包括平行成对设置的第一伸缩驱动单元，所述第一伸缩驱动单元能够沿第一方向进行伸缩运动以顶触矿洞的顶部；所述第二顶撑机构包括第二伸缩驱动单元，所述第二伸缩驱动单元能够沿第二方向进行伸缩运动以顶触顶触矿洞的顶部，且所述第一方向和第二方向相反；所述第二伸缩驱动单元设置在支撑固定座的中部，且所述平行成对设置的第一伸缩驱动单元关于第二伸缩驱动单元对称设置，构成倒三角形的支撑结构；如此的设置，一方面使得本水平切割支撑装置能够在两个相反的方向伸缩分别顶触对应的支撑壁，并与支撑壁触接成一体，以形成稳固的支撑，使得本支撑装置具有良好的刚度，以能平衡掉水平式天井钻机在向前掘进时的反作用力，以保持天机钻机本体被稳固支撑，确保施工质量；另一方面，本支撑装置仅通过第一顶撑机构和第二顶撑机构的设置构成倒三角的支撑结构，结构简单紧凑，便于组织生产和安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1为本发明公开的一种多功能天井钻机的立体示意图；

图2为本发明公开的一种多功能天井钻机的部分爆炸示意图；

图3为本发明公开的水平切割支撑装置的爆炸示意图；

图4为为本发明公开的水平切割支撑装置的伸出支撑状态示意图；

图5为本发明公开的一种多功能天井钻机水平切槽作业状态示意图；

图6为本发明公开的一种多功能天井钻机竖直向下切槽作业状态示意图；

图7为本发明公开的一种多功能天井钻机竖直向上切槽作业状态示意图；

图8为本发明公开的一种多功能天井钻机成角度切槽作业状态示意图；

附图标记如下：

1、履带底盘；2、主机总成；21、主机本体；211、第三顶撑机构；212、推进机构；213、第三顶撑机构底座总成；214、旋转头总成；2141、旋转头驱动装置；2142、钻杆；2143、刀盘；

215、第四顶撑机构底座总成；216、第四顶撑机构；22、回转机构；

3、行走动力部件；

4、水平切割支撑装置；41、支撑固定座；42、第一顶撑机构；421、第一伸缩驱动单元；4211、第一伸缩驱动装置；4212、第一内支撑管；4213、第一外支撑管；422、连接架；4221、连接板；4222、拉板；43、第二顶撑机构；431、第二伸缩驱动单元；4311、第二伸缩驱动装置；4312、第二内支撑管；4313、第二外支撑管；

5、俯仰机构；6、折臂式吊机；7、前支腿；8、后支腿总成。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示诸如第一、第二、上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

以下面结合附图以对本发明作进一步描述:

实施例1：

参照图1-图8，本发明提供一种多功能天井钻机，包括：

履带底盘1、主机总成2、行走动力部件3和水平切割支撑装置4，所述行走动力部件3与所述履带底盘1的头部连接；所述水平切割支撑装置4设置在所述履带底盘1的头部，并位于所述行走动力部件3和履带底盘1之间，所述水平切割支撑装置4包括支撑固定座41、第一顶撑机构42和第二顶撑机构43，所述第一顶撑机构42和第二顶撑机构43分别设置在支撑固定座41的两个相对面上；所述主机总成2包括主机本体21，所述主机总成2通过俯仰机构5与所述履带底盘1的尾端铰接；所述主机本体21包括第三顶撑机构211、推进机构212、第三顶撑机构底座总成213、用于驱动刀盘2143掘进的旋转头总成214、第四顶撑机构底座总成215和第四顶撑机构216，所述旋转头总成214与所述推进机构212相连接，所述推进机构212的远离推进端通过所述第四顶撑机构底座总成215与所述第四顶撑机构216相连接，所述推进机构212的推进端通过所述第三顶撑机构底座总成213与所述第三顶撑机构211相连接；行走时，所述主机总成2翻转收纳在履带底盘1的正上方；

水平切槽作业时，所述主机总成2位于履带底盘1的正上方，所述水平切割支撑装置4的第一顶撑机构42和第二顶撑机构43伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构212水平推进所述旋转头总成214进行水平掘进作业；

垂直切槽作业时，所述主机总成2翻转处于履带底盘1尾端的延伸方向，第三顶撑机构211和第四顶撑机构216伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构212竖直推进所述旋转头总成214进行竖直掘进作业；

成角度切槽作业时，所述主机总成2翻转成所需掘进角度，第三顶撑机构211和第四顶撑机构216伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构212推进所述旋转头总成214按所需掘进角度掘进作业；如此的设置，本发明所提供的多功能天井钻机，既能够进行垂直作业和成角度作业，还能够进行水平切割槽的水平作业，以满足多种工况的需求，提高了生产效率；

具体的，在进行水平切槽作业时，所述主机总成2位于履带底盘1的正上方，以使主机钻杆2142处于水平状态；水平切割支撑装置4的第一顶撑机构42和第二顶撑机构43同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面；主机总成2的第四顶撑机构216顶撑在水平切割支撑装置4上；如此的设置，仅仅通过合理的设置水平切割支撑装置4便可进行水平切槽掘进作业，结构简单紧凑，且无需对传统的直立式天机钻机进行大规模改动便可实现水平切槽的作业，将水平切槽的功能集成在竖直掘进天井钻机上，减少矿洞内设备的更换频率和施工的安全隐患，降低了劳动强度，提升了整体的作业效率；

另外，由于设置了水平切割支撑装置4，能够使得水平掘进作业过程中产生的反作用力通过第四顶撑机构216传递到水平切割支撑装置4上，再被传递到矿洞的顶部和底部，从而平衡掉水平掘进所产生的反作用力，以减少反作用力对设备的损坏以及提高施工质量。

作为优选的实施例，所述主机总成2还包括回转机构22，所述回转机构22与所述主机本体21可旋转连接，用于旋转所述主机本体21的旋转头总成214到所需掘进位置，所述主机总成2还通过回转机构22的壳体与所述履带底盘1的尾端铰接；回转机构22的设置使得所述主机本体21能够根据具体的工况使得驱动刀盘2143掘进的旋转头总成214朝向不同的方向，从而能够对不同的工况进行掘进；

在某些实施例中，所述回转机构22驱动所述主机本体21旋转，以使所述旋转头总成214竖直朝上，从而使得本多功能天井钻机能够竖直向上掘进作业；

在某些实施例中，当需要成角度作业时，当俯仰机构5不能调整到所需作业角度时，结合回转机构22的旋转，将主机本体21旋转到所述作业角度，以使本多功能天井钻机能够按照所需角度进行掘进作业。

作为优选的实施例，所述旋转头总成214包括依次连接的旋转头驱动装置2141、钻杆2142和刀盘2143，且所述钻杆2142与所述旋转头驱动装置2141可拆卸式连接，所述刀盘2143与所述钻杆2142可拆卸式连接，所述钻杆2142至少为一个，具体根据钻进深度选择不同数量的钻杆2142，在本实施例中，所述钻杆2142为螺旋排渣钻杆2142，且钻杆2142根据掘进的深度，不断的增加，在增加安装钻杆2142时，需要借助折臂式吊机6，所述折臂式吊机6设置在履带底盘1任一侧履带总成上方。

作为优选的实施例，所述行走动力部件3上安装有两前支腿7，两所述前支腿7同步调节，所述履带底盘1上安装有后支腿总成8，所述后支腿总成8包括两后支腿，两所述后支腿能单独调节，所述后支腿总成8与两所述前支腿7协同调节所述多功能天井钻机的平整度以更加平稳作业。后支腿总成8更靠近主机，相对两前支腿7，其具有更强的承载能力。同时通过调节后支腿总成8和两前支腿7上支腿油缸的伸缩长度，以调节主机总成2在竖直方向上的高度和水平度，同时在打钻时还能兼顾整机的稳定性。

本发明的俯仰机构5主要负责主机平稳地立起和收回，同时也可以调整主机的钻进角度，满足打斜孔的要求。

作为优选的实施例，所述俯仰机构5包括但不限于两个平行同步设置的俯仰油缸，两个所述俯仰油缸的动力输出端与所述主机总成2连接，所述远离动力输出端与所述履带总成连接；俯仰机构5包括的俯仰油缸上装有平衡阀，保证收机和立机动作平稳。

作为优选的实施例，所述第一顶撑机构42包括平行成对设置的第一伸缩驱动单元421，所述第一伸缩驱动单元421能够沿第一方向进行伸缩运动以顶触矿洞顶部；

所述第二顶撑机构43包括第二伸缩驱动单元431，所述第二伸缩驱动单元431能够沿第二方向进行伸缩运动以顶触触矿洞底部，且所述第一方向和第二方向相反；

所述第二伸缩驱动单元431设置在支撑固定座41的中部，且所述平行成对设置的第一伸缩驱动单元421关于第二伸缩驱动单元431对称设置，构成倒三角形的支撑结构；

如此的设置，一方面使得本水平切割支撑装置4能够在两个相反的方向伸缩分别顶触对应的支撑壁，并与支撑壁触接成一体，以形成稳固的支撑，使得本支撑装置具有良好的刚度，以能平衡掉水平式天井钻机在向前掘进时的反作用力，以保持天机钻机本体被稳固支撑，确保施工质量；另一方面，本支撑装置仅通过第一顶撑机构42和第二顶撑机构43的设置构成倒三角的支撑结构，结构简单紧凑，便于组织生产和安装。

作为优选的实施例，所述成对设置的第一伸缩驱动单元421至少为一对。在本实施例中，设有一对第一伸缩驱动单元421，且成对设置的第一伸缩驱动单元421之间设置有连接架422，使得两个第一伸缩驱动单元421连接成一体，以增加第一顶撑机构42的强度和刚度，从而更好的平衡水平式天井钻机在向前钻进过程中的反作用力；在某些优选的实施例中，根据第一方向的支撑壁的情况，可选择两对以及两对以上的第一伸缩驱动单元421，以稳固支撑钻进设备本体，确保确保施工质量；另外在本实施例中，本多功能天井钻机在水平切槽作业时，第四顶撑机构216直接顶触在所述连接架422或者直接顶触在第一伸缩驱动单元421的外壳体上，以使水平切槽作业的反作用力传递给水平切割支撑装置4而被平衡掉。

作为优选的实施例，所述第一伸缩驱动单元421包括第一伸缩驱动装置4211、第一内支撑管4212和第一外支撑管4213，所述第一伸缩驱动装置4211内套于所述第一外支撑管4213内，所述第一内支撑管4212在第一伸缩驱动装置4211的作用下可伸缩套设在第一外支撑管4213内。具体的，所述第一伸缩驱动装置4211的动力输出端与所述第一内支撑管4212的一端固定连接，从而驱动所述第一内支撑管4212在第一外支撑管4213内可伸缩式活动；为了增加第一外支撑管4213与第一方向支撑壁的摩擦力，从而起到稳固支撑的目的，在第一内支撑管4212的另一端部设有纹路。

作为优选的实施例，所述第一内支撑管4212和第一外支撑管4213之间还设有滑块，所述滑块一方面成为第一内支撑管4212伸缩的导向，另一方面减小所述第一内支撑管4212和第一外支撑管4213之间的摩擦，使得第一内支撑管4212在第一外支撑管4213内顺畅伸缩；优选地，所述滑块为尼龙滑块，且所述尼龙滑块至少为两组，间隔设置在所述第一外支撑管4213内壁，并与所述第一内支撑管4212接触。

作为优选的实施例，所述第一外支撑管4213与所述支撑固定座41固定连接，所述第一伸缩驱动装置4211与所述第一支撑外管固定连接或与所述支撑固定座41固定连接。在本实施例中，所述第一伸缩驱动装置4211与所述支撑固定座41固定连接，所述第一外支撑管4213与所述支撑固定座41通过连接件连接，如此的设置，一方面便于驱动第一内支撑管4212进行伸缩运动，另一方面为加强了第一顶撑机构42的强度和刚度，且便于组装。

作为优选的实施例，所述第一伸缩驱动装置4211为包括但不限于油缸。

作为优选的实施例，所述第一伸缩驱动单元421还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第一内支撑管4212伸出时的伸出状态；

具体的，当第一伸缩驱动装置4211采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第一内支撑管4212伸出支撑状态；伸缩锁紧装置的设置，提高了第一顶撑机构42的安全性，确保第一顶撑机构42能够在第一方向稳定安全的支撑。

作为优选的实施例，所述第一顶撑机构42还包括连接架422，所述连接架422用于连接成对设置的第一外支撑管4213，以使成对的第一伸缩驱动单元421成为一体，增加整个支撑装置的强度和刚度。具体的，在本实施例中，所述连接架422包括两块连接板4221和一块拉板4222，所述两块拉板4222分别设置在第一外支撑管4213的前后两外壁，所述拉板4222设置两块连接板4221之间，以使两块连接板4221和一块拉板4222构成框架结构；在本实施例中，采用分体式的连接架422结构，便于组成生产和组装。

作为优选的实施例，所述第二伸缩驱动单元431包括第二伸缩驱动装置4311、第二内支撑管4312和第二外支撑管4313，所述第二伸缩驱动装置4311内套于所述第二外支撑管4313内，所述第二内支撑管4312在第二伸缩驱动装置4311的作用下可伸缩套设在第二外支撑管4313内。具体的，所述第二伸缩驱动装置4311的动力输出端与所述第二内支撑管4312的一端固定连接，从而驱动所述第二内支撑管4312在第二外支撑管4313内可伸缩式活动；为了增加第二外支撑管4313与第二方向支撑壁的摩擦力，从而起到稳固支撑的目的，在第二内支撑管4312的另一端部设有纹路。

作为优选的实施例，所述第二内支撑管4312和第二外支撑管4313之间还设有滑块，所述滑块一方面成为第二内支撑管4312伸缩的导向，另一方面减小所述第二内支撑管4312和第二外支撑管4313之间的摩擦；优选地，所述滑块为尼龙滑块，且所述尼龙滑块至少为两组，间隔设置在所述第二外支撑管4313内壁，并与所述第二内支撑管4312接触。

作为优选的实施例，所述第二外支撑管4313与所述支撑固定座41固定连接，所述第二伸缩驱动装置4311与所述第二外支撑管4313固定连接或与所述支撑固定座41固定连接。在本实施例中，所述第二伸缩驱动装置4311与所述第二外支撑管4313固定连接，所述第二外支撑管4313与所述支撑固定座411通过连接件连接，如此的设置，一方面便于驱动第二内支撑管4312进行伸缩运动，另一方面为加强了第二顶撑机构43的强度和刚度，且便于组装。

作为优选的实施例，所述第二伸缩驱动装置4311为包括但不限于油缸。

作为优选的实施例，所述第二伸缩驱动单元431还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第二内支撑管4312伸出时的伸出状态；

具体的，当第二伸缩驱动装置4311采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第二内支撑管4312伸出支撑状态。伸缩锁紧装置的设置，提高了第二顶撑机构43的安全性，确保第二顶撑机构43能够在第二方向稳定安全的支撑。

实施例2：

本发明还提供一种多功能天井钻机的掘进操作方法，其步骤包括：

S1：将本多功能天井钻机停放到指定位置，并调整两前支腿7以及两后支腿总成8以使本多功能天井钻机的轮胎离地，并被平稳支撑；

S2：水平切槽作业时，所述主机总成2位于履带底盘1的正上方，以使主机钻杆2142处于水平状态；首先将水平切割支撑装置4的第一顶撑机构42和第二顶撑机构43同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面；然后将主机总成2的第四顶撑机构216顶撑在水平切割支撑装置4的连接架422上；控制系统控制钻杆2142水平向前不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆2142直到达到目标掘进深度；

垂直切槽作业时，首先通过俯仰机构5将主机总成2翻转处于履带底盘1尾端的延伸方向，以使主机钻杆2142处于竖直状态；然后将第三顶撑机构211和第四顶撑机构216同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆2142沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆2142直到达到目标掘进深度；

成角度切槽作业时，首先通过俯仰机构5将主机总成2翻转成所需掘进角度，以使主机钻杆2142处于所需掘进角度状态；然后第三顶撑机构211和第四顶撑机构216同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆2142沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆2142直到达到目标掘进深度。

本发明所提供的多功能天井钻机操作方法，简单实用，在进行不同工况的作业时，调整主机本体21对应的状态，无需额外的设备便可完成多种情况的切槽，尤其是水平切槽作业，总之，本多功能天井钻机既能够进行垂直作业和成角度作业，还能够进行水平切割槽的水平作业，以满足多种工况的需求，提高了生产效率。

作为优选的实施例，所述步骤S2中，当水平作业时，当需要增加钻杆2142时，首先缩回水平切割支撑装置4的第一顶撑机构42和第二顶撑机构43，解除第一顶撑机构42和第二顶撑机构43对矿洞顶部和底部的顶撑；其次，调整两前支腿7以及两后支腿总成8以使本多功能天井钻机的轮胎与底面接触，行走动力部件3驱动本多功能天井钻机超车头方向前进预定距离；然后，折臂式吊机6起吊钻杆2142并加装，然后再重复步骤S1以及S2步骤中的掘进动作直到掘进到预定水平深度。

作为优选的实施例，所述步骤S2中，所述垂直切槽作业包括竖直向下掘进切槽作业和竖直向上掘进切槽作业，当需要竖直向下掘进切槽作业时，只需要通过俯仰机构5将主机总成2翻转成转处于履带底盘1尾端的延伸方向，以使主机钻杆2142处于竖直向下的状态便可进行竖直向下掘进切槽作业；

当需要竖直向上掘进切槽作业时，首先通过俯仰机构5将主机总成2翻转成转处于履带底盘1尾端的延伸方向，然后通过回转机构22将主机本体21旋转180°以使主机钻杆2142处于竖直向上的状态便可进行竖直向上掘进切槽作业。

以上是本发明的详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法以及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能天井钻机，其特征在于，包括：

履带底盘、主机总成、行走动力部件和水平切割支撑装置，所述行走动力部件与所述履带底盘的头部连接；所述水平切割支撑装置设置在所述履带底盘的头部，并位于所述行走动力部件和履带底盘之间，以平衡水平切槽作业的反作用力，所述水平切割支撑装置包括支撑固定座、第一顶撑机构和第二顶撑机构，所述第一顶撑机构和第二顶撑机构分别设置在支撑固定座的两个相对面上；

所述主机总成包括主机本体，所述主机总成通过俯仰机构与所述履带底盘的尾端铰接；所述主机本体包括第三顶撑机构、推进机构、第三顶撑机构底座总成、用于驱动刀盘掘进的旋转头总成、第四顶撑机构底座总成和第四顶撑机构，所述旋转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的远离推进端通过所述第四顶撑机构底座总成与所述第四顶撑机构相连接，所述推进机构的推进端通过所述第三顶撑机构底座总成与所述第三顶撑机构相连接；

行走时，所述主机总成翻转收纳在履带底盘的正上方；

水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，所述水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述第四顶撑机构顶撑在水平切割支撑装置，所述推进机构水平推进所述旋转头总成进行水平掘进作业；

垂直切槽作业时，所述主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构竖直推进所述旋转头总成进行竖直掘进作业；

成角度切槽作业时，所述主机总成翻转成所需掘进角度，第三顶撑机构和第四顶撑机构伸出顶触矿洞底部和顶部，所述推进机构推进所述旋转头总成按所需掘进角度掘进作业。

2.根据权利要求1所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述主机总成还包括回转机构，所述回转机构与所述主机本体可旋转连接，用于旋转所述主机本体的旋转头总成到所需掘进位置，所述主机总成还通过回转机构的壳体与所述履带底盘的尾端铰接。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述旋转头总成包括依次连接的旋转头驱动装置、钻杆和刀盘，且所述钻杆与所述旋转头驱动装置可拆卸式连接，所述刀盘与所述钻杆可拆卸式连接，所述钻杆至少为一个。

4.根据权利要求3所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述履带底盘任一侧履带总成上方设置有折臂式吊机，用于吊装钻杆以便于装配钻杆而不断掘进。

5.根据权利要求1或2所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述第一顶撑机构包括平行成对设置的第一伸缩驱动单元，所述第一伸缩驱动单元能够沿第一方向进行伸缩运动以顶触矿洞顶部；

所述第二顶撑机构包括第二伸缩驱动单元，所述第二伸缩驱动单元能够沿第二方向进行伸缩运动以顶触触矿洞底部，且所述第一方向和第二方向相反；

所述第二伸缩驱动单元设置在支撑固定座的中部，且所述平行成对设置的第一伸缩驱动单元关于第二伸缩驱动单元对称设置。

6.根据权利要求5所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述第一伸缩驱动单元包括第一伸缩驱动装置、第一内支撑管和第一外支撑管，所述第一伸缩驱动装置内套于所述第一外支撑管内，所述第一内支撑管在第一伸缩驱动装置的作用下可伸缩套设在第一外支撑管内；所述第二伸缩驱动单元包括第二伸缩驱动装置、第二内支撑管和第二外支撑管，所述第二伸缩驱动装置内套于所述第二外支撑管内，所述第二内支撑管在第二伸缩驱动装置的作用下可伸缩套设在第二外支撑管内。

7.根据权利要求5所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述第一伸缩驱动单元还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第一内支撑管伸出时的伸出状态；

当第一伸缩驱动装置采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第一内支撑管伸出支撑状态；

所述第二伸缩驱动单元还包括伸缩锁紧装置，所述伸缩锁紧装置用于维持第二内支撑管伸出时的伸出状态；

当第二伸缩驱动装置采用油缸时，所述伸缩锁紧装置为液压锁和蓄能器以保持油缸压力维持第二内支撑管伸出支撑状态。

8.根据权利要求5所述的一种多功能天井钻机，其特征在于，所述第一顶撑机构还包括连接架，所述连接架用于连接成对设置的第一外支撑管，以使成对的第一伸缩驱动单元成为一体。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的一种多功能天井钻机的掘进操作方法，其特征在于，其步骤包括：

S1：将本多功能天井钻机停放到指定位置，并调整两前支腿以及两后支腿总成以使本多功能天井钻机的轮胎离地，并被平稳支撑；

S2：水平切槽作业时，所述主机总成位于履带底盘的正上方，以使主机钻杆处于水平状态；首先将水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面；然后将主机总成的第四顶撑机构顶撑在水平切割支撑装置上；控制系统控制钻杆水平向前不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度；

垂直切槽作业时，首先通过俯仰机构将主机总成翻转处于履带底盘尾端的延伸方向，以使主机钻杆处于竖直状态；然后将第三顶撑机构和第四顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度；

成角度切槽作业时，首先通过俯仰机构将主机总成翻转成所需掘进角度，以使主机钻杆处于所需掘进角度状态；然后第三顶撑机构和第四顶撑机构同时伸出分别顶撑矿洞顶面和底面，控制系统控制钻杆沿竖直方向不断掘进，并根据掘进深度不断的增加钻杆直到达到目标掘进深度。

10.根据权利要求9所述的一种多功能天井钻机的掘进操作方法，其特征在于，所述步骤S2中，当水平作业时，当需要增加钻杆时，首先缩回水平切割支撑装置的第一顶撑机构和第二顶撑机构，解除第一顶撑机构和第二顶撑机构对矿洞顶部和底部的顶撑；其次，调整两前支腿以及两后支腿总成以使本多功能天井钻机的轮胎与底面接触，行走动力部件驱动本多功能天井钻机沿车头方向前进预定距离；然后，折臂式吊机起吊钻杆并加装，然后再重复步骤S1以及S2步骤中的掘进动作直到掘进到预定水平深度。

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