CN116607879B - 一种液压综采断层凿岩设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤层开采技术领域，公开了一种液压综采断层凿岩设备，包括设备车体和设于设备车体上的液压机臂，设备车体可带动液压机臂运动至断层凿岩处作业，包括凿岩组件，凿岩组件安装于液压机臂的前端，凿岩组件可对断层凿岩处进行钻入，并对钻入的凿岩处外围进行冲击，使钻入位置的岩层松动，凿岩组件的前端不会抱死在钻入的岩层位置。本发明在凿岩设备钻进后，钻头出现抱死，可利用侧向的冲击杆，对孔槽的外侧进行冲击，出现了孔槽向着冲击位置产生因受力不均造成的裂纹区，使孔槽无法持续抱死钻头，钻头可解除抱死状态，恢复正常作业，避免被拉断，提高凿岩设备使用安全性。

Description

一种液压综采断层凿岩设备

技术领域

本发明涉及煤层开采领域，更具体地说，它涉及一种液压综采断层凿岩设备。

背景技术

岩层或岩体破裂后断裂两侧的岩层或岩体会有显著位移的断裂构造就被称为断层。在煤矿综采工作中，断层本身的构成参数，比如落差、倾向和倾角，位置，煤层本身的厚度、倾角、顶底部条件、生产条件等诸多因素都会对过断层的难易程度产生影响。我国目前的综采机组过断层的主要方法有调整割煤高度法、挑顶起底法、搬家跳采法等；在通常情况下，断层的落差越小，通过的程度就会越容易。

在跳过断层中，常常在煤矿综采工作面采用松动爆破技术，帮助综采机组过断层，在断层的落差比较大，岩石的特性又比较的坚硬，那么一般就采用深孔松动爆破法来进行施工，在爆破施工前，需要采用人扛或搭架来实现打炮眼，钻孔作业时，主钻在开孔时旋进容易抱死在孔槽内，强行将钻头从孔槽内退出时易折断，不利于岩层中的开孔作业。

发明内容

本发明提供一种液压综采断层凿岩设备，解决相关技术中开孔时钻头抱在孔槽内的技术问题。

本发明提供了一种液压综采断层凿岩设备，包括设备车体和设于设备车体上的液压机臂，设备车体可带动液压机臂运动至断层凿岩处作业，包括凿岩组件，凿岩组件安装于液压机臂的前端，凿岩组件可对断层凿岩处进行钻入，并对钻入的凿岩处外围进行冲击，使钻入位置的岩层松动，凿岩组件的前端不会抱死在钻入的岩层位置；

凿岩组件包括机箱、主钻头、冲击杆、托盘和凸轮转动件，主钻头沿着机箱的长度方向插接设置，冲击杆垂直安装在托盘的外边上，且托盘的中部连接有连接杆，连接杆插接于机箱的长度方向的另一端上，凸轮转动件设于机箱的内侧，凸轮转动件的外边缘抵靠连接在连接杆或主钻头的杆端上。

进一步地，机箱内设有转动腔，凸轮转动件绕着转动腔的内侧壁转动，且冲击杆的杆端和连接杆的杆端延伸至转动腔的腔壁内。

进一步地，凸轮转动件包括转动凸轮盘和驱动轴，驱动轴垂直安装于转动腔的中部。

进一步地，转动凸轮盘的外边缘设有滑动凹槽，冲击杆和连接杆的杆端均设有滚动件。

进一步地，机箱的内侧设有油液槽道，油液槽道的中部与转动腔的上边缘、下边缘相连通。

进一步地，主钻头包括螺旋部和插入部，插入部设于螺旋部的前端。

进一步地，机箱的内侧壁设有螺旋槽道，螺旋部转动连接在螺旋槽道的内壁中，主钻头通过螺旋槽道和螺旋部配合沿着轴向移动并转动。

进一步地，插入部的底端与机箱的内侧壁之间设有复位弹簧，复位弹簧用于提供主钻头向着转动腔的腔体内侧的复位力。

进一步地，液压机臂的前端设有主臂、转向液压缸和伸缩液压缸，主臂与凿岩组件的端部相连接，且转向液压缸和伸缩液压缸分设于凿岩组件的上侧和下侧外壁上。

进一步地，机箱的两侧均设有油管组，油管组连接有油液泵和油液阀门。

本发明的有益效果在于：本凿岩设备通过将主钻头的持续钻头变为推进和钻入的动作复合，并进行旋进旋出方式持续对岩层进行开孔，提高钻头开孔的精准性，旋进旋出更好地避免钻头端的轴端输出的力矩小于岩石材料的抗剪强度时抱死钻头的长度较长；

同时在钻头抱死后，利用侧向的冲击杆，对孔槽的外侧进行冲击，出现了孔槽向着冲击位置产生因受力不均造成的裂纹区，使孔槽无法持续抱死钻头，钻头可解除抱死状态，恢复正常作业，避免被拉断。

附图说明

图1是本发明提出的一种液压综采断层凿岩设备的结构示意图；

图2是本发明的图1的侧视图；

图3是本发明提出的一种液压综采断层凿岩设备的凿岩效果示意图；

图4是本发明的图3中的凿岩组件内部结构示意图；

图5是本发明的图4中机箱的内部结构示意图；

图6是本发明的图4中转动凸轮盘的动作效果示意图；

图7是本发明提出的一种液压综采断层凿岩设备作业时裂纹区出现的效果示意图。

图中：100、设备车体；200、液压机臂；210、主臂；220、转向液压缸；230、连接主杆；240、伸缩液压缸；300、凿岩组件；310、主钻头；311、螺旋部；312、插入部；313、杆座；320、冲击杆；330、托盘；331、盘体；332、连接杆；340、传动件；350、机箱；351、驱动轴；352、转动凸轮盘；353、转动腔；354、壳体；355、油液槽道；360、油管组；361、油液阀门。

具体实施方式

现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。

实施例一

参阅图1-图7所示，一种液压综采断层凿岩设备，包括设备车体100和设于设备车体100上的液压机臂200，设备车体100可带动液压机臂200运动至断层凿岩处作业，包括凿岩组件300，凿岩组件300安装于液压机臂200的前端，凿岩组件300可对断层凿岩处进行钻入，并对钻入的凿岩处外围进行冲击，使钻入位置的岩层松动，凿岩组件300的前端不会抱死在钻入的岩层位置；

凿岩组件300包括机箱350、主钻头310、冲击杆320、托盘330和凸轮转动件，主钻头310沿着机箱350的长度方向插接设置，托盘330包括盘体331和连接杆332，冲击杆320垂直安装在盘体331的外边上，且盘体331的中部连接有连接杆332，连接杆332插接于机箱350的长度方向的另一端上，凸轮转动件设于机箱350的内侧，凸轮转动件的外边缘抵靠连接在连接杆332或主钻头310的杆端上。

其中值得注意的是，盘体331与连接杆332的位置可调，即连接杆332连接至盘体331内的深度进行调节，进而调控冲击杆320延伸出机箱350一端的长度；

需要补充说明的是，在机箱350的两端与连接杆、主钻头310的连接处均设有杆座313，杆座313便于封堵机箱350内部，保证了机箱350内部油液循环稳定性；

机箱350内设有转动腔353，凸轮转动件绕着转动腔353的内侧壁转动，且冲击杆320的杆端和连接杆的杆端延伸至转动腔353的腔壁内，其中机箱350包括但不限于两个壳体354，两个壳体354相对设置，转动腔353分设于两个壳体354的相对侧内壁上，转动腔353的外边设有密封垫圈。

凸轮转动件包括转动凸轮盘352和驱动轴351，驱动轴351垂直安装于转动腔353的中部，驱动轴351的端部设有传动件340，传动件340包括但不限于锥齿轮组和驱动电机，驱动电机通过锥齿轮组和驱动轴351相连接。

在本发明的一个实施例中，机箱350的内侧设有油液槽道355，油液槽道355的中部与转动腔353的上边缘、下边缘相连通，转动凸轮盘352的外边缘设有滑动凹槽，冲击杆320和连接杆的杆端均设有滚动件，滚动件包括但不限于滚动轮，且转动凸轮盘352的端部抵靠连接在冲击杆320和连接杆的端部时，其封堵了油液槽道355与转动腔353之间的连通位置。

其中主钻头310包括螺旋部311和插入部312，插入部312设于螺旋部311的前端，机箱350的内侧壁设有螺旋槽道，螺旋部311转动连接在螺旋槽道的内壁中，主钻头310通过螺旋槽道和螺旋部311配合沿着轴向移动并转动。

在插入部312的底端与机箱350的内侧壁之间设有复位弹簧，复位弹簧用于提供主钻头310向着转动腔353的腔体内侧的复位力。

同样的，在连接杆的外壁套设有支撑弹簧，支撑弹簧设于托盘330的外壁和机箱350的外壁之间，支撑弹簧用于提供托盘330和冲击杆320整体移动的恢复力；

液压机臂200的前端设有主臂210、转向液压缸220和伸缩液压缸240，主臂210与凿岩组件300的端部相连接，且转向液压缸220和伸缩液压缸240分设于凿岩组件300的上侧和下侧外壁上，在主臂210的前端设有连接主杆230，连接主杆230与凿岩组件300的端部之间通过联轴器连接。

机箱350的两侧均设有油管组360，油管组360连接有油液泵和油液阀门361，如图6所示，转动凸轮盘352转动方向为逆时针，故在油液槽道355内流通的油液也为逆时针循环，其中转动腔353内充盈有润滑油液，可随着转动凸轮盘352不断转动从上端排出，下端吸入，实现润滑油的流通。

本液压综采断层凿岩设备用于在松动爆破作业中，由于岩石较坚硬，在主钻头310钻进岩层过程中，出现岩层的孔槽抱死主钻头310，从凿岩的孔槽内进行退钻头，易出现钻头折断或者钻头端侧的崩裂情况出现，具体的，凿岩设备的工作流程如下：

通过设备车体100行进至待凿岩位置，人工在设备车体100上操控液压机臂200作业，带动液压机臂200前端的凿岩组件300可对需要进行凿岩的位置进行作业，其中转向液压缸220带动凿岩组件300的主钻头310的上下位置进行调节，同时伸缩液压缸240对凿岩组件300的推进进行调控，凿岩组件300作业时，通过其控制端控制驱动电机作业，驱动电机作业后，主钻头310不断通过钻进和插入的作业；

需要补充说明的是，设备车体100为采煤区通过性较好的机械设备，为现有设备，其上的液压机臂200可通过操控室内机械操控部件调控，保证其前端的凿岩组件300作业；

驱动电机带动驱动轴351转动，驱动轴351转动带动转动凸轮盘352转动，转动凸轮盘352抵靠至主钻头310一侧时，抵靠其沿着机箱350内向外顶出，同时主钻头310的螺旋部311与机箱350的内壁之间螺纹槽配合，使主钻头310不断对凿岩位置进行插入，并在插入位置旋进，实现凿岩位置的钻孔，在钻孔过程中，转动凸轮盘352是不断转动的，在转动凸轮盘352转动至抵靠连接杆一端时，在复位弹簧的作用下，带动已经旋出的主钻头310再旋出，同样地随着转动凸轮盘352的周期性运动，主钻头310往复的旋进旋出，实现了开孔，在开孔位置在15-20cm之间时，托盘330与连接杆的位置调节，使托盘330靠近机箱350一侧，此时在主钻头310旋出开孔位置时，冲击杆320则在整体的托盘330向着机箱350一侧移动，冲击杆320的前端冲击在开孔位置的外围位置，如图7所示，冲击孔位于钻孔的外围，由于岩层在开孔后，断层上的岩石因为开孔造成了受力不均，在冲击孔的冲击共振作用下，超过岩石的脆性破裂极限，会出现由冲击孔向着钻孔区域的裂纹，如图7所示，该区域为裂纹区，岩石出现裂纹位置的剪应力大于岩石材料的抗剪强度，此处的岩石出现松动，在后续主钻头310的旋进旋出时出现崩裂，随着崩裂后岩石清理出，随着伸缩液压缸240推进，可将预设深度的炮眼开出，便于后续的爆破作业；

在主钻头310的旋进旋出过程中，主钻头310从轴端输出的力矩小于岩石材料的抗剪强度时，会出现主钻头310的抱死，抱死过程中，钻头抽出会造成位于孔槽内的钻头部分断裂，故在钻头抱死过程中，主钻头310卡在孔槽内，转动凸轮盘352转动不会对杆端作业，此时将托盘330与连接杆的位置向机箱350一侧调节，调节后的转动凸轮盘352不断带动冲击杆320和托盘330整体结构冲击岩层，随着断层上的岩石因为开孔外侧多了多点的冲击孔，在冲击杆320作业时，冲击杆320带来的冲击共振作用下，超过岩石的脆性破裂极限，会出现由冲击孔向着钻孔位置的裂纹，岩石出现裂纹位置的剪应力大于岩石材料的抗剪强度，此时孔槽的外侧出现松动，复位弹簧会拉动主钻头310复位，主钻头310在反转退出时，外侧的冲击杆320则不断在小幅度冲击外围的孔槽外侧的岩层，使裂纹区的裂纹逐渐延伸并扩大，孔槽内的岩石无法对主钻头310的外壁进行压合，从而主钻头310实现抱死逃脱，同时对凿岩位置的岩层进行松动，便于后续炮眼的开出，提高了凿岩的主钻头310的安全性，避免炮眼开孔位置被断裂的钻头堵塞的情况出现；

同样的，在主钻头310抱死情况下，油液槽道355内不断通过上端抽入油液，与外侧的油压泵的油液一致，提高转动凸轮盘352在碰撞连接杆位置时的油液液压，提高冲击杆320的冲击稳定性，保证了冲击孔的开孔稳定性，在主钻头310恢复后，通过油液阀门调控，使转动腔353内的油液充盈后恢复正常的循环油压，保证了整体的断层凿岩的设备内部部件的热稳定性。

上面对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。

Claims (10)

1.一种液压综采断层凿岩设备，包括设备车体（100）和设于设备车体（100）上的液压机臂（200），设备车体（100）可带动液压机臂（200）运动至断层凿岩处作业，其特征在于，包括凿岩组件（300），凿岩组件（300）安装于液压机臂（200）的前端，凿岩组件（300）可对断层凿岩处进行钻入，并对钻入的凿岩处外围进行冲击，使钻入位置的岩层松动，凿岩组件（300）的前端不会抱死在钻入的岩层位置；

凿岩组件（300）包括机箱（350）、主钻头（310）、冲击杆（320）、托盘（330）和凸轮转动件，主钻头（310）沿着机箱（350）的长度方向插接设置，冲击杆（320）垂直安装在托盘（330）的外边上，且托盘（330）的中部连接有连接杆（332），连接杆（332）插接于机箱（350）的长度方向的另一端上，凸轮转动件设于机箱（350）的内侧，凸轮转动件的外边缘抵靠连接在连接杆（332）或主钻头（310）的杆端上。

2.根据权利要求1所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，机箱（350）内设有转动腔（353），凸轮转动件绕着转动腔（353）的内侧壁转动，且冲击杆（320）的杆端和连接杆的杆端延伸至转动腔（353）的腔壁内。

3.根据权利要求2所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，凸轮转动件包括转动凸轮盘（352）和驱动轴（351），驱动轴（351）垂直安装于转动腔（353）的中部。

4.根据权利要求3所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，转动凸轮盘（352）的外边缘设有滑动凹槽，冲击杆（320）和连接杆的杆端均设有滚动件。

5.根据权利要求4所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，机箱（350）的内侧设有油液槽道（355），油液槽道（355）的中部与转动腔（353）的上边缘、下边缘相连通。

6.根据权利要求5所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，主钻头（310）包括螺旋部（311）和插入部（312），插入部（312）设于螺旋部（311）的前端。

7.根据权利要求6所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，机箱（350）的内侧壁设有螺旋槽道，螺旋部（311）转动连接在螺旋槽道的内壁中，主钻头（310）通过螺旋槽道和螺旋部（311）配合沿着轴向移动并转动。

8.根据权利要求7所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，插入部（312）的底端与机箱（350）的内侧壁之间设有复位弹簧，复位弹簧用于提供主钻头（310）向着转动腔（353）的腔体内侧的复位力。

9.根据权利要求8所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，液压机臂（200）的前端设有主臂（210）、转向液压缸（220）和伸缩液压缸（240），主臂（210）与凿岩组件（300）的端部相连接，且转向液压缸（220）和伸缩液压缸（240）分设于凿岩组件（300）的上侧和下侧外壁上。

10.根据权利要求9所述的一种液压综采断层凿岩设备，其特征在于，机箱（350）的两侧均设有油管组（360），油管组（360）连接有油液泵和油液阀门。