CN116927660B - 一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置及钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿注浆钻孔技术领域，具体为一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，包括履带驱动底座，履带驱动底座的上方通过高度调节推杆安装有抬升座，且抬升座上转动安装有转动台，转动台的侧面设置有用于辅助支撑的辅助固定装置，抬升座上固定安装有用于支撑转动台的导向承载轨道。本发明所设计的钻孔装置能够利用转动台配合辅助固定装置和顶升推杆更好的与地面进行固定并防止转动台在工作时发生转动，然后利用辅助调节装置和倾角调节装置来对钻杆的指向位置进行精准的调整，同时还具有更好的支撑稳定性，能够有效的减少钻杆由于设备支撑不稳而产生的震动，从而提高钻孔效率和设备的使用寿命。

Description

一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置及钻孔方法

技术领域

本发明涉及煤矿注浆钻孔技术领域，具体为一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置及钻孔方法。

背景技术

煤矿资源在开采后会在地下形成采空区，采空区内由于缺乏足够的支撑强度，因此容易出现塌陷从而造成地表沉降，从而为地表区域内的建筑等设施带来严重的危害。因此为了改善采空区内的受力条件需要针对该类采空区内进行注浆处理，但是由于部分采空区直接处于建筑群的下方，而用于完成注浆的施工设备需要较大的施工场地，无法直接在建筑群内进行施工，因此可以采用钻取斜孔的方式由周边区域向采空区钻孔。但是目前用于完成斜孔钻取的设备支撑性能较差，导致在钻孔过程中钻杆的震动较大从而降低了钻孔效率，而且设备定位麻烦难以保障孔位能够以正确的角度到达采空区相应的位置。

如果发明一种定位精确、支撑性能好、作业稳定的新型钻孔设备就能够有效的解决此类问题，为此我们提供了一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置及钻孔方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置及钻孔方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，包括履带驱动底座，所述履带驱动底座的上方通过高度调节推杆安装有抬升座，且抬升座上转动安装有转动台，所述转动台的侧面设置有用于辅助支撑的辅助固定装置，所述抬升座上固定安装有用于支撑转动台的导向承载轨道，且转动座通过能够调节前后左右移动距离的辅助调节装置安装有承载板；

所述承载板的上方设置有钻孔驱动装置以及调整钻孔装置方向的倾角调节装置，且钻孔驱动装置包括与承载板转动并用于滑动安装钻杆的转动导向座，所述倾角调节装置包括与转动导向座固定安装的引导板，且引导板上通过导轨滑动安装有移动台，所述移动台上采用主电机驱动有带动钻杆转动的转动连接套，所述移动台与转动导向座之间通过进给调节推杆连接，且转动台上固定安装有控制台，所述控制台分别与履带驱动底座、进给调节推杆和高度调节推杆电性连接。

优选的，所述转动台的底部固定安装有方向调节齿圈，且抬升座的下方固定安装有方向调节电机，所述方向调节电机的输出端驱动有与方向调节齿圈啮合的方向调节齿轮，且方向调节电机与控制台电性连接。

优选的，所述抬升座上固定安装有顶升推杆，且顶升推杆的输出端驱动有顶升盘，所述顶升盘上开设有齿形槽，且转动台上开设有与顶升盘上齿形槽卡紧的齿形配合槽。

优选的，所述辅助调节装置包括与转动台上的导轨滑动安装的第一移动板，且第一移动板与转动台之间通过第一微调推杆连接，所述第一移动板上通过导轨滑动安装有第二移动板，且第二移动板与第一移动板之间通过第二微调推杆连接，所述第二移动板的上端与承载板固定安装，且第一微调推杆和第二微调推杆均与控制台电性连接。

优选的，所述转动台的侧面固定安装有工具箱，且控制台的下方固定安装有方便操作工人站立的支撑站台。

优选的，所述转动连接套上固定安装有主齿圈，所述主电机的输出端驱动有与主齿圈啮合的主齿轮，且转动导向座的转轴上固定安装有倾角调节齿圈，所述承载板上固定安装有倾角调节电机，所述倾角调节电机的输出端驱动有与倾角调节齿圈啮合连接的倾角调节齿轮，且倾角调节电机与控制器电性连接。

优选的，所述引导板由上至下依次铰接安装有第一调节推杆和第二调节推杆，且第一调节推杆和第二调节推杆的输出端均铰接安装有连接头，所述连接头与位于承载板上的对接座卡接安装，且第一调节推杆和第二调节推杆均与控制台电性连接。

优选的，所述引导板上固定安装有用于引导钻杆运动方向的导向套，且导向套与钻杆接触处固定安装有减震橡胶套。

优选的，所述辅助固定装置包括连接座，且连接座上固定安装有距离调整推杆，且距离调整推杆的输出端与转动台固定安装，所述连接座上固定安装有升降推杆，且升降推杆的输出端驱动有用于压紧在地面上的支撑板，所述支撑板的下方固定安装有用于插入土壤中的插入板，且支撑板的侧面滑动安装有用于插入土壤中的固定桩，所述固定桩上呈等距阵列开始有定位孔，且连接座上螺接安装有与定位孔配合用来固定固定桩的定位螺钮。

一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置的钻孔方法的操作方法，包括以下步骤：

S1.初步固定：首先将该装置通过外部运输车辆运输至施工现场，然后将该装置利用履带驱动底座驱动上的履带驱动至已经提前画好标记线的工作位置附近并粗略调整好履带驱动底座所处的位置，随后履带驱动底座停止工作，将转动台旋转至与钻孔方向对齐的位置处，随后通过辅助固定装置将转动台与地面固定；

S2.方向调整：利用倾角调节装置将钻孔驱动装置向上抬升至指定的倾斜角度处，随后利用辅助调节装置微调转动连接套所指向的位置，使得转动连接套能够与钻孔位置和钻孔方向能够严格对齐；

S3.钻孔：将钻杆安装在转动连接套的末端并将钻头安装在钻杆上，随后利用主电机驱动转动连接套带动钻杆进行转动，并采用进给调节推杆控制转进速度，但钻杆推进完毕后断开钻杆与转动连接套之间的连接并接上新的钻杆随后重复工作直至完成钻孔作业。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所设计的钻孔装置能够利用转动台配合辅助固定装置和顶升推杆更好的与地面进行固定并防止转动台在工作时发生转动，然后利用辅助调节装置和倾角调节装置来对钻杆的指向位置进行精准的调整，同时还具有更好的支撑稳定性，能够有效的减少钻杆由于设备支撑不稳而产生的震动，从而提高钻孔效率和设备的使用寿命，具有很高的使用价值。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构侧视图；

图3为本发明倾角调节装置和钻孔驱动装置的安装示意图；

图4为本发明履带驱动底座和辅助调节装置的安装示意图；

图5为本发明辅助调节装置和抬升座的安装剖视图；

图6为本发明抬升座的剖视图；

图7为本发明辅助固定装置的结构示意图。

图中：1、履带驱动底座；2、辅助固定装置；201、距离调整推杆；202、连接座；203、升降推杆；204、插入板；205、支撑板；206、固定桩；207、定位孔；208、定位螺钮；3、倾角调节装置；301、引导板；302、第一调节推杆；303、第二调节推杆；304、连接头；4、钻孔驱动装置；401、主电机；402、主齿轮；403、主齿圈；404、转动连接套；405、导向套；406、进给调节推杆；407、转动导向座；408、移动台；5、承载板；6、辅助调节装置；601、第二移动板；602、第二微调推杆；603、第一移动板；604、第一微调推杆；7、工具箱；8、控制台；9、方向调节齿轮；10、对接座；11、方向调节电机；12、倾角调节齿圈；13、倾角调节齿轮；14、倾角调节电机；15、方向调节齿圈；16、顶升推杆；17、顶升盘；18、高度调节推杆；19、抬升座；20、导向承载轨道；21、钻杆；22、转动台。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做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。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：

一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，包括履带驱动底座1，履带驱动底座1的上方通过高度调节推杆18安装有抬升座19，且抬升座19上转动安装有转动台22，转动台22的侧面设置有用于辅助支撑的辅助固定装置2，抬升座19上固定安装有用于支撑转动台22的导向承载轨道20，且转动座22通过能够调节前后左右移动距离的辅助调节装置6安装有承载板5，高度调节推杆18用于在履带驱动底座1需要上坡或者下坡的时候将抬升座19向上抬升，从而避免由于抬升座19的位置太低而导致上坡或者下坡的时候其他部位与外部地面卡主，而在设备作业的时候高度调节推杆18则会将抬升座19向下拉动从而使得设备整体的重心更低，有效的提高设备的稳定性；

请参阅图1至图3，承载板5的上方设置有钻孔驱动装置4以及调整钻孔装置4方向的倾角调节装置3，且钻孔驱动装置4包括与承载板5转动并用于滑动安装钻杆21的转动导向座407，倾角调节装置3包括与转动导向座407固定安装的引导板301，且引导板301上通过导轨滑动安装有移动台408，移动台408上采用主电机401驱动有带动钻杆21转动的转动连接套404，移动台408与转动导向座407之间通过进给调节推杆406连接，且转动台22上固定安装有控制台8，控制台8分别与履带驱动底座1、进给调节推杆406和高度调节推杆18电性连接，转动台22的侧面固定安装有工具箱7，且控制台8的下方固定安装有方便操作工人站立的支撑站台；

请参阅图6和图7，转动台22的底部固定安装有方向调节齿圈15，且抬升座19的下方固定安装有方向调节电机11，方向调节电机11的输出端驱动有与方向调节齿圈15啮合的方向调节齿轮9，且方向调节电机11与控制台8电性连接，抬升座19上固定安装有顶升推杆16，且顶升推杆16的输出端驱动有顶升盘17，顶升盘17上开设有齿形槽，且转动台22上开设有与顶升盘17上齿形槽卡紧的齿形配合槽；

请参阅图6和图7，辅助调节装置6包括与转动台22上的导轨滑动安装的第一移动板603，且第一移动板603与转动台22之间通过第一微调推杆604连接，第一移动板603上通过导轨滑动安装有第二移动板601，且第二移动板601与第一移动板603之间通过第二微调推杆602连接，第二移动板601的上端与承载板5固定安装，且第一微调推杆604和第二微调推杆602均与控制台8电性连接，第一微调推杆604和第二微调推杆602均为单杆双作用液压推杆，并且第一移动板603和第二移动板601在运动位置处均设置有光栅尺传感器，从而来配合第一微调推杆604与第二微调推杆602来实现更加精准的微调距离控制；

请参阅图1至图3，转动连接套404上固定安装有主齿圈403，主电机401的输出端驱动有与主齿圈403啮合的主齿轮402，且转动导向座407的转轴上固定安装有倾角调节齿圈12，承载板5上固定安装有倾角调节电机14，倾角调节电机14的输出端驱动有与倾角调节齿圈12啮合连接的倾角调节齿轮13，且倾角调节电机14与控制器8电性连接，引导板301上固定安装有用于引导钻杆21运动方向的导向套405，且导向套405与钻杆21接触处固定安装有减震橡胶套，承载板5的前端也设置有在引导板301竖直向下时可以直接支撑转动导向座407底部的支撑架，从而有效的防止钻孔驱动装置4直接向前倾翻；

请参阅图1至图3，引导板301由上至下依次铰接安装有第一调节推杆302和第二调节推杆303，且第一调节推杆302和第二调节推杆303的输出端均铰接安装有连接头304，连接头304与位于承载板5上的对接座10通过插接柱卡接安装，且第一调节推杆302和第二调节推杆303均与控制台8电性连接，第一调节推杆302和第二调节推杆303均为单杆双作用液压推杆；

请参阅图1和图7，辅助固定装置2包括连接座202，且连接座202上固定安装有距离调整推杆201，且距离调整推杆201的输出端与转动台22固定安装，连接座202上固定安装有升降推杆203，且升降推杆203的输出端驱动有用于压紧在地面上的支撑板205，支撑板205的下方固定安装有用于插入土壤中的插入板204，且支撑板205的侧面滑动安装有用于插入土壤中的固定桩206，固定桩206上呈等距阵列开始有定位孔207，且连接座202上螺接安装有与定位孔207配合用来固定固定桩206的定位螺钮208。

一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置的钻孔方法的操作方法，包括以下步骤：

S1.初步固定：首先将该装置通过外部运输车辆运输至施工现场，然后将该装置利用履带驱动底座1驱动上的履带驱动至已经提前画好标记线的工作位置附近并粗略调整好履带驱动底座1所处的位置，随后履带驱动底座1停止工作，将转动台22通过方向调节电机11驱动旋转至与钻孔方向对齐的位置处，随后通过辅助固定装置2将转动台22与地面固定，辅助固定装置2首先通过距离调整推杆201将自身向外侧调整至合适的位置处，随后通过升降推杆203将支撑板205向下挤压至贴合地面，并在该过程中将插入板204和固定桩206插入至地下来提高装置固定的稳定性，固定桩206插入地下的距离可以由操作人员通过定位螺钮208来进行调整，随后顶升推杆16向上顶起顶升盘17，从而使得顶升盘17与转动台22之间卡紧防止转动台22在作业过程中转动来提高设备的稳定性；

S2.方向调整：首先利用倾角驱动装置14驱动倾角调节齿圈12旋转，从而使得引导板301和转动导向座407初步旋转至指定的角度处，随后由人工将位于第一调节推杆302和第二调节推杆303上的连接头304固定至相应的对接座10上，对接座在承载板5距离转动导向座407不同距离位置处均等距设置有至少三个，此时再通过第一调节推杆302和第二调节推杆303即可将引导板301更加稳定的调整至相应的倾角处，从而有效的消除了传统无法被人工改变固定位置的推杆固定形式存在倾角调节死角或者在特定角度支撑形成变差的现象，当利用倾角调节装置3将钻孔驱动装置4向上抬升至指定的倾斜角度后，随后利用辅助调节装置6微调转动连接套404所指向的位置，使得转动连接套404能够与钻孔位置和钻孔方向能够严格对齐，其中第一微调推杆604可以用来调整钻杆21的前后位置，而第二微调推杆602则可以用来调整钻杆21的左右位置；

S3.钻孔：将钻杆21安装在转动连接套404的末端并将钻头安装在钻杆21上，随后利用主电机401驱动转动连接套404带动钻杆21进行转动，并采用进给调节推杆406控制转进速度，但钻杆21推进完毕后断开钻杆21与转动连接套404之间的连接并接上新的钻杆21随后重复工作直至完成钻孔作业。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，包括履带驱动底座（1），其特征在于：所述履带驱动底座（1）的上方通过高度调节推杆（18）安装有抬升座（19），且抬升座（19）上转动安装有转动台（22），所述转动台（22）的侧面设置有用于辅助支撑的辅助固定装置（2），所述抬升座（19）上固定安装有用于支撑转动台（22）的导向承载轨道（20），且转动台（22）通过能够调节前后左右移动距离的辅助调节装置（6）安装有承载板（5）；

所述承载板（5）的上方设置有钻孔驱动装置（4）以及调整钻孔驱动装置（4）方向的倾角调节装置（3），且钻孔驱动装置（4）包括与承载板（5）转动并用于滑动安装钻杆（21）的转动导向座（407），所述倾角调节装置（3）包括与转动导向座（407）固定安装的引导板（301），且引导板（301）上通过导轨滑动安装有移动台（408），所述移动台（408）上采用主电机（401）驱动有带动钻杆（21）转动的转动连接套（404），所述移动台（408）与转动导向座（407）之间通过进给调节推杆（406）连接，且转动台（22）上固定安装有控制台（8），所述控制台（8）分别与履带驱动底座（1）、进给调节推杆（406）和高度调节推杆（18）电性连接；辅助调节装置（6）包括与转动台（22）上的导轨滑动安装的第一移动板（603），且第一移动板（603）与转动台（22）之间通过第一微调推杆（604）连接，所述第一移动板（603）上通过导轨滑动安装有第二移动板（601），且第二移动板（601）与第一移动板（603）之间通过第二微调推杆（602）连接，所述第二移动板（601）的上端与承载板（5）固定安装，且第一微调推杆（604）和第二微调推杆（602）均与控制台（8）电性连接；

所述转动连接套（404）上固定安装有主齿圈（403），所述主电机（401）的输出端驱动有与主齿圈（403）啮合的主齿轮（402），且转动导向座（407）的转轴上固定安装有倾角调节齿圈（12），所述承载板（5）上固定安装有倾角调节电机（14），所述倾角调节电机（14）的输出端驱动有与倾角调节齿圈（12）啮合连接的倾角调节齿轮（13），且倾角调节电机（14）与控制台（8）电性连接；所述引导板（301）由上至下依次铰接安装有第一调节推杆（302）和第二调节推杆（303），且第一调节推杆（302）和第二调节推杆（303）的输出端均铰接安装有连接头（304），所述连接头（304）与位于承载板（5）上的对接座（10）卡接安装，且第一调节推杆（302）和第二调节推杆（303）均与控制台（8）电性连接；所述引导板（301）上固定安装有用于引导钻杆（21）运动方向的导向套（405），且导向套（405）与钻杆（21）接触处固定安装有减震橡胶套。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，其特征在于：所述转动台（22）的底部固定安装有方向调节齿圈（15），且抬升座（19）的下方固定安装有方向调节电机（11），所述方向调节电机（11）的输出端驱动有与方向调节齿圈（15）啮合的方向调节齿轮（9），且方向调节电机（11）与控制台（8）电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，其特征在于：所述抬升座（19）上固定安装有顶升推杆（16），且顶升推杆（16）的输出端驱动有顶升盘（17），所述顶升盘（17）上开设有齿形槽，且转动台（22）上开设有与顶升盘（17）上齿形槽卡紧的齿形配合槽。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，其特征在于：所述转动台（22）的侧面固定安装有工具箱（7），且控制台（8）的下方固定安装有方便操作工人站立的支撑站台。

5.根据权利要求1所述的一种煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置，其特征在于：所述辅助固定装置（2）包括连接座（202），且连接座（202）上固定安装有距离调整推杆（201），且距离调整推杆（201）的输出端与转动台（22）固定安装，所述连接座（202）上固定安装有升降推杆（203），且升降推杆（203）的输出端驱动有用于压紧在地面上的支撑板（205），所述支撑板（205）的下方固定安装有用于插入土壤中的插入板（204），且支撑板（205）的侧面滑动安装有用于插入土壤中的固定桩（206），所述固定桩（206）上呈等距阵列开始有定位孔（207），且连接座（202）上螺接安装有与定位孔（207）配合用来固定固定桩（206）的定位螺钮（208）。

6.如权利要求1-5任意一项所述煤矿地下注浆充填用地面钻孔装置的钻孔方法的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.初步固定：首先将该装置通过外部运输车辆运输至施工现场，然后将该装置利用履带驱动底座（1）驱动上的履带驱动至已经提前画好标记线的工作位置附近并粗略调整好履带驱动底座（1）所处的位置，随后履带驱动底座（1）停止工作，将转动台（22）旋转至与钻孔方向对齐的位置处，随后通过辅助固定装置（2）将转动台（22）与地面固定；

S2.方向调整：利用倾角调节装置（3）将钻孔驱动装置（4）向上抬升至指定的倾斜角度处，随后利用辅助调节装置（6）微调转动连接套（404）所指向的位置，使得转动连接套（404）能够与钻孔位置和钻孔方向能够严格对齐；

S3.钻孔：将钻杆（21）安装在转动连接套（404）的末端并将钻头安装在钻杆（21）上，随后利用主电机（401）驱动转动连接套（404）带动钻杆（21）进行转动，并采用进给调节推杆（406）控制转进速度，但钻杆（21）推进完毕后断开钻杆（21）与转动连接套（404）之间的连接并接上新的钻杆（21）随后重复工作直至完成钻孔作业。