CN117703264A - 一种微型天井钻机 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井设备技术领域，具体公开了一种微型天井钻机，包括：自行式底盘上设置有工作机构和拖挂式泵站；工作机构上设置有钻杆，拖挂式泵站用于驱动工作机构；工作机构通过速接机构与自行式底盘相连，速接机构的一端与自行式底盘转动连接，且速接机构的另一端与工作机构装配固定；工作机构包括有第一驱动端和第二驱动端，且第一驱动端与第二驱动端沿一个延伸方向滑动配合；钻杆与第二驱动端相连，第一驱动端通过第二驱动端带动钻杆移动；具有如下优点：采用油缸兼立柱形式，极大程度地减少了所占用的空间，同时保持了扩孔提升力；通过将扩孔有效行程分别布置在推进两个不同的油缸中，减少了单个油缸的行程需求，进一步节省空间。

Description

一种微型天井钻机

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体而言，涉及一种微型天井钻机。

背景技术

针对小型矿山及老矿山的特殊环境，如极窄的运输巷道、过小的罐笼尺寸和复杂的有轨道布局，传统的钻机产品在不拆解的情况下难以满足运输需求。这些限制条件对钻机的设计和使用提出了特别的挑战。

运输巷道限制：在小型和老矿山中，运输巷道往往非常狭窄，这对钻机的体积和形状提出了严格的限制。因为现有的钻机通常设计得较大且不易拆卸，使得在这样的环境下很难运输；矿山中使用的罐笼通常用于运输设备和人员。在小型矿山中，罐笼尺寸通常较小，这限制了可以运输的设备尺寸，进一步加剧了钻机运输的难度；许多老矿山中仍然使用有轨道运输系统，这对钻机的运输和操作布局提出了额外的限制，要求钻机设计能够适应这种特殊的运输环境。

传统钻机需要拆解才能运输，这一过程不仅工作量大，而且花费时间长，拆解和重新组装钻机需要大量人力物力，增加了作业成本，重新组装后，钻机可能会出现精度损失，影响其工作性能和安全性。

综合以上因素，传统钻机产品在小型和老矿山的使用面临着显著的难题。

为此提出一种微型天井钻机，以解决上述提出的问题。

发明内容

本发明旨在提供一种微型天井钻机，以解决或改善上述技术问题中的至少之一。

有鉴于此，本发明的第一方面在于提供一种微型天井钻机。

本发明的第一方面提供了一种微型天井钻机，包括：自行式底盘，所述自行式底盘上设置有工作机构和拖挂式泵站；所述工作机构上设置有钻杆，所述拖挂式泵站用于驱动所述工作机构，以使所述工作机构带动所述钻杆运动；所述工作机构通过速接机构与所述自行式底盘相连，所述速接机构的一端与所述自行式底盘转动连接，且所述速接机构的另一端可拆卸地与所述工作机构装配固定；所述工作机构包括有一个第一驱动端和一个第二驱动端，且所述第一驱动端与所述第二驱动端沿一个延伸方向滑动配合；所述钻杆与所述第二驱动端相连，所述第一驱动端通过所述第二驱动端带动所述钻杆沿所述延伸方向移动。

上述任一技术方案中，所述第一驱动端包括有推进油缸和上顶板，所述推进油缸沿所述上顶板的周向设置多个；所述上顶板与所述推进油缸的活塞杆固定连接，且所述上顶板和多个所述推进油缸合围成容纳空间，所述第二驱动端位于所述容纳空间内部。

上述任一技术方案中，所述第二驱动端位于所述上顶板和所述钻杆之间；沿所述延伸方向，所述第二驱动端能够带动所述钻杆靠近或远离所述上顶板。

上述任一技术方案中，所述第二驱动端包括有提升油缸和机头总成，所述机头总成与所述提升油缸的活塞杆固定连接；所述提升油缸安装在所述上顶板下表面；所述提升油缸的活塞杆与所述机头总成固定装配，以带动所述机头总成沿所述延伸方向移动；所述机头总成与所述钻杆固定装配，所述机头总成用于带动所述钻杆转动；所述机头总成与所述推进油缸的缸壁滑动连接。

上述任一技术方案中，所述工作机构还包括有与所述推进油缸固定装配的环形支撑座；所述容纳空间形成有向下的开口，所述钻杆通过所述开口接触作业表面；其中，所述环形支撑座位于所述开口的端口处。

上述任一技术方案中，所述机头总成通过导向环与所述推进油缸的缸壁滑动连接，且所述导向环的最低点与所述环形支撑座的上表面之间形成有续推行程。

上述任一技术方案中，所述容纳空间具有用于所述工作机构移动的第一状态和用于所述钻杆作业的第二状态；以及所述工作机构具有下述工作情形：情形一，所述推进油缸的活塞杆带动所述上顶板向上移动，以将所述容纳空间从第一状态沿所述延伸方向扩展至第二状态，将所述钻杆装配固定在所述机头总成上；情形二，所述推进油缸的活塞杆带动所述上顶板向下移动，所述机头总成带动所述钻杆转动，并沿所述延伸方向将所述容纳空间从第二状态沿收缩至第一状态；情形三，当容纳空间收缩至第一状态时，所述提升油缸的活塞杆带动所述机头总成在所述续推行程内向下移动。

上述任一技术方案中，所述工作机构还包括有顶升油缸，所述顶升油缸固定安装在所述环形支撑座上表面；所述推进油缸的缸壁顶部与所述顶升油缸的缸壁相连；当所述工作机构处于所述情形二时，所述顶升油缸的活塞杆向上伸出抵接所述作业表面纵向对应的顶壁，以使所述工作机构纵向固定于所述作业表面和所述顶壁之间。

上述任一技术方案中，所述速接机构包括有速接座体，所述速接座体的端部通过连接轴与所述自行式底盘转动连接；所述自行式底盘上安装有俯仰油缸，所述俯仰油缸的活塞杆通过铰接轴与所述速接座体转动相连。

上述任一技术方案中，所述速接机构还包括有卡接油缸，所述卡接油缸安装在所述速接座体上，所述卡接油缸的活塞杆上安装有滑块，所述连接板上形成有与所述滑块相适配的卡槽。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果：

传统天井钻机的推进油缸与受力导向柱是分开的，这样过于损失空间，导致钻机整体尺寸过大，本发明的框架结构为油缸兼立柱形式，在不损失扩孔提升力的同时，极大程度缩小了占用的空间。

传统天井钻机推进油缸多为单级油缸设有足够的行程，其中包括扩孔有效行程+接卸螺纹行程，实际现有的缸径杆径所匹配的提升力需要满足扩孔有效行程即可。本发明将扩孔有效行程与接卸螺纹行程分别布置于推进油缸和提升油缸中，这样可减少推进油缸行程从而达到节省空间的目的。

传统天井钻机工作机构与行走机构相连为铰耳穿销轴固定，长时间使用难免会导致铰耳的变形，在拆解过程中，拆卸销轴会变得十分费力，安装同理。本发明中通过俯仰油缸与速接机构的配合，使得工作机构与行走机构连接固定，达到一人通过操作便可实现快速拆解。

根据本发明的实施例的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过根据本发明的实施例的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的总装结构示意图；

图2为本发明的速接机构结构示意图；

图3为本发明的自行式底盘结构示意图；

图4为本发明的工作机构结构示意图；

图5为本发明的工作机构中顶升油缸和推进油缸展开示意图；

图6为本发明的滑块与卡槽对接示意图；

图7为本发明的机头总成结构示意图。

其中，图1-7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1工作机构、2自行式底盘、3拖挂式泵站、4速接机构、5铰接轴、6俯仰油缸、7滑块、8速接座体、9卡接油缸、10支撑环、11卡槽、12平衡梁、13前顶油缸、14机械手总成、15推进油缸、16机头总成、17上顶板、18提升油缸、19顶升油缸、20锁止机构、21封水套、22减速箱、23回转马达。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图1-7，下面描述本发明一些实施例的一种微型天井钻机。

本发明第一方面的实施例提出了一种微型天井钻机。在本发明的一些实施例中，如图1-7所示，该微型天井钻机包括：

自行式底盘2，自行式底盘2上设置有工作机构1和拖挂式泵站3，工作机构1安装于自行式底盘2的头部，且拖挂式泵站3安装于自行式底盘2的尾部，拖挂式泵站3与工作机构1相连；工作机构1上设置有钻杆，拖挂式泵站3用于驱动工作机构1，以使工作机构1带动钻杆运动。

工作机构1通过速接机构4与自行式底盘2相连，速接机构4的一端与自行式底盘2转动连接，且速接机构4的另一端可拆卸地与工作机构1装配固定，通过在工作机构1和自行式底盘2之间设置一个用于装配的速接机构4，并且速接机构4转动安装在自行式底盘2上，可在被带动的情况下转动不同的角度与工作机构1对接固定，工作机构1与速接机构4采用卡接的方式进行可拆卸的固定。

工作机构1包括有一个第一驱动端和一个第二驱动端，且第一驱动端与第二驱动端沿一个延伸方向滑动配合；钻杆与第二驱动端相连，第一驱动端通过第二驱动端带动钻杆沿延伸方向移动，工作机构1能够进行联合运动或者单独运动，以便对钻杆进行安装或者纵向的驱动作业。

本发明提供的一种微型天井钻机，自行式底盘2是钻机的移动平台，通常装有驱动装置(如电动或柴油机)和控制系统，使得钻机可以自主移动到不同的工作位置；工作机构1通常包含钻头、钻杆和驱动系统等，安装在底盘的前端。它是钻孔作业的核心部分，负责钻进岩石并进行其他相关作业；泵站安装在底盘的后端，与工作机构1通过液压或其他驱动方式相连。泵站为工作机构1提供动力，驱动钻头和钻杆进行旋转或直线运动；泵站产生的动力通过工作机构1传递给钻杆，使其进行所需的运动，完成钻掘或其他地下作业；

由于底盘具有自行式的特点，钻机能够在矿井或工作场地内独立移动，无需外部牵引，提高了作业灵活性；工作机构1与拖挂式泵站3的结合使得整机的动力传输更加高效，降低了能量损失；拖挂式泵站3的设计利用了底盘的尾部空间，有助于减少整机的长度，使得钻机更适合在狭窄的环境下作业；将泵站设计为拖挂式，便于拆卸和维护，同时也方便了可能需要的升级或更换；工作机构1可以根据作业需求调整，适应不同钻掘深度和方向，提供了更高的作业灵活性；自行式底盘2的稳定性和拖挂式泵站3的集成设计可以在作业时提供更好的机械平衡，减少作业中的安全隐患。

速接机构4的一端与自行式底盘2的转动部分连接，允许速接机构4在某个轴向上自由旋转；速接机构4的另一端设计为可拆卸地与工作机构1相连接，使得工作机构1可以快速地装上或卸下自行式底盘2；速接机构4安装在自行式底盘2上的方式使其能在被动态带动的情况下转动不同的角度，以便与工作机构1对接并固定在正确的位置；工作机构1与速接机构4之间采用卡接的方式进行固定，能够进行快速的固定，使得操作者可以无需工具即可完成装配和拆卸；

速接机构4允许工作机构1快速和容易地连接到底盘上或从底盘上移除，大幅度减少设备的切换时间；由于速接机构4允许工作机构1在不同角度上固定，使得钻机能够在有限的空间内更灵活地进行操作；卡接方式的设计减少了安装和拆卸时对工具的需求，同时也减少了执行这些任务所需的劳动力；因为可以快速拆卸，所以在需要维护或更换工作机构1的部件时，可以更快速地进行，从而减少了机器的停机时间；可调节的角度和快速切换功能使得钻机能够适应各种不同的作业条件和需求；快速连接和拆卸机制提高了整体作业效率，允许钻机在不同作业站点之间快速移动和设置。

第一驱动端和第二驱动端沿同一方向设计，以便第二驱动端能沿第一驱动端滑动；第一驱动端负责初始推进力，而第二驱动端则连接到钻杆，传递动力和沿同一方向持续的进给运动；两个驱动端之间的滑动配合意味着第二驱动端在第一驱动端的引导下沿着一个确定的延伸方向运动；工作机构1设计允许两个驱动端不仅能进行联合运动(同时工作以提供更长的推进行程)，也可以单独运动(进行较短的推进或用于其他操作，如安装钻杆)。

通过独立或联合使用两个驱动端，可以更精准地控制钻杆的推进速度和压力；提供了操作的灵活性，可以根据钻进作业的具体要求调整推进方式；双驱动端系统使得钻机能够适应不同长度的钻杆和不同的作业深度，提高了设备的适用范围；联合运动可以用于更深的钻掘作业，而单独运动则可以用于安装钻杆或进行较浅的钻掘；由于第二驱动端可以沿第一驱动端滑动，这简化了钻杆的安装和拆卸流程，也便于维护和替换钻杆；由于驱动端能够滑动配合，整个工作机构1可以在不增加额外空间需求的情况下提供更长的推进行程；精准的推进控制可以减少作业中的意外，如钻杆卡住或断裂，进而提升作业安全性。

具体地，延伸方向为纵向。

上述任一实施例中，第一驱动端包括有推进油缸15和上顶板17，推进油缸15沿上顶板17的周向设置多个。

上顶板17与推进油缸15的活塞杆固定连接，且上顶板17和多个推进油缸15合围成容纳空间，第二驱动端位于容纳空间内部。

在该实施例中，第一驱动端的构造包括多个推进油缸15和一个上顶板17，多哥推进油缸15围绕上顶板17设置并与之固定连接。第二驱动端位于由这些组件形成的容纳空间内部，提供了一种稳定和有效的方式来推进钻杆；推进油缸15是液压元件，负责提供推进力。多哥推进油缸15位于第一驱动端，围绕上顶板17的周向均匀分布；上顶板17是固定在推进油缸15的活塞杆上的部件，以将推进油缸15的动力直接转换为钻杆的推进力；多个推进油缸15和上顶板17一起形成了一个容纳空间，第二驱动端位于该容纳空间内部；当推进油缸15被激活时，上顶板17向前推动，这个动作会推动第二驱动端(和连接的钻杆)向前移动，进行钻掘作业。

多个推进油缸15围绕上顶板17均匀分布，可以提供均衡且稳定的推进力，减少了钻杆运动中的摆动和震动；上顶板17的结构设计提供了额外的机械强度，有助于承受推进过程中的高负载；由于第二驱动端被整合到上顶板17上，整个容纳空间可以更加紧凑，节省空间，有利于在狭窄的工作环境中操作；集中的液压系统提高了能量传输效率，减少了能量在传输过程中的损失；由于所有推进油缸15都位于上顶板17周围，易于访问和维护；因为多个油缸共同工作，可能每个油缸都可以小一些，从而减少了必须使用的单个大油缸的数量；分布式的推进系统可以提高整体的可靠性，如果一个油缸出现故障，其他油缸仍然可以维持工作，不会完全停止作业。

上述任一实施例中，第二驱动端位于上顶板17和钻杆之间。

沿延伸方向，第二驱动端能够带动钻杆靠近或远离上顶板17。

在该实施例中，第一驱动端(上顶板17和推进油缸15组合)负责提供推进力，而第二驱动端则负责细微调整钻杆的位置和在第一驱动端到达最大行程后提供额外的推进形成，以适应钻掘作业的不同阶段；第二驱动端能够使钻杆向上或向下移动，允许钻机操作者根据钻进深度和地层条件进行调整。

第二驱动端提供了对钻杆位置的精确控制，对于钻孔的准确性和效率至关重要；允许钻机更好地适应不同的钻掘条件和钻杆长度，提高了机器的适应性；通过第二驱动端的精确控制，可以更快地进行钻杆的换取和重新定位，从而提高了整个钻掘过程的作业效率；能够精确控制钻杆的位置有助于预防钻杆卡住或其他潜在的危险情况，提升了作业的安全性；第二驱动端的存在使得工作机构1能够进行联合运动或单独运动，提供了更大的操作灵活性，这对于完成复杂或特殊的钻掘任务尤为重要；在遇到突然的地层变化或钻杆操作问题时，第二驱动端可以快速调整钻杆位置，以快速应对。

上述任一实施例中，第二驱动端包括有提升油缸18和机头总成16，机头总成16与提升油缸18的活塞杆固定连接。

提升油缸18安装在上顶板17下表面；提升油缸18的活塞杆与机头总成16固定装配，以带动机头总成16沿延伸方向移动。

机头总成16与钻杆固定装配，机头总成16用于带动钻杆转动；机头总成16与推进油缸15的缸壁滑动连接。

在该实施例中，提升油缸18是一个液压元件，其活塞杆可以伸出和缩回。提升油缸18安装在上顶板17的下表面，使活塞杆垂直向下延伸；机头总成16是连接到钻杆并能够带动钻杆转动的部件，与提升油缸18的活塞杆固定连接，确保了提升油缸18的动作直接转化为钻杆的上下移动；提升油缸18驱动机头总成16和固定装配的钻杆沿着延伸方向移动，同时机头总成16也负责带动钻杆旋转，进行钻掘作业；机头总成16与推进油缸15的缸壁滑动连接，允许机头总成16在推进油缸15活塞的作用下沿缸壁滑动，从而推动钻杆进行钻掘。

通过液压油缸精确控制机头总成16和钻杆的位置，有助于针对不同钻掘条件做出快速调整；机头总成16直接带动钻杆转动，优化了能量传输，提升了钻掘效率；由于机头总成16与推进油缸15的缸壁滑动连接，可以提供稳定的钻杆推进，减少了钻杆可能的偏斜和震动；将提升和转动机制集成在一个紧凑的单元内，节省了钻机的空间，特别适合在空间受限的环境中使用；精确控制提升和转动可以减少钻杆和机头的不必要磨损，延长设备使用寿命；液压系统可以迅速响应控制信号，使得提升和转动动作可以快速进行，提升工作效率；集成的提升和转动功能简化了操作流程，减少了操作员在钻掘过程中需要进行的调整数量。

上述任一实施例中，工作机构1还包括有与推进油缸15固定装配的环形支撑座；容纳空间形成有向下的开口，钻杆通过开口接触作业表面。

其中，环形支撑座位于开口的端口处。

在该实施例中，环形支撑座是一个环形的结构，固定地装配在推进油缸15周围，为钻杆和机头总成16提供稳定的支撑；工作机构1的容纳空间下部有一个向下的开口，允许钻杆穿过并接触到下方的作业表面；环形支撑座位于开口的端口处，当钻杆通过开口伸出时，提供了一个稳定的导向和支撑点；推进油缸15、环形支撑座、提升油缸18和机头总成16的联动确保了钻杆在推进、提升和转动时的稳定性和准确性。

环形支撑座提供了钻杆的稳定支撑，减少了钻掘作业中的振动和偏移；钻杆在穿过开口时受到保护，减少了其与岩石或其他硬物接触时可能产生的磨损；环形支撑座的位置精确控制了钻杆的入地角度，有助于提高钻掘精度；支撑座的设计简化了钻杆的更换过程，并提供了一个清晰的钻杆路径和固定点；支撑座的稳定性使得钻杆可以更快速地推进和提升，从而提高了作业效率；钻杆得到良好的支撑和导向，减少了因钻杆偏斜而引起的不必要的维护和修理；钻杆稳定性的提高降低了操作过程中潜在的安全风险，如钻杆断裂或脱落。

上述任一实施例中，机头总成16通过导向环与推进油缸15的缸壁滑动连接，且导向环的最低点与环形支撑座的上表面之间形成有续推行程。

在该实施例中，机头总成16通过导向环与推进油缸15的缸壁相连，实现滑动连接，允许机头总成16沿着油缸的轴线方向滑动；导向环起到稳定机头总成16的作用，确保其在推进或提升时沿直线移动，减少侧向摆动；导向环的最低点和环形支撑座的上表面之间的距离形成了续推行程，续推行程是指机头总成16在不同阶段推进时额外可移动的距离；在钻掘作业中，根据地层的不同，可能需要调整机头总成16的位置，以保持钻掘的连续性和效率。续推行程提供了这种调整的空间。

通过导向环的滑动连接，机头总成16在运动过程中保持稳定，减少了偏差和振动；稳定的机头运动有助于保持钻掘的直线性，提高钻孔的精度；续推行程的设计提供了额外的运动空间，使得机头总成16可以在必要时进行更深的钻掘，不受初始设定行程的限制；由于有了额外的续推行程，可以减少在钻掘过程中更换机头的次数，从而提高作业效率；在遇到硬质或不均匀地层时，续推行程允许机头进行额外的调整，以适应这些复杂条件；机头总成16的稳定运动减少了钻杆和其他部件的不必要磨损。

进一步地，机头总成16包括有锁止机构20、封水套21、减速箱22和回转马达23，回转马达23、锁止机构20和封水套21均安装在减速箱22上，且回转马达23与减速箱22相连；锁止机构用于辅助卸杆，即扩孔卸杆过程中辅助卸开相邻钻杆螺纹；封水套用于通过与水管连接使打钻用的水通过减速箱中间设有的管道直接进入钻杆腔体内；减速箱用于通过齿轮传动调整回转马达23输入的转速与扭矩，达到打钻时的低速大扭矩。

上述任一实施例中，容纳空间具有用于工作机构1移动的第一状态和用于钻杆作业的第二状态；以及工作机构1具有下述工作情形：

情形一，推进油缸15的活塞杆带动上顶板17向上移动，以将容纳空间从第一状态沿延伸方向扩展至第二状态，将钻杆装配固定在机头总成16上。

情形二，推进油缸15的活塞杆带动上顶板17向下移动，机头总成16带动钻杆转动，并沿延伸方向将容纳空间从第二状态沿收缩至第一状态。

情形三，当容纳空间收缩至第一状态时，提升油缸18的活塞杆带动机头总成16在续推行程内向下移动。

在该实施例中，情形一(装配钻杆)：活塞杆带动上顶板17向上移动，这个动作将容纳空间从第一状态扩展至第二状态，在这个过程中，钻杆被装配并固定在机头总成16上。情形二(钻杆作业)：活塞杆再次带动上顶板17向下移动，机头总成16随之带动钻杆转动，容纳空间从第二状态收缩回第一状态，钻杆开始进行钻掘作业。情形三(续推行程)：当容纳空间收缩至第一状态后，提升油缸18的活塞杆带动机头总成16在续推行程内继续向下移动，允许机头总成16和钻杆进一步下钻，增加了钻掘深度。

提供了两种不同的作业状态，增加了钻机的适用性和灵活性；情形一中的扩展动作使得钻杆的装配过程简单高效；在情形二中，钻杆的转动和移动是同步的，提供了精确的钻掘控制；情形三中的续推行程允许钻机在不移动整个机械的情况下达到更深的钻掘深度；能够快速从钻杆装配切换到钻掘作业，节省了时间，提高了整体作业效率；由于容纳空间能够在两种状态之间自动转换，减少了手动调整钻机的需要；容纳空间的可变性意味着在不同作业阶段可以最大限度地利用空间。

上述任一实施例中，工作机构1还包括有顶升油缸19，顶升油缸19固定安装在环形支撑座上表面；推进油缸15的缸壁顶部与顶升油缸19的缸壁相连。

当工作机构1处于情形二时，顶升油缸19的活塞杆向上伸出抵接作业表面纵向对应的顶壁，以使工作机构1纵向固定于作业表面和顶壁之间。

在该实施例中，顶升油缸19固定安装在环形支撑座的上表面，与推进油缸15的缸壁顶部相连；在钻机处于情形二(即钻杆作业状态)时，顶升油缸19的活塞杆向上伸出；顶升油缸19的活塞杆向上伸出并抵接作业表面纵向对应的顶壁，这样做的目的是为了将工作机构1纵向固定于作业表面和顶壁之间。

通过顶升油缸19的抵接，可以有效地固定整个工作机构1，对于在不稳定或倾斜的地层中进行钻掘尤为重要；稳定固定的工作机构1能够减少在钻掘过程中产生的震动，从而提高钻掘精度；在钻掘作业过程中，工作机构1的固定减少了意外移动或倾倒的风险，从而增加了操作的安全性；通过减少不必要的移动和震动，顶升油缸19有助于保护机械部件，延长设备的使用寿命；使得钻机能够适应各种复杂和变化的作业表面，如坚硬或不均匀的地层；固定工作机构1可以更快速和有效地进行钻掘作业，因为减少了需要应对的不稳定因素；顶升油缸19的使用使得操作者可以更容易地控制整个钻机的位置和状态。

进一步地，工作机构1还包括有机械手总成14，用以夹持和移动钻杆，以便进行钻杆的上装和卸除。

上述任一实施例中，速接机构4包括有速接座体8，速接座体8的端部通过连接轴与自行式底盘2转动连接。

自行式底盘2上安装有俯仰油缸6，俯仰油缸6的活塞杆通过铰接轴5与速接座体8转动相连。

在该实施例中，速接座体8的一端通过连接轴与自行式底盘2转动连接，以允许速接座体8在一定角度范围内相对于底盘转动；自行式底盘2上安装有俯仰油缸6；俯仰油缸6的活塞杆通过铰接轴5与速接座体8转动相连，允许速接座体8进行俯仰(即上下倾斜)动作。

通过转动和俯仰连接，速接座体8可以在多个方向上调整，以适应不同的操作要求和地形条件；俯仰油缸6的使用使得速接座体8的角度可以精确调整，以适应不同的钻掘角度或工作环境；快速连接机制减少了设备安装和拆卸的时间，使得钻机可以更快地转移到新的作业地点或进行配置更改；自动化的连接机制减少了对人力的依赖，降低了操作复杂性；由于能够进行多方向调整，以适用于复杂或限制性地形的钻掘作业。

进一步地，自行式底盘2包括有前轮和后轮，且前轮通过平衡梁12安装在自行式底盘2上，以及前轮端部自带用于驱动自身的液压马达，平衡梁12远离前轮的一端与自行式底盘2转动连接，自行式底盘2上安装有前顶油缸13，前顶油缸13的活塞杆与平衡梁12固定连接，以带动平衡梁12安装有前轮的一端纵向摆动，以改变自行式底盘2对应前轮的头部与地面之间的距离，使得在滑块7和卡槽11对接安装中能够更好的对接和后续固定。

进一步地，速接座体8上安装有支撑环10，支撑环10内壁贴合滑块7。

上述任一实施例中，速接机构4还包括有卡接油缸9，卡接油缸9安装在速接座体8上，卡接油缸9的活塞杆上安装有滑块7，连接板上形成有与滑块7相适配的卡槽11。

在该实施例中，卡接油缸9安装在速接座体8上，为速接机构4的解锁和固定的动力驱动部分；卡接油缸9的活塞杆上安装有滑块7，而连接板上形成有与滑块7相适配的卡槽11；通过液压力或其他驱动力，卡接油缸9的活塞杆动作使滑块7插入或退出卡槽11；允许快速地连接或断开工作机构1与底盘或其他部件，只需操纵卡接油缸9即可。

滑块7机制允许快速地连接和断开部件，大大减少了安装和拆卸时间；在需要更换或调整设备部件时，这种快速连接机制大大提高了作业效率；操作者不需要使用额外的工具或大量劳力即可进行连接和断开操作；滑块7和卡槽11的设计保证了连接的精确性，减少了误操作的风险；稳定的连接机制在操作过程中减少了意外脱落的风险，提高了整体的安全性；由于滑块7机制的简便性，减少了作业过程中所需的人力；快速连接机制尤其适用于在狭窄或不方便操作的环境中，提高了在复杂条件下的作业能力；由于连接和断开操作更加精准和温和，减少了机械部件之间的摩擦和磨损。

本发明第一方面的另一个实施例提出了一种基于微型天井钻机实施的施工方法。在本发明的一些实施例中，该施工方法包括如下步骤：

准备阶段：将钻机定位到施工现场，使用自行式底盘2调整钻机到合适的位置。并通过设在自行底盘2上的速接机构上的卡扣油缸缩回，将工作机构1与自行底盘2处于脱开状态，使钻掘破岩作业过程中钻杆产生的震动不会传递到自行底盘上，从而保护了自行底盘2的结构不被损坏。

钻掘准备：利用顶升油缸19将工作机构1固定于作业表面和顶壁之间，确保稳定性。

装配钻杆：利用推进油缸15将上顶板17移至扩展位置，从而将容纳空间扩展至第二状态，在此状态下，将钻杆安装并固定在机头总成16上。

钻掘作业：启动推进油缸15，带动钻杆进行钻掘作业，需要时，利用提升油缸18的续推行程进行更深的钻掘。

作业调整：根据作业需求，调整推进油缸15和提升油缸18的行程，以适应不同深度和地层。

作业完成后的撤离：完成钻掘后，复位各个油缸拆卸钻杆，操控自行底盘2上使速接机构对准工作机构相应卡槽11，使卡扣油缸伸出，使速接机构上的滑块进入工作机构1上相应的卡槽11内，将工作机构1与自行底盘2处于连接状态。，收回钻杆；使用自行式底盘2移动钻机至下一个作业点或存放位置

本发明提供的一种施工方法，快速的装配和调整能力提高了作业效率，钻机的自行式底盘2和多功能结构使其能够轻松适应不同的作业环境，顶升油缸19和滑块7机制提供了稳定的作业平台，减少了安全风险，双驱动端和续推行程的设计提供了精确的钻掘控制，能够快速适应不同深度和地层条件的变化，大部分操作可以自动化，减轻了操作员的工作负担，精确的控制和高效的结构设计减少了设备的磨损。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微型天井钻机，其特征在于，包括：

自行式底盘，所述自行式底盘上设置有工作机构和拖挂式泵站；所述工作机构上设置有钻杆，所述拖挂式泵站用于驱动所述工作机构，以使所述工作机构带动所述钻杆运动；

所述工作机构通过速接机构与所述自行式底盘相连，所述速接机构的一端与所述自行式底盘转动连接，且所述速接机构的另一端可拆卸地与所述工作机构装配固定；

所述工作机构包括有一个第一驱动端和一个第二驱动端，且所述第一驱动端与所述第二驱动端沿一个延伸方向滑动配合；所述钻杆与所述第二驱动端相连，所述第一驱动端通过所述第二驱动端带动所述钻杆沿所述延伸方向移动。

2.根据权利要求1所述的微型天井钻机，其特征在于，所述第一驱动端包括有推进油缸和上顶板，所述推进油缸沿所述上顶板的周向设置多个；

所述上顶板与所述推进油缸的活塞杆固定连接，且所述上顶板和多个所述推进油缸合围成容纳空间，所述第二驱动端位于所述容纳空间内部。

3.根据权利要求2所述的微型天井钻机，其特征在于，所述第二驱动端位于所述上顶板和所述钻杆之间；

沿所述延伸方向，所述第二驱动端能够带动所述钻杆靠近或远离所述上顶板。

4.根据权利要求2所述的微型天井钻机，其特征在于，所述第二驱动端包括有提升油缸和机头总成，所述机头总成与所述提升油缸的活塞杆固定连接；

所述提升油缸安装在所述上顶板下表面；所述提升油缸的活塞杆与所述机头总成固定装配，以带动所述机头总成沿所述延伸方向移动；

所述机头总成与所述钻杆固定装配，所述机头总成用于带动所述钻杆转动；所述机头总成与所述推进油缸的缸壁滑动连接。

5.根据权利要求4所述的微型天井钻机，其特征在于，所述工作机构还包括有与所述推进油缸固定装配的环形支撑座；所述容纳空间形成有向下的开口，所述钻杆通过所述开口接触作业表面；

其中，所述环形支撑座位于所述开口的端口处。

6.根据权利要求5所述的微型天井钻机，其特征在于，所述机头总成通过导向环与所述推进油缸的缸壁滑动连接，且所述导向环的最低点与所述环形支撑座的上表面之间形成有续推行程。

7.根据权利要求6所述的微型天井钻机，其特征在于，所述容纳空间具有用于所述工作机构移动的第一状态和用于所述钻杆作业的第二状态；以及所述工作机构具有下述工作情形：

情形一，所述推进油缸的活塞杆带动所述上顶板向上移动，以将所述容纳空间从第一状态沿所述延伸方向扩展至第二状态，将所述钻杆装配固定在所述机头总成上；

情形二，所述推进油缸的活塞杆带动所述上顶板向下移动，所述机头总成带动所述钻杆转动，并沿所述延伸方向将所述容纳空间从第二状态沿收缩至第一状态；

情形三，当容纳空间收缩至第一状态时，所述提升油缸的活塞杆带动所述机头总成在所述续推行程内向下移动。

8.根据权利要求5所述的微型天井钻机，其特征在于，所述工作机构还包括有顶升油缸，所述顶升油缸固定安装在所述环形支撑座上表面；所述推进油缸的缸壁顶部与所述顶升油缸的缸壁相连；

当所述工作机构处于所述情形二时，所述顶升油缸的活塞杆向上伸出抵接所述作业表面纵向对应的顶壁，以使所述工作机构纵向固定于所述作业表面和所述顶壁之间。

9.根据权利要求8所述的微型天井钻机，其特征在于，所述速接机构包括有速接座体，所述速接座体的端部通过连接轴与所述自行式底盘转动连接；

所述自行式底盘上安装有俯仰油缸，所述俯仰油缸的活塞杆通过铰接轴与所述速接座体转动相连。

10.根据权利要求9所述的微型天井钻机，其特征在于，所述速接机构还包括有卡接油缸，所述卡接油缸安装在所述速接座体上，所述卡接油缸的活塞杆上安装有滑块，所述连接板上形成有与所述滑块相适配的卡槽。