CN201568055U

CN201568055U - 钻煤机

Info

Publication number: CN201568055U
Application number: CN2009202403618U
Authority: CN
Inventors: 孙亲广; 关宪民; 张荣华; 张清廉
Original assignee: JINAN LONGHENG KUANGSHAN JIXIE CO Ltd
Current assignee: JINAN LONGHENG KUANGSHAN JIXIE CO Ltd
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2019-10-26

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿用采煤机械，尤其是适用于薄煤层开采的钻煤机，包括主机、电控系统(12)、液压系统(9)、钻具及辅助系统(8)，在主机的一侧或两侧设有四轴联动式钻具，钻具由钻杆(29)、风管(16)、有4个输出轴的前传递齿轮箱(15)及钻头(14)组成，动力经钻杆(29)、前传递齿轮箱(15)传递给钻头(14)，风管(16)联通到钻头(14)端；本实用新型还公开了一种主机两侧都设有钻具的钻煤机。本实用新型使钻煤机实现了操作方便，安全的无人工作面开采方式，应用该型钻煤机用于薄及极薄煤层开采，解决了以往设备采煤方式无法开采，或能开采但效率低、成本高、可靠性差、安全性差的问题，是薄及极薄煤层开采的安全，高效开采的理想设备。

Description

钻煤机

技术领域

本实用新型涉及一种全新的煤矿用采煤机械，尤其是一种用于薄煤层或极薄煤层实现无人工作面采煤的四轴联动式双向高效钻煤机，它可适用于非自燃、有瓦斯和煤尘爆炸危险的煤层采煤。

背景技术

目前，国内外机械化采煤方式中，绝大多数是在长度为120米-300米的回采工作面上进行的，由采煤机械、运输机械、顶板支护及采空区处理等组成，即所谓的长壁式采煤。该方式落煤设备是以滚筒式采煤机、刨煤机为主，整个采煤系统比较复杂，所用设备、工人较多，该采煤方法存在成本高、管理困难、安全性差的问题。特别是对于0.9m以下的薄煤层，以上问题尤其突出，很多煤矿的薄煤层往往弃之不采，造成了资源的大量浪费。

近年来，国内引进了一种三轴联动式螺旋钻采煤机，该机型虽可实现薄煤层的无人工作面开采，但却由于存在以下缺点，没能得到推广应用：

1、效率低；由于采用的是三钻头单向钻进结构，钻具对接需要手动进行，移机需另行配置绞车牵引，费时费力，整体效率非常低；

2、故障率高；由于钻具的定位方式、强度及钻具的连接方式不可靠，导致钻杆连接容易脱开落入钻孔中；

3、使用成本高，适应性差。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是解决现有技术中钻煤机的整体效率低、故障率高、使用成本高、适应性差的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种钻煤机，包括主机、电控系统、液压系统、钻具及辅助系统，其特征在于：在主机的一侧，所述钻具为四轴联动式，由钻杆、风管、有个输出轴的前传递齿轮箱及钻头组成，动力经钻杆、前传递齿轮箱传递给钻头，风管联通到钻头端。

在主机的的两侧各有一套所述的四轴联动式钻具。

所述主机包括支撑部、定位部、定向部、推进部、动力部、行走部；

所述支撑部由两个矩形框架组装而成，其上各设有一个导向轴，还设有推进油缸及四件固定油缸，导向轴两端插入矩形框架前后两侧的孔内并固定，推进部的轴承座就套在导向轴上，并能沿其滑动，推进油缸一端与矩形框架铰接而另一端与推进部的油缸座铰接，四件固定油缸分别设置在框架的左右两侧；

所述定位部由左右两个框架、横梁、活动定位架及开锁机构、定位油缸组成；左右两个框架与支撑部固定连接，通过定向油缸与定向部连接，即是支撑部与定向部的过渡部分，又是活动定位架的支撑框，在两框架之间上方前后各连有横梁，横梁里又各有一套活动定位架，各定位架上分别装有开锁机构；在定位油缸与钻杆、风管的定位块连接；

所述定向部由定向架、升降油缸、定向油缸及连杆机构组成，布置在定位部的两侧各一套，定向架前后各布置一件升降油缸，并通过油缸的耳轴与行走部的鞍架相连，定向架中间部分安装有定向油缸及连杆机构，并与定位部铰接；

所述推进部由角钢架、轴承座、油缸座及风管活动接口构成，角钢架下部用螺栓连接，对称布置有各两个轴承座、油缸座，轴承座套在支撑架的圆导向轴上，并在推进油缸的作用下沿其滑动；角钢架上部中间装有风管活动接口，与矿井的风筒对接，角钢架的立板上各有一套动力部；

所述动力部由电机、偶合器、双输出轴减速机轴向连接而成。

所述走行部是一种中间凹进的变形履带行走机构，即履带周向轮廓的中间凹进的结构，由液压马达、履带、行走支架、鞍架及压轮组成；鞍架固定安装在行走支架上并与定向部的升降油缸铰接，支撑着上部的工作部分；压轮的下压布置使履带周向轮廓的中间部分凹进。

所述辅助系统为钻具自动运输系统，其与定位部由电控系统控制。

所述钻具的钻头位置的框架上安装有煤岩传感器、摄像监控仪、钻头调整油缸13。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种钻煤机，包括主机、电控系统、液压系统、钻具及辅助系统，其特征在于：在主机的两侧，各有一套联动式钻具，各由钻杆、风管、有输出轴的前传递齿轮箱及钻头组成，动力经钻杆、前传递齿轮箱传递给钻头，风管联通到钻头端。

所述动力部由电机、偶合器、单输出轴减速机轴向连接而成。

所述钻具的钻头位置的框架上安装有煤岩传感器、摄像监控仪、钻头调整油缸。

本实用新型的双向自动对接机构与辅助系统的钻具自动运输系统，实现了钻具的自动对接和脱离，彻底解决制约生产率的钻具对接问题，实现钻具的双向同时自动定位，即一侧钻具脱开的同时另一侧对接好，满足双向钻进的功能要求，消除了单向钻进为空出钻杆对接空间而移动推进部位的空行程，缩短了辅助时间，双向钻进的功能的实现消除了空行程并将采煤效率提高一倍以上，钻具自动对接可比手动对接节省一半以上的对接时间，而且减少两个对接工人岗位，实现生产效率高，工人劳动强度小，操作方便，安全性好的目的。压轮的布置设计改变了通常了履带的长圆形轮廓，以降低安装支撑部等工作部分的高度，在不增加主机高度的前提下，实现钻煤机的自移功能，机动性、灵活性有了很大程度的提高。煤岩传感器、防爆监控摄像仪、及钻头调整油缸装置，在钻进中可根据煤岩传感器及监控摄像仪准确判断钻进的方向，以指导调整油缸的伸缩方向，调整时向钻头偏离方向伸出活塞杆顶在煤层顶板或底板上，迫使与油缸相连的传动箱及钻头向相反方向移动，即调整了钻头的方位，达到只割煤不割岩石的目的，并且这样还可提高钻采出的煤的质量，可有效保护钻头，减少磨损及故障率。

综上所述，本实用新型四轴联动式钻具结构、双向钻进定位机构、变形履带自移机构、钻具自动对接机构、钻头位置调整机构的设计，可实现薄及极薄煤层的无人工作面高效、安全、方便的开采，自动化程度高，生产率较普通采煤方式有很大提高，开采成本降低。

附图说明

图1为钻煤机组装图的正视图；

图2为钻煤机组装图的俯视图；

图3为钻煤机主机的正视图；

图4为钻煤机主机的俯视图；

图5为钻煤机主机的右视图。

其中：1、横梁，2、电机，3、偶合器，4、减速机，5、风管活动接口，8、辅助系统，9、液压系统，10、行走部，11、升降油缸，12、电控系统，13、钻向调整油缸，14、钻头，15、前传递齿轮箱，16、风管，17、连杆机构，18、定向油缸，19、液压马达，20、履带，21、推进油缸，22、固定油缸，23、导向轴，24、防爆监控摄像仪，25、煤岩传感器，27、动力部，28、推进部，29、钻杆，30、定向部，31、支撑部，32、定位部，33、框架，34、活动定位架，35、开锁机构，37、定位油缸，38、定向架，39、鞍架，40、角钢架，41、轴承座，42、油缸座。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作具体的说明，如图1、2、3、4、5所示，该钻煤机采用了以下技术方案：

钻煤机整机由主机、电控系统12、液压系统9、钻具及辅助系统8五大部分组成。

(一)、主机系统是钻机的核心部分，它又由支撑部31、定位部32、定向部30、推进部28、动力部27、行走部10六大部分组成，各部分通过油缸、销轴、螺栓连接在一起，其中支撑部31与定位部32、推进部28与动力部27是固定连接，其它部分通过油缸连接并可相对转动或移动，以实现钻煤机的各种作业动作。

1、支撑部31用于支撑由推进部28、动力部27组成的推进工作部分，支撑部31的本体由两个厚钢板焊接成型的矩形框架组装而成，其上各设有一个厚壁无缝管式的圆形导向轴23，其两端插入矩形框架前后两侧的孔内，并用螺栓固定，推进工作部分的轴承座就套在导向轴23上，并能沿其滑动。推进油缸21一端通过销轴连接安装在矩形框架的销座上，另一端也是通过销轴与推进部28的油缸座连接。推进油缸21的伸缩带动推进部28、动力部27及钻具沿导向轴23钻进、后退。四件固定油缸22分别设置在框架的左右两侧，采用活塞杆与框架固定的方式连接，在机组定向角度调整好后，操纵固定油缸22使缸筒沿框架的套筒伸出顶在巷道的两帮，起到固定机组的作用。

2、定位部32是用于实现钻具的接脱过程中的定位、开锁等自动动作的机构，由左右两个框架33、横梁1活动定位架34及开锁机构35等组成。左右两个框架33通过销轴及螺栓与支撑部31固定连接，通过转轴及定向油缸18与定向部30连接，即是支撑部31与定向部30的过渡部分，又是活动定位架34的支撑框，在两框架之间上方前后各连有横梁1，横梁里又各有一套活动定位架34，各定位架上分别装有开锁油缸36驱动的齿轮齿条开锁机构35。在定位油缸37的拉动下，与钻杆、风管的定位块接合实现定位，之后开锁机构35拨动偏心滑环转动实现开锁或闭锁。该机构与辅助系统的钻具自动运输系统通过电器程序的配合控制，实现了钻具的自动对接和脱离，彻底解决制约生产率的钻具对接问题。并且由于在钻进的前后方向上各设一套机构，实现钻具的双向同时自动定位，即一侧钻具脱开的同时另一侧对接好，满足双向钻进的功能要求，消除了单向钻进为空出钻杆对接空间而移动推进部位的空行程，缩短了辅助时间。

3、定向部是用于钻煤机钻进方向的调整机构，以适应煤层倾角的变化。由定向架38、升降油缸11、定向油缸18及连杆机构17组成，布置在定位部的两侧各一套。定向架38是一个长方形的半闭合焊接箱体，前后各布置一件升降油缸11，并通过油缸的耳轴与行走部的鞍架39相连。定向架中间部分安装有定向油缸18及连杆机构17组合的组合，并与定位部32通过销轴相连。通过操纵升降油缸11、定向油缸18的伸缩，来调整由定位部、支撑部、推进部组成的工作部分的水平高度与倾斜角度与所采的煤层一致，满足定向功能要求。

4、推进部28及动力部27是钻煤机的主动力输出部分，其旋转及推进实现了钻煤机钻头的割煤动作和钻杆的运煤动作。推进部是一个由大型的角钢架40、轴承座41、油缸座42及风管活动接口5等部件组成的组件，角钢架形似角钢，下部用螺栓连接，对称布置有各两个有轴承座41、油缸座42，轴承座41套在支撑架的圆导向轴23上，并在推进油缸21的作用下沿其滑动。角钢架上部中间装有风管活动接口5，与矿井的风筒对接并向钻孔内送风以稀释瓦斯。角钢架的立板上各有一套动力部27。动力部由电机2、偶合器3、双输出轴减速机4轴向连接而成，为钻杆及钻头旋转提供动力。双输出轴减速机4的设计可满足双向钻进的双向输出扭矩要求。

5、行走部是一种中间凹进的变形履带行走机构，由自带减速器的液压马达驱动履带实现钻煤机的自移，同时又是主机的底座部分。由液压马达19、履带20、行走支架43、鞍架39及压轮44组成。鞍架39通过螺栓安装在行走支架43上，并通过耳轴座与定向部的升降油缸相连，支撑着上部的工作部分。压轮44的布置设计改变了通常了履带的长圆形轮廓，以降低安装支撑部等工作部分的高度，在不增加主机高度的前提下，实现钻煤机的自移功能，机动性、灵活性有了很大程度的提高。

(二)、电控系统是钻煤机的电力引进、输出及自动系统的编程顺序控制部分，由开关和控制箱及感应器组成，且均满足井下防爆要求。

(三)、液压系统为钻煤机除钻杆旋转之外的行走、对接、运输等所有实现辅助动作的油缸、马达等执行机构提供动力及控制。

(四)、钻具由钻杆29、风管16、钻向调整油缸13、有4个输出轴的前传递齿轮箱15及钻头14组成，是钻煤机的主工作部分，用于煤的切割及运输。本实用新型专利采用了四轴联动式双向钻具结构，即四个钻头并列双向钻进，风管为双风筒结构，通过局部设计解决钻头多时排煤运煤及动力传输的难题，此举可大大提高钻煤机的生产率，也是区别于其它螺旋钻采煤机的关键点。

(五)、辅助系统是为实现钻具的自动装夹、运输、定位、而设计的一套自动动作机构，是一个带有机械手的移动框架。该系统使原本费时费力的辅助动作变得自动、准确、高效。

该实用新型专利的工作原理是：

通过操纵行走部的液压马达19带动履带20，移动主机到巷道内需要的采煤位置，操作升降油缸11、定向油缸18，使机架的高度和倾斜度与所采的煤层一致，然后操作固定油缸22伸出支撑在巷道的两帮，这样主机即完成了定向和固定，下一步就可以进行钻煤作业了。本钻煤机的倾斜度调整范围为220，主轴水平升降行程达350mm，可较大限度的满足不同地质条件煤层采煤的调整要求。

采煤作业时，操作电控系统12，动力部电机2通过偶合器3、减速机4带动钻杆29、钻头14旋转，并在推进液压缸21的作用下向煤层推进，钻头旋转割煤，钻杆旋转时其上的螺旋叶片往外运煤。为提高生产率，本实用新型专利设计了四轴联动式钻具结构，即两个动力输出轴通过有四个输出轴的前传递齿轮箱，带动四个钻头同时钻进，使一次钻进采煤量大大提高。

当一套钻具钻进到位后，定位机构32定位并自动打开风管的卡环、钻杆的卡销，此时辅助系统8的活动定位架将下一组钻具自动运送至相反钻进方向的对接位置，在脱开上一组钻具的同时对接好相反方向的钻具，之后即可进行相反方向的钻进采煤。四轴联动式钻煤机通过接长钻杆及风管来达到钻进深度的要求，为实现高效自动对接及双向钻进，本实用新型专利设计了双向扭矩输出轴减速机、双向定位机构、齿轮齿条式自动开锁结构。自动对接可比手动对接节省一半以上的对接时间，双向钻进的功能的实现消除了空行程，仅这一项功能的实现可将采煤效率提高一倍以上，而且减少两个对接工人岗位，实现生产效率高，工人劳动强度小，操作方便，安全性好的目的。

钻杆的连接采用了偏心卡销式结构，通过卡销卡在连接轴的凹槽里实现两节钻杆的连接，卡销有外面的偏心滑环压住，不会出现卡销从凹槽中脱出而造成的钻杆脱节的现象，可靠性非常高。

中间风管16为双风筒结构，通风截面增大，可适应瓦斯含量较高的煤层钻孔内瓦斯稀释的要求，安全性有所提高。

如上反复循环，在钻煤机两侧分别不断接入钻具，直至钻进到预定深度时按相反的顺序退钻。退钻的操作也是双向自动完成的，同样具有安全、高效的优势。

待两侧钻具全部退出钻孔后，操作液压系统收回固定油缸，启动行走履带，带动主机沿巷道移至下一个钻采位置，，开始第二个钻孔的采煤工作。由于本实用新型专利设计了变形履带行走机构，即中间凹进的履带，可在不增加主机高度(即不增加巷道高度)的前提下，使移机时间大大缩短，并且还可实现较长距离不拆机快速移机的目的，机动性、灵活性有了很大程度的提高。

为满足钻头在煤层中上下调整，避免钻头钻顶钻底的发生，本实用新型专利还设计了煤岩传感器25、防爆监控摄像仪24、及钻头调整油缸13等装置，钻进中可根据煤岩传感器及监控摄像仪准确判断钻进的方向，以指导调整油缸的伸缩方向，调整时向钻头偏离方向伸出活塞杆顶在煤层顶板或底板上，迫使与油缸相连的传动箱及钻头向相反方向移动，即调整了钻头的方位，达到只割煤不割岩石的目的。并且这样还可提高钻采出的煤的质量，可有效保护钻头，减少磨损及故障率。

综上所述，本实用新型专利设计了四轴联动式钻具结构、双向钻进定位机构、变形履带自移机构、钻具自动对接机构、钻头位置调整机构，使本实用新型可实现无人工作面开采，即由钻头钻煤、落煤，钻杆上的螺旋叶片运煤，工人不出现在回采工作面内，而是在回采工作面以外的巷道操作钻煤机，高效的完成工作面内的破煤、装煤、运煤等各工序，无需再配套各种支护、运输等设备，由于工作面的设备检修也都在工作面以外的巷道中进行，所以该钻煤机使工人摆脱了较危险的工作地点，把工人从繁重的体力劳动和较恶劣的工作环境中解放出来，安全性大大提高，而且占用人员少，劳动生产率高，并能使一些用普通方法无法开采或很难开采的煤层得到了开发，提高了资源利用率，该钻煤机的生产效率远远高于一些引进的螺旋钻采煤机及普通的采煤设备，应用该型钻煤机用于薄及极薄煤层开采，解决了以往设备采煤方式无法开采，或能开采但效率低、成本高、可靠性差、安全性差的问题，可为矿井带来经济和社会双重效益。

虽然本实用新型已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种钻煤机，包括主机、电控系统(12)、液压系统(9)、钻具及辅助系统(8)，其特征在于：在主机的一侧，所述钻具为四轴联动式，由钻杆(29)、风管(16)、有4个输出轴的前传递齿轮箱(15)及钻头(14)组成，动力经钻杆(29)、前传递齿轮箱(15)传递给钻头(14)，风管(16)联通到钻头(14)端。

2.根据权利要求1所述的钻煤机，其特征在于：在主机的的两侧各有一套所述的四轴联动式钻具。

3.根据权利要求1或2所述的钻煤机，其特征在于：所述主机包括支撑部(31)、定位部(32)、定向部(30)、推进部(28)、动力部(27)、行走部(10)；

所述支撑部(31)由两个矩形框架组装而成，其上各设有一个导向轴(23)，还设有推进油缸(21)及四件固定油缸(22)，导向轴(23)两端插入矩形框架前后两侧的孔内并固定，推进部(28)的轴承座(41)就套在导向轴(23)上，并能沿其滑动，推进油缸(21)一端与矩形框架铰接而另一端与推进部(28)的油缸座(42)铰接，四件固定油缸(22)分别设置在框架的左右两侧；

所述定位部(32)由左右两个框架(33)、横梁(1)、活动定位架(34)及开锁机构(35)、定位油缸(37)组成；左右两个框架(33)与支撑部(31)固定连接，通过定向油缸(18)与定向部(30)连接，即是支撑部(31)与定向部(30)的过渡部分，又是活动定位架(34)的支撑框，在两框架之间上方前后各连有横梁(1)，横梁里又各有一套活动定位架(34)，各定位架上(34)分别装有开锁机构(35)；在定位油缸(37)与钻杆(29)、风管(16)的定位块连接；

所述定向部(30)由定向架(38)、升降油缸(11)、定向油缸(18)及连杆机构(17)组成，布置在定位部的两侧各一套，定向架(38)前后各布置一件升降油缸(11)，并通过油缸的耳轴与行走部的鞍架(39)相连，定向架(38)中间部分安装有定向油缸(18)及连杆机构(17)，并与定位部(32)铰接；

所述推进部(28)由角钢架(40)、轴承座(41)、油缸座(42)及风管活动接口(5)构成，角钢架(40)下部用螺栓连接，对称布置有各两个轴承座(41)、油缸座(42)，轴承座(41)套在支撑架的圆导向轴(23)上，并在推进油缸(21)的作用下沿其滑动；角钢架上部中间装有风管活动接口(5)，与矿井的风筒对接，角钢架(40)的立板上各有一套动力部(27)；

所述动力部(27)由电机(2)、偶合器(3)、双输出轴减速机(4)轴向连接而成。

所述走行部(10)是一种中间凹进的变形履带行走机构，即履带(20)周向轮廓的中间凹进的结构，由液压马达(19)、履带(20)、行走支架(43)、鞍架(39)及压轮(44)组成；鞍架(39)固定安装在行走支架(43)上并与定向部的升降油缸铰接，支撑着上部的工作部分；压轮(44)的下压布置使履带(20)周向轮廓的中间部分凹进。

4.根据权利要求3所述的钻煤机，其特征在于：所述辅助系统(8)为钻具自动运输系统，其与定位部(32)由电控系统(12)控制。

5.根据权利要求1或2所述的钻煤机，其特征在于：所述钻具的钻头位置的框架上安装有煤岩传感器(25)、摄像监控仪(24)、钻头调整油缸(13)。

6.根据权利要求3所述的钻煤机，其特征在于：所述钻具的钻头位置的框架上安装有煤岩传感器(25)、摄像监控仪(24)、钻头调整油缸(13)。

7.一种钻煤机，包括主机、电控系统(12)、液压系统(9)、钻具及辅助系统(8)，其特征在于：在主机的两侧，各有一套联动式钻具，各由钻杆(29)、风管(16)、有输出轴的前传递齿轮箱(15)及钻头(14)组成，动力经钻杆(29)、前传递齿轮箱(15)传递给钻头(14)。

8.根据权利要求7所述的钻煤机，其特征在于：所述主机包括支撑部(31)、定位部(32)、定向部(30)、推进部(28)、动力部(27)、行走部(10)；

9.根据权利要求7或8所述的钻煤机，其特征在于：所述辅助系统(8)为钻具自动运输系统，其与定位部(32)由电控系统(12)控制。

10.根据权利要求7或8所述的钻煤机，其特征在于：所述钻具的钻头位置的框架上安装有煤岩传感器(25)、摄像监控仪(24)、钻头调整油缸(13)。