CN212105872U - 一种竖井用环形截面钻机 - Google Patents

Abstract

一种竖井用环形截面钻机，包括环形钻架以及沿环形钻架底部分布的若干垂直向下的钻柱组件，且在每个钻柱组件向下钻探的同时，由动力头部驱动环形钻架绕其中心自转，从而在水平截面形成环形钻探面。本实用新型采用分布在同一个环形钻架上的若干钻柱组件同步缓慢钻探的同时，使环形钻架自转，在此过程中，从而形成圆环形的钻探面，与现有的圆柱形钻探面相比，大大降低了钻探强度和工作量，提高了钻探效率，而更重要的是，安装设备后的回填工作量也大幅度降低，节省了人力物力成本，并且提高了工作效率。

Description

一种竖井用环形截面钻机

技术领域

本实用新型涉及到钻探领域的钻探设备，具体的说是一种竖井用环形截面钻机。

背景技术

钻机在勘探、矿产资源、清洁资源利用等方面有非广泛的应用，因此有必要研究如何才能高效率、高质量的完成钻探效果。

目前常规钻机的主要结构均是，由驱动装置通过钻柱带动钻头进行全断面钻探工作，钻探完成之后，形成圆柱形的钻洞，称之为全断面开挖；之后在钻洞中安装相应工程设备，最后再将钻洞中大部分空间利用工程材料进行回填。这样势必导致以下问题：首先，随着工程规模越来越大，钻机尺寸越来越大，结构越来越复杂，成本激增；其次，全断面开挖后面临着全断面回填，不及耗费大量工期在回填工作上，而且还要投入大量的工程材料以及人力，并且因回填问题对环境造成不可恢复的影响，因此在大断面钻探施工中亟需一种高效环保的钻机。

实用新型内容

为了解决现有的钻机在大断面钻探施工后必须全断面回填所导致的人力物力浪费、工期延长等问题，本实用新型提供了一种竖井用环形截面钻机，该环形截面钻机能够钻探形成环形钻洞，这样就大大降低了安装设备后的回填工作量，而且整体结构简单、重量轻，装机功率也相对较小，高效环保。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种竖井用环形截面钻机，包括环形钻架以及沿环形钻架底部分布的若干垂直向下的钻柱组件，且在每个钻柱组件向下钻探的同时，由动力头部驱动环形钻架绕其中心自转，从而在水平截面形成环形钻探面。

本实用新型的一种优选实施方式为，所述动力头部固定在机架上，其底部的传动柱连接件通过传动柱带动环形钻架自转。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述传动柱包括内部中空的传动杆，以使其内部形成向钻柱组件供给液压油的通道。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述环形钻架包括中空的环形支架，且沿环形支架的底部分布有若干用于安装钻柱组件的钻柱安装位，环形支架通过若干根中空的传力杆与传动柱连接为一体，从而由动力头部带动环形支架自转，所述传动柱内部具有输送液压油的通道，从而使液压油经传动柱、传力杆和环形支架形成的通路供给给各钻柱组件。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述传动柱的底部设置有连接座，所述传力杆的上端均固定在该连接座上；所述环形支架的下方通过若干根连接杆设置有与其平行的限位环，在限位环上与钻柱安装位对应的位置分别设置有定位孔，以使每个钻柱安装位内安装的钻柱组件穿过与其对应的定位孔。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述动力头部通过其两侧设有的升降螺柱调节其自身高度，进而改变环形钻架的离地高度。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述钻机还包括钻机平台，该钻机平台包括均水平设置的上平台板和下平台板，且两者之间通过若干竖向连接筋板连接为一体结构，在上平台板和下平台板的中部对应设置有通孔，从而形成固定传动柱的安装通道，所述传动柱用于将动力头部输出的转动动力传递给环形钻架。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述传动柱上具有固定部，该固定部包括上固定座和下固定座，且两者之间通过空心的连接轴连接为一体；所述上固定座和下固定座内部均为中空结构，且分别固定在上平台板和下平台板中部的通孔内，从而完成传动柱的安装固定。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述下平台板的外围环套有环形稳固圈，该环形稳固圈内部通过若干水平连接筋板与下平台板的外边缘固定连接为一体结构。

本实用新型的另一种优选实施方式为，所述钻机平台下部设置有升降支架，并通过升降支架来调节其与地面的距离。

本实用新型的原理在于：在现有钻柱组件同步缓慢向下钻探的同时，环形钻架带动这些钻柱组件缓慢自转，将向下钻探的钻柱组件作为向下切割的刀具，从而在地面上形成以钻柱组件的直径为宽度的圆环，并随着钻柱组件的逐步向下钻探，圆环的深度逐步增加，最终在地面上形成环形钻孔，即水平截面为环形的钻探面，之后可以在环形的钻探面中安装设备即可，由于环形钻探面的中间并未钻探，因此，大幅度降低了安装设备后的回填工作量。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1）本实用新型采用分布在同一个环形钻架上的若干钻柱组件同步缓慢钻探的同时，使环形钻架自转，在此过程中，从而形成圆环形的钻探面，与现有的圆柱形钻探面相比，大大降低了钻探强度和工作量，提高了钻探效率，而更重要的是，安装设备后的回填工作量也大幅度降低，节省了人力物力成本，并且提高了工作效率；同时，环形钻探面钻探过程中，中间形成的岩柱（或土柱）能够有效防止钻孔发生偏差，保证工程精度；

2）在本实用新型的环形钻架中，利用限位环对钻柱组件进行限位，防止了钻探过程中钻柱的偏移；

3）本实用新型整体结构简单、重量轻，拆装方便，能够有效降低运输、安装和维修成本，易于实现大型化，而且装机功率也相对较小，高效环保。

附图说明

图1为本实用新型应用于水上时的整体结构示意图；

图2为本实用新型应用于陆地上时的整体结构示意图；

图3为机架的结构示意图；

图4为动力头部的结构示意图；

图5为钻机平台的正面结构示意图；

图6为钻机平台的立体结构示意图；

图7为传动柱上固定部的正面结构示意图；

图8为传动柱上固定部的立体结构示意图；

图9为传动柱上传动杆的结构示意图；

图10为环形钻架的正面结构示意图；

图11为环形钻架的立体结构示意图；

图12为钻柱组件的结构示意图；

附图标记：1、钻机平台，101、上平台板，102、竖向连接筋板，103、下平台板，104、安装通道，105、水平连接筋板，106、环形稳固圈，107、升降支架，2、动力头部，201、传动柱连接件，202、升降螺柱，3、机架，4、传动柱，401、上固定座，402、连接轴，403、下固定座，404、传动杆，5、环形钻架，501、连接座，502、传力杆，503、环形支架，504、钻柱安装位，505、连接杆，506、限位环，507、定位孔，6、钻柱组件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的阐述和说明，在本实用新型以下各实施例中未做明确说明的部分均为现有技术，比如钻柱组件6的结构、安装方式、排渣方式、运行方式和控制方式，动力头部2的具体结构及如何通过传动柱4带动环形钻架5自转的详细连接方式、动力来源和控制方式等，这些均为现有钻探领域的公知常识。

实施例1

如图1、2和12所示，一种竖井用环形截面钻机，包括环形钻架5以及沿环形钻架5底部分布的若干垂直向下的钻柱组件6，且在每个钻柱组件6向下钻探的同时，由动力头部2驱动环形钻架5绕其中心自转，从而在水平截面形成环形钻探面。

在本实施例中，钻柱组件6可以根据需要选择其数量，一般选择3-8台钻柱组件6，并且均匀分布。在工作时，每台钻柱组件6由其配属的动力系统提供动力进行自转，从而实现钻进，与此同时，环形钻架5带动所有的钻柱组件6绕环形钻架5的中心自转，最终形成环形钻探面。

本实用新型中所述的每台钻柱组件6实际上是现有的完整钻杆设备，只要能够实现钻孔作业即可，其结构、配属的动力和控制等均属于现有技术，在此不进行赘述。

本实用新型既可以用于水底钻探，又可以用于一般的地面钻探，当用于水底钻探时，如图1所示，动力头部2及其附属的安装固定结构均位于水上平台（比如船舶、水上施工平台等载具）上，环形钻架5向下延伸至水底进行钻探；

当用于地面钻探时，如图2所示，动力头部2及其附属的安装固定结构均被支撑抬起至高于地面的高度，环形钻架5向下延伸至地面进行钻探。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例1相同，改进点在于：如图1和2所示，所述动力头部2固定在机架3上，其底部的传动柱连接件201通过传动柱4带动环形钻架5自转。

实施例3

本实施例是在实施例2的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：如图9所示，所述传动柱4包括内部中空的传动杆404，以使其内部形成向钻柱组件6供给液压油的通道。

实施例4

本实施例是在实施例2的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：如图10和11所示，所述环形钻架5包括中空的环形支架503，且沿环形支架503的底部分布有若干用于安装钻柱组件6的钻柱安装位504，环形支架503通过若干根中空的传力杆502与传动柱4连接为一体，从而由动力头部2带动环形支架503自转，所述传动柱4内部具有输送液压油的通道，从而使液压油经传动柱4、传力杆502和环形支架503形成的通路供给给各钻柱组件6。

实施例5

本实施例是在实施例4的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例4相同，改进点在于：如图10和11所示，所述传动柱4的底部设置有连接座501，所述传力杆502的上端均固定在该连接座501上；所述环形支架503的下方通过若干根连接杆505设置有与其平行的限位环506，在限位环506上与钻柱安装位504对应的位置分别设置有定位孔507，以使每个钻柱安装位504内安装的钻柱组件6穿过与其对应的定位孔507。

实施例6

本实施例是在实施例2的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例2相同，改进点在于：如图1、2和4所示，所述动力头部2通过其两侧设有的升降螺柱202调节其自身高度，进而改变环形钻架5的离地高度。

实施例7

本实施例是在实施例1的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例1相同，改进点在于：如图1、2、5和6所示，所述钻机还包括钻机平台1，该钻机平台1包括均水平设置的上平台板101和下平台板103，且两者之间通过若干竖向连接筋板102连接为一体结构，在上平台板101和下平台板103的中部对应设置有通孔，从而形成固定传动柱4的安装通道104，所述传动柱4用于将动力头部2输出的转动动力传递给环形钻架5。

在本实施例中，所述钻机平台1上还设置有机架3，所述动力头部2依靠机架3固定。上平台板101和下平台板103均为同轴设置的环形板，且上平台板101的面积小于下平台板103的面积，竖向连接筋板102为直角梯形，均匀分布在两者之间，且环绕形成底端大于顶端的圆台形。

实施例8

本实施例是在实施例7的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例7相同，改进点在于：如图7所示，所述传动柱4上具有固定部，该固定部包括上固定座401和下固定座403，且两者之间通过空心的连接轴402连接为一体；所述上固定座401和下固定座403内部均为中空结构，且分别固定在上平台板101和下平台板103中部的通孔内，从而完成传动柱4的安装固定。

实施例9

本实施例是在实施例7的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例7相同，改进点在于：如图6所示，所述下平台板103的外围环套有环形稳固圈106，该环形稳固圈106内部通过若干水平连接筋板105与下平台板103的外边缘固定连接为一体结构。环形稳固圈106的作用在于扩大钻机平台1与承载平台的接触面积，从而保证工作时的稳固性。

实施例10

本实施例是在实施例7的基础上所做的一种改进方案，其主体结构与实施例7相同，改进点在于：如图2所示，所述钻机平台1下部设置有升降支架107，并通过升降支架107来调节其与地面的距离。所述的升降支架107优选为液压油缸支撑的支架。

本实用新型在钻孔施工中，环形钻架5的自转速度为3-5r/min，每个钻柱组件6的转速相同，均为100-400 r/min，且环形钻架5每自转一周，钻柱组件6向下钻进1-5mm。

Claims (10)

1.一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：包括环形钻架（5）以及沿环形钻架（5）底部分布的若干垂直向下的钻柱组件（6），且在每个钻柱组件（6）向下钻探的同时，由动力头部（2）驱动环形钻架（5）绕其中心自转，从而在水平截面形成环形钻探面。

2.根据权利要求1所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述动力头部（2）固定在机架（3）上，其底部的传动柱连接件（201）通过传动柱（4）带动环形钻架（5）自转。

3.根据权利要求2所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述传动柱（4）包括内部中空的传动杆（404），以使其内部形成向钻柱组件（6）供给液压油的通道。

4.根据权利要求2所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述环形钻架（5）包括中空的环形支架（503），且沿环形支架（503）的底部分布有若干用于安装钻柱组件（6）的钻柱安装位（504），环形支架（503）通过若干根中空的传力杆（502）与传动柱（4）连接为一体，从而由动力头部（2）带动环形支架（503）自转，所述传动柱（4）内部具有输送液压油的通道，从而使液压油经传动柱（4）、传力杆（502）和环形支架（503）形成的通路供给给各钻柱组件（6）。

5.根据权利要求4所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述传动柱（4）的底部设置有连接座（501），所述传力杆（502）的上端均固定在该连接座（501）上；所述环形支架（503）的下方通过若干根连接杆（505）设置有与其平行的限位环（506），在限位环（506）上与钻柱安装位（504）对应的位置分别设置有定位孔（507），以使每个钻柱安装位（504）内安装的钻柱组件（6）穿过与其对应的定位孔（507）。

6.根据权利要求2所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述动力头部（2）通过其两侧设有的升降螺柱（202）调节其自身高度，进而改变环形钻架（5）的离地高度。

7.根据权利要求1所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述钻机还包括钻机平台（1），该钻机平台（1）包括均水平设置的上平台板（101）和下平台板（103），且两者之间通过若干竖向连接筋板（102）连接为一体结构，在上平台板（101）和下平台板（103）的中部对应设置有通孔，从而形成固定传动柱（4）的安装通道（104），所述传动柱（4）用于将动力头部（2）输出的转动动力传递给环形钻架（5）。

8.根据权利要求7所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述传动柱（4）上具有固定部，该固定部包括上固定座（401）和下固定座（403），且两者之间通过空心的连接轴（402）连接为一体；所述上固定座（401）和下固定座（403）内部均为中空结构，且分别固定在上平台板（101）和下平台板（103）中部的通孔内，从而完成传动柱（4）的安装固定。

9.根据权利要求7所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述下平台板（103）的外围环套有环形稳固圈（106），该环形稳固圈（106）内部通过若干水平连接筋板（105）与下平台板（103）的外边缘固定连接为一体结构。

10.根据权利要求7所述的一种竖井用环形截面钻机，其特征在于：所述钻机平台（1）下部设置有升降支架（107），并通过升降支架（107）来调节其与地面的距离。

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