CN213234928U - 一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备 - Google Patents

Abstract

一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，包括钻机、泥浆泵站和煤水循环处理一体机，钻机用以打钻和退钻，泥浆泵站中水箱通过送水管道和钻机上的送水器连接，为钻机的钻头供水，煤水循环处理一体机的沉淀水箱设有排渣泵，用以收集钻孔排出的水煤渣，沉淀水箱和所述水箱之间通过排污泵和相应的管道连接；钻机为自动加杆钻机，包括履带底盘、可编程控制箱、液压操作台和钻杆箱组件，钻杆箱组件包括钻杆箱和升降机构，升降机构能够升高或降低钻杆箱内的钻杆；在钻杆箱前方设有机械手组件，包括回转支承、摆动支架、多级平移机构、多级升降机构和机械手回转机构。本实用新型中三台设备协同作业，可提高瓦斯抽采效率与抽采量，并提高设备的安全性。

Description

一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备

技术领域

本实用新型属于煤矿井下掘进设备领域，具体涉及一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备。

背景技术

煤矿掘进条带掘进前需进行瓦斯抽采释放处理，常规的处理方法是采用底抽巷向上钻孔或顶板岩巷向下钻孔掩护掘进条带掘进，以及采用掘进工作面顺层钻孔进行瓦斯抽放。相对以上三种施工方法来说，在掘进工作面顺层钻孔进行采前抽放施工最经济，但由于抽放效果较差、导致抽采周期较长。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，该装备包括自动加杆钻机、泥浆泵站和煤水循环处理一体机，三者协同作业，可提高瓦斯抽采效率与抽采量，并提高设备的安全性。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，包括钻机、泥浆泵站和煤水循环处理一体机，钻机用以打钻和退钻，泥浆泵站中水箱通过送水管道和钻机上的送水器连接，为钻机的钻头供水，煤水循环处理一体机的沉淀水箱设有排渣泵，用以收集钻孔排出的水煤渣，沉淀水箱和所述水箱之间通过排污泵和相应的管道连接；所述钻机为自动加杆钻机，包括履带底盘、设置在履带底盘上的可编程控制箱、液压操作台和钻杆箱组件，钻杆箱组件包括钻杆箱和升降机构，所述升降机构包括升降平台和升降驱动装置，所述升降平台位于钻杆箱内，用以承载钻杆箱内的钻杆，升降驱动装置位于钻杆箱外侧，并和升降平台相连，带动升降平台的抬升或降低；在钻杆箱的前方还设有机械手组件，包括回转支承、摆动支架、多级平移机构、多级升降机构和机械手回转机构，回转支承用于实现摆动支架俯仰角度调整，所述多级升降机构中的一级升降机构安装在摆动支架上，所述多级平移机构滑动设置在所述一级升降机构的上部，所述多级升降机构中的二级升降机构安装在所述多级平移机构上；所述机械手回转机构和机械手爪设置在所述二级升降机构上，机械手回转机构用于控制机械手爪旋转以改变所抓取钻杆在水平方向上的朝向。

所述机械手组件中的摆动支架具有一根竖向设置的方管，所述一级升降机构包括一根活动插设在方管内的升降杆和一个伸缩油缸，伸缩油缸的一端连接在所述摆动支架的方管外侧，伸缩油缸另一端连接在所述升降杆的上部。

所述多级平移机构中包括一级平移机构和二级平移机构，所述一级平移机构为一根平移导轨，平移导轨滑动设置在所述升降杆上部的平移导向槽内，所述升降杆和平移导轨之间设有齿轮齿条机构，以驱动平移导轨的滑动；所述二级平移机构设置在平移导轨上，包括直线驱动机构和滑板，直线驱动机构用以驱动滑板在平移导轨上直线滑动，且滑板的滑动方向和平移导轨的滑动方向平行；所述直线驱动机构为丝杠丝母机构。

所述二级升降机构包括连接板，连接板滑动设置在所述滑板的板面上，连接板的滑动方向和滑板的滑动方向垂直，并平行于所述升降杆的升降方向，连接板和滑板之间的滑动由所设置的齿轮齿条机构驱动。

所述所述机械手回转机构通过支架固定在所述连接板上，机械手回转机构的旋转部位和摆角油缸连接，摆角油缸和机械手爪连接，以控制机械手爪的开合。

所述履带底盘上还设有能够调整打孔倾角的导轨组件，导轨组件的前端设有夹持钻杆的夹持器，用于实现钻杆钻进的动力回转机构设置在所述导轨组件的导轨上，并能够沿导轨前后移动。

所述泥浆泵站还包括泥浆泵、液压马达、液压油箱和动力源组件，所述液压马达用以驱动泥浆泵做功，由泥浆泵将水箱中的水抽出并送至所述送水器，所述动力源组件用以驱动泥浆泵站的履带行走机构。

所述送水器和送水管道之间设有电磁阀。

所述煤水循环处理一体机还包括振动筛，振动筛用于筛分煤水渣中的煤渣和煤水。

所述煤水循环处理一体机采用履带行走机构实现在巷道内的移动。

本实用新型的有益效果是：第一，本实用新型中自动加杆钻机、泥浆泵站和煤水循环处理一体机协同作业，自动加杆钻机负责打钻和退钻，泥浆泵站负责在钻进时向钻具提供流量水，煤水循环处理一体机负责煤水渣的筛分处理，同时将筛分后的煤渣排出、将筛分后的煤水排到泥浆泵站中，实现污水的循环利用，设备施工过程中通过控制系统自动通断供水、实现钻扩一体作业，可减少设备施工过程中的人员投入及人员占用，特别针对有突出危险工作面，可有效保障作业工人的人身安全，也有效提高了瓦斯抽采效率与抽采量。

第二，本实用新型中自动加杆钻机设置有钻杆箱，通过机械手组件可以实现钻杆的自动加杆和自动回收，而且钻杆箱外采用侧装方式设置升降装置，可以避免占用钻杆箱的下部空间，提高钻杆箱的实际利用率。

第三，本实用新型所用的机械手组件可以实现对机械手爪进行水平方向和竖直方向两个自由度的调节，还可以对手爪竖直方向的俯仰角度以及水平面内摆动角度进行调整，满足钻杆抓取及安装的角度、方向等要求。

第四，本实用新型中煤水循环处理一体机可将冲孔产生的煤水渣回收，经分离后，煤渣和煤水分别被回收，避免煤水渣遍地横流，确保作业区域的整洁，回收后的煤水进入泥浆泵站的水箱被再次沉淀分层，泥浆泵可以将较清的水送入钻具，进行冲孔，这样就可以充分的利用水资源，减少水源的浪费。

附图说明

图1为本实用新型施工状态主视图；

图2为本实用新型施工状态俯视图；

图3为本实用新型所用的自动加杆钻机的结构示意图；

图4为本实用新型中自动加杆钻机上钻杆箱的结构示意图；

图5为本实用新型中自动加杆钻机上机械手组件的结构示意图；

图6为本实用新型中泥浆泵站的结构示意图；

图7为本实用新型中煤水循环处理一体机的结构示意图；

图中标记：1、自动加杆钻机，101、履带底盘，102、液压操作台，103、可编程控制箱，104、钻杆箱组件，105、立柱组件，106、机械手组件，107、导轨组件，108、电液控制阀组，109、夹持器，110、斜撑，111、动力回转机构；

10401、钻杆箱，10402、升降驱动装置，10403、升降平台，10404、隔板；

10601、回转支承，106011、回转马达，10602、固定盘，10603、摆动支架，10604、一级升降机构，106041、伸缩油缸，106042、升降杆，106043、平移导向槽，106044、平移马达Ⅰ，10605、平移导轨，106051、丝杠马达，106052、滑板，106053、平移马达Ⅱ，10606、连接板，10607、机械手回转机构，10608、摆角油缸，10609、机械手爪；

2、泥浆泵站，201、泥浆泵，202、液压马达，203、液压油箱，204、动力源组件，205、水箱；

3、煤水循环处理一体机，301、振动筛，302、排污泵，303、沉淀箱；

4、送水管，5、排水管，6、排渣管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对实用新型做任何限制的依据。

参照附图1、2所示，一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，包括自动加杆钻机1、泥浆泵站2和煤水循环处理一体机3，三者均采用履带行走机构，协同作业时，自动加杆钻机1负责打钻和退钻，泥浆泵站2中水箱205通过送水管4和钻机上的送水器连接，以负责在钻进时向钻具提供流量水，煤水循环处理一体机3负责煤水渣的筛分处理，同时将筛分后的煤渣排出、将筛分后的煤水排到泥浆泵站2中，实现污水的循环利用，因此，作业时，自动加杆钻机1、泥浆泵站2和煤水循环处理一体机3三者前后依次排列在巷道内。图1中，三台设备所在位置为巷道，设备前方为每层，巷道顶部和底部分别为岩层；图2中，巷道的左右两侧分别为岩层。

下面对以上三个设备的结构分别进行说明。

如图3~5所示，所述的自动加杆钻机1包括履带底盘101、可编程控制箱103、液压操作台102、钻杆箱组件104、立柱组件105、机械手组件106、导轨组件107和电液控制阀组108。

所述的履带底盘101包含履带行走机构及支地油缸，通过履带行走机构实现设备的自由移动，同时通过布置在履带底盘四个角的支地油缸实现设备的向上支撑功能。

所述的液压操作台102对外来动力源输入的高压油进行换向、调节流量、调节压力等操作使液压油进入执行机构中，驱动执行机构动作，所述的执行机构是指钻机中各个组件中的液压油缸及马达。

所述可编程控制箱103固定在履带底盘101上，通过电缆与电液控制阀组108连接，利用内部电信号驱动电液控制阀组108各个阀片按照指令进行切换，驱动各机构动作。可编程控制箱103还可以通过钻机上所设置的各个传感器收集各机构动作位置及动作压力等信息，经逻辑运算后发出信号指令，驱动各机构执行动作，实现设备钻进过程、回退过程的自动运行，对于该部分控制原理、传感器的设置与连接均属于机械控制领域常规技术手段，因此不展开详细说明。

所述钻杆箱组件104包括钻杆箱10401和升降机构，钻杆箱10401内相对的两个内壁上分别间隔设置多个隔板10404，相邻隔板10404间距和钻杆直径相适应，以容纳上下放置的钻杆；所述升降机构包括位于钻杆箱10401内的升降平台10403和位于钻杆箱10401外侧的升降驱动装置10402，升降驱动装置10402带动升降平台10403上下升降，以实现机械手爪10609始终在钻杆箱10401的顶层抓取或放置钻杆。

所述立柱组件105固定在履带底盘101上，包括两根立柱以及两根立柱之间连接的立柱横梁，立柱横梁两端分别由一个升降油缸驱动，以实现立柱横梁沿两根立柱爬升或下降，两根立柱内部均含有伸缩管及顶升油缸，伸缩管在顶升油缸的作业下实现升降，伸出以支撑巷道顶板，配合底盘上的支地油缸实现设备的稳定支撑。

所述机械手组件106包括回转支承10601、固定盘10602、摆动支架10603、多级平移机构、多级升降机构和机械手回转机构，所述回转支承10601一端通过固定盘10602固定在所述的立柱横梁上，另一端连接所述摆动支架10603，通过回转支承10601上的回转马达106011带动摆动支架10603进行俯仰角度的调整；所述多级升降机构中的一级升降机构10604安装在摆动支架10603上，所述多级平移机构中的一级平移机构滑动设置在所述一级升降机构的上部，所述多级平移机构中的二级平移机构滑动设置在一级平移机构上，作为一级平移机构活动范围的补充，所述多级升降机构中的二级升降机构安装在所述二级平移机构上，作为一级升降机构10604活动范围的补充。

所述摆动支架10603具有一根竖向设置的方管，所述一级升降机构10604包括一根活动插设在方管内的升降杆106042和一个伸缩油缸106041，伸缩油缸106041的一端连接在所述摆动支架10603的方管外侧，伸缩油缸106041另一端连接在所述升降杆106042的上部。

所述升降杆106042的上部还设有与升降杆106042垂直的平移导向槽106043，在平移导向槽106043的下部设有齿轮，齿轮由设置在升降杆106042上部的平移马达Ⅰ106044驱动旋转；所述一级平移机构为一根平移导轨10605，平移导轨10605滑动设置在所述平移导向槽106043内，且平移导轨10605上设有和所述齿轮啮合的平移齿条；所述平移导轨10605上设有二级平移机构，二级平移机构包括直线驱动机构和滑板106052，直线驱动机构用以驱动滑板106052在平移导轨10605上直线滑动，且滑板106052的滑动方向和平移导轨10605的滑动方向平行；所述直线驱动机构为丝杠丝母机构，其中的丝杠转动设置在平移导轨10605内，由设置在平移导轨10605一端的丝杠马达106051驱动丝杠旋转，与丝杠螺纹配合的丝母和所述滑板106052固定连接。

所述的二级升降机构包括连接板10606、齿轮和平移马达Ⅱ106053，连接板10606滑动设置在所述滑板106052的板面上，连接板10606的滑动方向和滑板106052的滑动方向垂直，并平行于所述升降杆106042的升降方向，连接板10606的一侧设有由平移马达Ⅱ106053驱动旋转的齿轮，齿轮和平移马达Ⅱ106053均安装在滑板106052上，连接板10606的侧面设有升降齿条，通过滑板106052上所安装的齿轮和升降齿条的啮合，带动连接板10606在滑板106052上滑动。所述机械手回转机构10607通过支架固定在所述连接板10606上，机械手回转机构10607的旋转部位和摆角油缸10608连接，摆角油缸10608和机械手爪10609连接，以控制机械手爪10609的开合。机械手回转机构10607可以采用具有回转功能的液压马达。

所述导轨组件107包括导轨支架和调角油缸，导轨支架上滑动设置动力回转机构111，动力回转机构111用以驱动钻杆旋转钻进，导轨支架的一端铰接在所述立柱横梁上，另一端和调角油缸的活塞铰接，调角油缸的缸体铰接在履带底盘101上，通过调角油缸的伸缩，实现动力回转机构111打孔倾角的俯仰调整，并且俯仰角度信息由相应的角度传感器采集反馈给可编程控制箱，通过可编程控制箱103控制机械手组件106进行机械手爪10609倾角调整。

所述动力回转机构111滑动设置在导轨支架内的导轨上，导轨支架内部还设有平移油缸，所述平移油缸一端和动力回转机构111连接，另一端和导轨支架连接，以带动动力回转机构111沿导轨的滑动。

电液控制阀组108固定在履带底盘101上，与液压操作台102及可编程控制箱103沟通，通过液压操作台102将高压油输入给电液控制阀组108，再由可编程控制箱103驱动电液控制阀组108各阀片动作，由此来驱动各机构动作。

如图6所示，所述的泥浆泵站2包括履带行走机构、水箱205、泥浆泵201、液压油箱203、液压马达202和动力源组件204，所述液压马达202用于驱动泥浆泵201做功，进而由泥浆泵201将水箱205内的水抽出送至自动加杆钻机1上的送水器，送水器和泥浆泵201上的送水管4之间设有电磁阀，以实现自动送水。

如图7所示，所述的煤水循环处理一体机3包括履带行走机构、振动筛301、排污泵302、沉淀箱303、液压油箱和动力源组件，所述振动筛301的入口通过排渣泵以及排渣管6和钻孔连接，以接收排出的水煤渣，振动筛301的固体物出口用以排出分离的煤渣，分离出的煤水通过管道进入所述的沉淀箱303进行沉淀，沉淀箱303设有排污泵302，排污泵302通过排水管5和所述泥浆泵站2的水箱205连接，将沉淀后的水送至水箱205，在水箱205内进行再次沉淀。

作业时，由自动加杆钻机1负责自动钻进，钻进时自动加杆钻机1的机械手爪10609从钻杆箱10401内抓取钻杆，放到钻机前端的夹持器109内，实现自动加杆钻进；钻进过程中，泥浆泵201将水箱205内的水送至自动加杆钻机1的送水器，送水器将水送入钻杆内部，从钻头前端排出，冷却钻头和冲孔排渣；钻进过程产生的水煤渣从钻孔中流出，在排渣泵的作用下进入振动筛301，经筛分后，分离出的煤渣排出振动筛301被收集，分离出的煤水经管道进入沉淀箱303，经沉淀后由排污泵302送入水箱205，进行循环利用，达到节约井下水资源的目的。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，包括钻机、泥浆泵站和煤水循环处理一体机，钻机用以打钻和退钻，泥浆泵站中水箱通过送水管和钻机上的送水器连接，为钻机的钻头供水，煤水循环处理一体机的沉淀水箱设有排渣泵，用以收集钻孔排出的水煤渣，沉淀水箱和所述水箱之间通过排污泵和相应的管道连接；其特征在于：所述钻机为自动加杆钻机，包括履带底盘、设置在履带底盘上的可编程控制箱、液压操作台和钻杆箱组件，钻杆箱组件包括钻杆箱和升降机构，所述升降机构包括升降平台和升降驱动装置，所述升降平台位于钻杆箱内，用以承载钻杆箱内的钻杆，升降驱动装置位于钻杆箱外侧，并和升降平台相连，带动升降平台的抬升或降低；在钻杆箱的前方还设有机械手组件，包括回转支承、摆动支架、多级平移机构、多级升降机构和机械手回转机构，回转支承用于实现摆动支架俯仰角度调整，所述多级升降机构中的一级升降机构安装在摆动支架上，所述多级平移机构滑动设置在所述一级升降机构的上部，所述多级升降机构中的二级升降机构安装在所述多级平移机构上；所述机械手回转机构和机械手爪设置在所述二级升降机构上，机械手回转机构用于控制机械手爪旋转以改变所抓取钻杆在水平方向上的朝向。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述机械手组件中的摆动支架具有一根竖向设置的方管，所述一级升降机构包括一根活动插设在方管内的升降杆和一个伸缩油缸，伸缩油缸的一端连接在所述摆动支架的方管外侧，伸缩油缸另一端连接在所述升降杆的上部。

3.根据权利要求2所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述多级平移机构中包括一级平移机构和二级平移机构，所述一级平移机构为一根平移导轨，平移导轨滑动设置在所述升降杆上部的平移导向槽内，所述升降杆和平移导轨之间设有齿轮齿条机构，以驱动平移导轨的滑动；所述二级平移机构设置在平移导轨上，包括直线驱动机构和滑板，直线驱动机构用以驱动滑板在平移导轨上直线滑动，且滑板的滑动方向和平移导轨的滑动方向平行；所述直线驱动机构为丝杠丝母机构。

4.根据权利要求3所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述二级升降机构包括连接板，连接板滑动设置在所述滑板的板面上，连接板的滑动方向和滑板的滑动方向垂直，并平行于所述升降杆的升降方向，连接板和滑板之间的滑动由所设置的齿轮齿条机构驱动。

5.根据权利要求4所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述机械手回转机构通过支架固定在所述连接板上，机械手回转机构的旋转部位和摆角油缸连接，摆角油缸和机械手爪连接，以控制机械手爪的开合。

6.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述履带底盘上还设有能够调整打孔倾角的导轨组件，导轨组件的前端设有夹持钻杆的夹持器，用于实现钻杆钻进的动力回转机构设置在所述导轨组件的导轨上，并能够沿导轨前后移动。

7.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述泥浆泵站还包括泥浆泵、液压马达、液压油箱和动力源组件，所述液压马达用以驱动泥浆泵做功，由泥浆泵将水箱中的水抽出并送至所述送水器，所述动力源组件用以驱动泥浆泵站的履带行走机构。

8.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述送水器和送水管道之间设有电磁阀。

9.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述煤水循环处理一体机还包括振动筛，振动筛用于筛分煤水渣中的煤渣和煤水。

10.根据权利要求1所述的一种煤矿煤巷掘进条带瓦斯治理用成套装备，其特征在于：所述煤水循环处理一体机采用履带行走机构实现在巷道内的移动。

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