专利名称：高压磨料射流切缝钻进一体化煤层钻掘机的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种将钻机和割缝设备合二为一，集成为一个整体，采用特殊设计的钻掘机。
背景技术：
有效增加“三软”不稳定突出煤层透气性系数，使煤层瓦斯压力降低，促使地应力重新分布，增长卸压带长度，不仅对防治煤巷掘进工作面突出为职工提供安全生产 保障，同时又能加快煤巷掘进速度。通过高压磨料射流在煤层中切缝，增加煤的暴露面积和突出煤层的透气性系数，降低瓦斯压力，促使地应力重新分布，是目前提高“三软”煤层瓦斯排放和防突措施的有效方法之一。在实际应用中，高压水射流割缝技术一般需要先由钻机打出孔，然后由高压水射流设备进行割缝。常规做法需要两套独立的设备，在工艺过程中需要多次移动钻具和割缝设备，且钻孔后割缝时可能出现孔已损坏无法割缝等问题。以上问题造成施工辅助时间过长，进度慢，效率低，成为影响掘进速度的重要因素。
发明内容
本发明要提供一种用于工程设施中的，将钻机和割缝设备合二为一，集成为一个整体，采用特殊设计的一套钻具完成钻孔和割缝两种功能，钻孔和割缝在同一个钻孔周期内完成的煤层钻掘机。本发明的主要技术特点在于由行走装置、动力源、液压控制系统构成，其行走装置上设置一动力源，动力源的末端设置一液压控制系统，其液压控制系统的另一端连接一支撑装置，支撑装置上方设置一主臂，主臂的末端连接一钻机及水射流系统。本发明的有益效果为改善瓦斯治理效果、提高掘进速度，一体化”结构可以灵活调整钻孔参数，这使其具有施工周期短、效率高的显著优点。
图I为本发明产品结构示意图
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明如图I所示，高压磨料射流切缝钻进一体化煤层钻掘机由行走装置I、动力源2、液压控制系统3构成，其行走装置I上设置一动力源2，动力源的末端设置一液压控制系统3，其液压控制系统3的另一端连接一支撑装置4，支撑装置4上方设置一主臂5，主臂5的末端连接一钻机及水射流系统6。⑴机体机体为其他各部分的固定基础和承载机构，将所有其他部分连结为一个整体。机体需要具有足够的强度、刚度和稳定性。原掘进机在机体设计上具有一些明显的优点，如将液压油箱和机体融为一体，液压油箱钢板加厚兼作机架，有效减小了整机的外形尺寸，同时加大了油箱的散热面积。本机在原掘进机的基础上进行改造和设计，一方面原有机体提供了方便，缩短了设计周期；另一方面也带来了一些设计上的限制，新的设计必须考虑原有机体的特点。以后进一步改进和定型可以考虑重新设计机体，以便实现整机性能的优化⑵动力源原掘进机整机采用液压驱动方式，由电机带动液压泵输出压力油给各动作油缸或马达提供能源。液压驱动方式具有功率质量比大，结构紧凑，布置灵活、控制方便等特点，也 是煤矿井下各种大功率设备的首选设计方案。根据新增设备和已有保留设备对驱动功率的需求计算，已有的液压泵站完全可以满足功率需求，不需另行增加电机和液压泵。这是一个非常有利的条件，因为在动力源的设计选用上不仅节约了成本，而且也节约了宝贵的空间，这使得后续的钻机和割缝装置的布置有了足够的灵活性。(3)液压控制系统原有的液压控制系统的核心是掘进时截割头的控制工作，而改造为钻割一体机后，控制功能变化很大，增加了支撑机构、钻机、孔位参数调整机构以及特殊设计的旋转液压缸等机构和装置的控制要求，同时原有的液压控制系统的布局等设计也与新设备的要求相差较大。所以，原有的液压控制系统基本拆除不用，配合大臂、钻机和孔位参数调整机构的动作，重新设计液压控制系统回路，重新对控制系统零部件的安装位置等进行统一设计规划。⑷行走装置原掘进机采用的行走装置为独立驱动双边履带式，采用低速液压马达驱动，与普通的推土机相类似，具有接地比压低、附着力强、驱动力大、地面适应性强等诸多优点，可以较好地适应煤矿井下作业环境，是此类设备的首选驱动方式。鉴于以上特点，仍保留原掘进机的行走装置部分，这样一方面完全可以满足行走和移动要求，又可以降低成本。(5)支撑装置原有的轻型掘进机并无支撑装置，根据对一线工人的走访，工作中会出现整机后退，整机被反作用力抬起等不稳定问题。所以，为其设计加装了四套支撑装置，分布于整车前部和后部，类似于液压汽车起重机的四个支撑装置，加大了支撑面积。可以有效增加水平方向的支撑力，避免整车后退，同时，由于加大了支撑面积，有效改善了工作时整车的稳定性。值得指出的是，该型掘进机的换代产品也增加了类似的支撑机构。(6)主臂作为与截割头配合的原掘进机的主臂设计较为合理，但如前所述，如仍保留原主臂，其与钻机具之间的配合很难协调。原因主要是首先，钻机绕主臂轴线的左右摆动动作难以实现，原截割头所用液压马达转速较高，低速运行困难；其次，原主臂设计尺寸在钻机钻孔时刚度不够。因此，拆除原主臂，重新设计主臂，增加刚强度，同时，在主臂内部加装特殊设计的低速摆动液压缸，以保证钻孔时孔位参数的调整和整机的稳定性能，保证钻孔、割缝的成功率。(7)钻机及磨料射流系统为实现整机工作时的外形尺寸控制，钻机本应该进行配套非标准设计，但考虑到液压钻机设计的复杂性以及从设计到试制、试验的周期太长，因此本课题选用了目前在郑煤井下应用较为成熟的150D型全液压钻机，进行局部改造，使之能够同时完成钻孔和高压磨料射流割缝工作，试验证明可以满足整机设计要求。(8)钻孔参数调整机构瓦斯释放孔的排布是根据掘进时巷道掘进面处的煤层参数设计的，排布参数时有 变化，主要包括孔分布位置，以及各孔相对于掘进平面的倾斜度等，而孔的倾斜包括水平方向角度和垂直方向角度两方面的参数，每个孔的参数各有不同。所以，钻孔前先要根据排布参数确定的位置和方向调整钻机的位置，以便钻出的孔能够有效释放瓦斯，防止瓦斯突出，保证下一步的掘进安全。孔调整机构因而成为钻割一体机的核心机构，也是本机的主要部分。根据分析，钻孔应该包括两个位置和两个角度参数共4个参数，所以，钻机的位姿调整机构应该能够实现相应的4个自由度的运动。实际设计的整机配合调整机构能够实现4个自由度的运动。
权利要求
1.高压磨料射流切缝钻进一体化煤层钻掘机，其特征在干由行走装置(I)、动カ源(2)、液压控制系统(3)构成，其行走装置(I)上设置ー动カ源(2)，动カ源的末端设置ー液压控制系统(3)，其液压控制系统(3)的另一端连接ー支撑装置(4)，支撑装置(4)上方设置ー主臂(5)，主臂(5)的末端连接ー钻机及水射流系统(6)。
全文摘要
本发明涉及高压磨料射流切缝钻进一体化煤层钻掘机，由行走装置(1)、动力源(2)、液压控制系统(3)构成，其行走装置(1)上设置一动力源(2)，动力源的末端设置一液压控制系统(3)，其液压控制系统(3)的另一端连接一支撑装置(4)，支撑装置(4)上方设置一主臂(5)，主臂(5)的末端连接一钻机及水射流系统(6)，本发明的有益效果为改善瓦斯治理效果、提高掘进速度，一体化”结构可以灵活调整钻孔参数，这使其具有施工周期短、效率高的显著优点。
文档编号E21C29/22GK102767370SQ20121024155
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者周家杰, 周家胜, 朱卫国, 程超, 陈长德 申请人:合肥科振实业发展有限公司