悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻的制造方法
【专利摘要】本发明为一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机。钻机主要由钢板结构件和液压系统组成。钻机的钢板结构件有：收放主臂、钻机架、竖直回转机构及水平回转机构等。钻机的液压传动系统包括：钻孔液压马达、钻机水平回转液压马达、钻机垂直回转液压马达、伸缩腿液压缸、钻机推进液压缸以及液压控制元件和液压辅助元件组成。其特征在于将钻机和掘进机结合成一体，分布在掘进机悬臂两侧，利用掘进机的行走机构实现钻机自身的行走。可以对掘进巷道进行全方位多功能钻孔，既能实现锚杆支护和顶板岩性探测，又能实现炮眼钻凿及瓦斯抽排钻孔、地质钻孔等的钻进，为实现安全快速高效的巷道掘进提供装备手段。
【专利说明】悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机
【技术领域】
[0001]本发明涉及到应用于井下巷道掘进过程中使用的用于围岩支护和地质钻探的钻机，具体为一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机。
【背景技术】
[0002]锚杆支护具有成本低、成巷速度快、辅助运输量小、劳动强度低、巷道断面利用率高等优点，因而受到世界各主要采煤国家的普遍重视和日益广泛的应用，代表了巷道支护技术的发展方向。随着锚杆支护技术的飞速发展，锚杆钻机也得到了快速的发展，但它仍然是制约煤巷锚杆支护技术在我国快速推广的主要原因之一。
锚杆钻机主要有单体型锚杆钻机和台车型锚杆钻机，单体型锚杆钻机的优点:结构简单、加工制造容易、价格低廉、操作维修技术要求不高等。单体型锚杆钻机的缺点:钻凿孔径较小，孔深较小，需要人工搬运。
台车型锚杆钻机的优点:机械化程度高，输出功率大，破岩能力强，能耗低，钻凿孔径较大，孔深较大，整机自动行走，不需要人工搬运，作业环境好，易于实现自动控制等。台车型锚杆钻机的缺点:价格贵，不适合小断面巷道。
典型的巷道地质钻机有两种:一种是煤矿用分体式全液压钻机；一种是HXY型步履式岩心钻机。上述两种地质钻机和锚杆钻机相比的缺点是:设备笨重，体积大，井下运输、移动、固定、安装和拆除都非常困难，当工作面地质条件变化快时，钻机需要频繁搬运、固定、安装和拆除，所以工作量大、劳动强度高、巷道掘进速度慢，严重制约了掘进效率的提高，较小断面巷道甚至无法使用。
悬臂式掘进机具有截割、装载、转载煤岩、自身行走及喷雾防尘等功能。但是锚杆钻机和地质钻机都不能和掘进机有效配合，效率低、工人劳动强度大、掘进速度慢、掘进机的开机率只有40%左右，不能发挥悬臂式掘进机的快速掘进的优点，需要研发悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机实现安全、高效、快速的掘进。
目前国内煤矿掘进巷道的永久支护凭经验设计，巷道顶板的岩性及岩层结构不能及时探明，使永久支护设计不能随顶板情况而及时变更，有时因为支护强度不够而造成顶板事故，有时支护强度过剩造成浪费，降低了掘进速度和效益。巷道的锚杆(索)支护率已达80%左右，需要不断地钻孔和安装锚杆对新暴露的围岩进行支护。另外在巷道掘进过程中，经常会遇到瓦斯突出、顶板岩性不明、地下水、坚硬难截割岩层、断层等复杂地质条件，需要钻探。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于以悬臂式掘进机为支撑平台，将锚杆钻机、地质钻机和悬臂式掘进机有机的结合成一体，设计与悬臂式掘进机一体化的随掘锚钻探钻机，以实现全方位多功能钻孔，实现锚杆支护和顶板岩性探测，为实现安全快速高效的巷道掘进提供装备手段。[0004]本发明的有益效果是:
[0005]I)实现全方位多功能钻孔。向顶板钻锚杆、锚索钻孔，同时对顶板岩性进行探测。向迎头、巷道两帮和巷道底板钻各种钻孔。
[0006]2)该装置操作方便灵活省力，操作人员在钻孔后面安全地点操作方向阀的手把即可，动作平稳迅速，收放自如，钻孔定位准确，钻孔时稳定性好，减少工人的数量，降低工人的劳动强度。
[0007]3)钻机和掘进机结合成一体，实现钻机的快速安装、固定和移动，不需要人工反复安装、固定和搬运钻机。充分利用掘进机悬臂两侧的空间，解决钻机占空间使巷道内更加拥挤的现状。
[0008]4)钻机收起时结构尺寸小，不阻碍掘进机司机的视线，不影响掘进机的截割、装载及行走等作业。钻机伸展行程大，可以满足不同断面和尺寸巷道的要求。
[0009]5) 一次作业循环能施工3排锚杆，同一断面应至少能施工3种高度的侧帮锚杆，各台锚杆钻机能够同时作业，互不影响。
[0010]6)使用掘进机的液压泵站，不需单独配置泵站，所以使成本降低，液压系统简化。
[0011]7)结构简单可靠，整机质量小，便于在井下进行安装、拆卸、维修和保养。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明钻机实现顶板岩性随钻探测的原理图
[0013]图2是本发明钻机总体结构布置图
[0014]图3是本发明钻机与悬臂式掘进机集成图
[0015]图4是本发明钻机向迎头钻炮眼和大直径超前瓦斯排放等钻孔的具体实施图
[0016]图5是本发明钻机向顶板钻锚杆、锚索及顶板岩性探测钻孔的具体实施图
[0017]图6是本发明钻机向巷道两帮钻锚杆、锚索及探测钻孔的具体实施图
[0018]图7是本发明钻机向巷道底板钻孔的具体实施图
[0019]图中标记:1-钻机机架竖直回转液压马达；2_钻机机架；3_钻机钻进液压马达；4-钻杆；5_钻机给进液压缸；6_钻杆夹持器；7_钻头；8_钻机与掘进机悬臂铰接轴；9_钻机收放主臂内筒；10_钻机收放主臂中筒；11_钻机收放主臂外筒；12_钻机收放主臂收放液压缸；13-支撑支腿扒爪；14-支撑支腿液压缸；15-支撑支腿变幅液压缸；16-连接法兰；17_钻机支撑支腿回转台；18_钻机支撑支腿与钻机机架水平回转液压马达的连接器；
19-钻机机架水平回转液压马达输出轴；20_钻机机架水平回转液压马达；21_钻机收放主臂与掘进机悬臂夹角调节液压缸；22_掘进巷道帮部；23_帮部锚杆；24_掘进巷道底板；25-掘进巷道迎头；26_掘进巷道顶板；27_顶板锚杆；28_掘进机的截割头；29_随掘锚钻探一体化钻机(左右各一台)；30_掘进机悬臂；31_掘进机悬臂回转油缸；32_掘进机操作台；33_刮板输送机；34_掘进机悬臂升降液压缸；35_掘进机铲板。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，当巷道选用锚杆支护方式时，每个掘进循环必须钻锚杆孔，钻孔的同时对顶板岩性进行探测，适应快速掘进和顶板岩性变化快的特点。将流量变送器、压力变送器与液压锚杆钻机结合在一起，测得液压锚杆钻机的给进液压缸的压力和流量、液压马达的压力和流量等参数传给掘进机的电控中心。通过数据处理，即可在巷道掘进施工时实时分析判断出顶板不同位置的岩性，为实现实时动态“定量”的支护设计提供切实可靠的地质依据，指导掘进工作面的支护设计和顶板管理，确保支护能够满足安全和生产的需要，减少冒顶事故发生，为煤矿职工提供一个安全可靠的工作环境。
[0021]如图2所示，一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，具体结构是:钻机主要由钢板结构件和液压系统组成。钢板结构件有:收放主臂、钻机架、竖直回转机构和水平回转机构等。液压传动系统包括:钻孔液压马达、钻机水平回转液压马达、钻机垂直回转液压马达、伸缩腿液压缸、钻机推进液压缸以及液压控制元件(操纵阀组、安全阀、液控单向阀等)和液压辅助元件(管接头、胶管等)组成。各结构件之间及结构件与液压元件间均通过销轴、螺栓等连接，管路连接采用U型卡快速接头，拆装维护方便。
[0022]如图3所示，钻机不工作时，将钻机收起到掘进机悬臂的两侧，体积很小，不阻碍掘进机司机的视线，不干扰掘进机的截割、装载、转载及行走等作业。
[0023]如图4所示，钻机支撑支腿伸长向后倾斜插入巷道底板支撑钻机，钻机在水平回转液压马达的作用下旋转，使钻机向巷道迎头钻炮眼和大直径超前排放瓦斯等钻孔，可以通过掘进机悬臂的升降和回转调整钻孔的上下左右的位置。由于掘进机液压源功率较大，可以输出较大的液压扭矩，带动较粗管径的钻杆钻进较大直径和较深的钻孔。
[0024]如图5所示，钻机支撑支腿向下伸长插入巷道底板垂直支撑钻机，钻机在竖直回转液压马达的作用下旋转，使钻机向巷道顶板钻锚杆、锚索及岩性探测钻孔，并可安装锚杆和锚索。支撑支腿可以保证钻机稳定工作，提高岩性探测的可靠性。
[0025]如图6所示，钻机支撑支腿向下伸长插入巷道底板倾斜支撑钻机，钻机机架在水平回转液压马达的作用下旋转，使钻机向巷道两帮钻锚杆(锚索)眼和安装锚杆(锚索)。
[0026]如图7所示，将钻机收放支腿前的连接套筒的法兰盘螺栓拆下，人工将钻机支撑支腿液压缸连同钻机在竖直面内旋转180°向巷道底板钻孔，钻机支撑支腿向上伸长插入巷道顶板垂直支撑钻机。这样设计目的是减少一个摆动液压马达和相应的油管和液压阀，因为钻机向底板钻眼的情况很少。
【权利要求】
1.一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，包括(I)钻机机架竖直回转液压马达、(2)钻机机架、(3)钻机钻进液压马达、(4)钻杆、(5)钻机给进液压缸、(6)钻杆夹持器、(7)钻头、⑶钻机与掘进机悬臂铰接轴、(9)钻机收放主臂内筒、(10)钻机收放主臂中筒、(11)钻机收放主臂外筒、(12)钻机收放主臂收放液压缸、(13)支撑支腿扒爪、(14)钻机支撑支腿液压缸、(15)钻机支撑支腿变幅液压缸、(16)连接法兰、(17)钻机支撑支腿回转台、(18)钻机支撑支腿与钻机机架水平旋转液压马达的连接器、(19)钻机机架水平回转液压马达输出轴、(20)钻机机架水平回转液压马达、(21)钻机收放主臂与掘进机悬臂夹角调节液压缸。 其特征在于:实现全方位多功能钻孔。向顶板钻锚杆、锚索钻孔，同时对顶板岩性进行探测。向迎头、巷道两帮和巷道底板钻各种钻孔。
2.如权利要求1所述的一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，其特征在于:该装置操作方便灵活省力，操作人员在钻孔后方安全地点操作方向阀的手把即可，动作平稳迅速，收放自如，钻孔定位准确，钻孔时稳定性好，减少工人的数量，降低工人的劳动强度。
3.如权利要求1所述的一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，其特征在于:钻机和掘进机结合成一体，实现钻机的快速安装、固定和移动，不需要人工反复安装、固定和搬运钻机。充分利用掘进机悬臂两侧的空间，解决钻机占空间使巷道内更加拥挤的现状。
4.如权利要求1所述的一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，其特征在于:钻机收起时结构尺寸小，不阻碍掘进机司机的视线，不与其他部件产生干涉，不影响掘进机的截割、装载及行走作业。
5.如权利要求1所述的一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，其特征在于:钻机伸展行程大，可以满足不同断面和尺寸巷道的要求，2台锚杆钻机能够同时作业，互不影响。
6.如权利要求1所述的一种悬臂式掘进机机载随掘锚钻探一体化钻机，其特征在于:使用掘进机的液压泵站，不需单独配置泵站，所以使成本降低，液压系统简化，而且节省了空间。
【文档编号】E21C25/66GK103993879SQ201410256847
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】陈加胜, 张友能, 魏东, 高明中, 邓海顺 申请人:安徽理工大学