一种新型切割槽天井施工钻机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型切割槽天井施工钻机，包括动力单元总成、履带底盘和主机，动力单元总成与履带底盘相连接，履带底盘上设置有折叠式吊机，履带底盘通过俯仰机构与主机相连接；主机包括下顶撑机构、推进机构、下底座总成、下插板总成、钻杆托盘、机械手总成、回转头总成、上底座总成、下插板总成、导流机构、上顶撑机构和补偿油缸，回转头总成与推进机构相连接，推进机构的上端通过上底座总成与上顶撑机构相连接，推进机构的下端通过下底座总成与下顶撑机构相连接，上底座总成上安装有上插板总成，下底座总成上安装有下插板总成，导流机构与上底座总成相连接。本发明实现了天井钻机的自主移动且行走平稳，稳固性好，能向上钻进和向下钻进。
【专利说明】
一种新型切割槽天井施工钻机
技术领域
[0001]本发明属于矿山机械技术领域，特别是涉及一种新型切割槽天井施工钻机。
【背景技术】
[0002]天井钻机作为矿山机械中一种重要的施工机械，在有下部运输巷道、地质条件稳定的井筒施工中得到广泛应用，其主要工作原理是通过电机驱动液压油栗，并利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动钻杆及钻头旋转；同时主机推进油缸产生的轴向拉、压力也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻头的滚刀在钻压作用下滚动的同时产生冲击载荷，使滚刀齿对岩石产生冲击、挤压和剪切作用，破碎岩石。
[0003]目前，天井钻机主机的固定方式普遍采用混凝土基础中预埋地脚螺栓，在主机上设计固定靴板，通过螺栓联接靴板和混凝土的方式来固定钻机。长期的实践经验表明这种固定方式有如下三点不足:①固定时间长。混凝土基础浇筑后，完全凝固达到使用要求需要耗费较长一段时间；②固定强度受到限制。混凝土的强度是有限的，钻机在工作时受力往往错综复杂，使用混凝土固定钻机在可靠性方面缺乏保障。③调整难度大。混凝土基础一旦受到破坏意味着重新浇筑，很难进行补救或调整。为此，专利号201520078722.91公开的一种卧式混凝土钻机支撑装置，其组成包括:支撑架，所述的支撑架具有T型槽，所述的支撑架与提手焊接，所述的支撑架与卡环连接，所述的卡环通过螺钉和螺母固定在钻机上。钻孔时，支撑架可通过脚踩的方式固定于地面，防止钻孔时支撑架发生位移，并且支撑架带有T型槽，与卡环下半部的T字型结构相配合，因此在钻孔时，支撑架固定不动，钻机随着卡环在钻孔的方向上沿T型槽运动，保证了孔的圆度和与被钻面的垂直度。但此专利的钻机支撑装置支撑稳定性不高，且不可调节，可控性差。
[0004]另外，传统的天井钻机都是轨轮式底盘，没有自主移动的能力，从井上到井下施工位置必须通过罐笼运输，在井下同一条轨道上变换施工位置时，必须借助外界牵引力。在立机和收机的过程中，必须使用卡轨器固定轨轮式底盘架，依靠卡轨器提供一个平衡力矩让主机顺利立机和收机而不发生倾翻。无论是上下井运输、现场移动和收机立机，轨轮式底盘都显得很繁琐，需要投入很多配套的设施和人力。还有现有的天井钻机只能实现向下钻进，而不能实现向上钻进，功能性差，使用不便。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种新型切割槽天井施工钻机，使用方便，功能性强，实现了天井钻机的自主移动且行走平稳，可控性强，稳固性好，能实现向上钻进和向下钻进，作业能力强。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种新型切割槽天井施工钻机，包括动力单元总成、履带底盘和主机，所述动力单元总成与所述履带底盘相连接，所述履带底盘上设置有折臂式吊机，所述履带底盘通过俯仰机构与所述主机相连接;所述主机包括下顶撑机构、推进机构、下底座总成、下插板总成、钻杆托盘、机械手总成、回转头总成、上底座总成、下插板总成、导流机构、上顶撑机构和补偿油缸，所述回转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的上端通过所述上底座总成与所述上顶撑机构相连接，所述推进机构的下端通过所述下底座总成与所述下顶撑机构相连接，所述上底座总成上安装有所述上插板总成，所述下底座总成上安装有所述下插板总成，所述导流机构与所述上底座总成相连接，所述补偿油缸的两端分别与所述导流机构和推进机构相连接，所述钻杆托盘和机械手总成安装于所述下顶撑机构上。
[0007]进一步的，所述动力单元总成上安装有两后支腿，两所述后支腿同步调节，所述履带底盘上安装有前支腿总成，所述前支腿总成包括两前支腿，两所述前支腿能单独调节，所述前支腿总成与两所述后支腿协同调节所述新型切割槽天井施工钻机的平整度。
[0008]进一步的，所述动力单元总成包括柴油机栗组、电动机栗组，液压油箱、驾驶室、换向多路阀组和柴油箱，所述柴油机栗组驱动所述履带底盘移动和原地360°转向。
[0009]进一步的，所述上顶撑机构包括上顶撑油缸，所述下顶撑机构包括下顶撑油缸，所述上顶撑油缸通过第一单向阀与第一蓄能器相连接，所述下顶撑油缸通过第二单向阀与第二蓄能器相连接，所述上顶撑油缸分别与第一液压锁和第一换向阀相连接，所述下顶撑油缸分别与第二液压锁和第二换向阀相连接。
[0010]进一步的，所述上顶撑机构包括四个所述上顶撑油缸，四个所述上顶撑油缸分别安装于所述上底座总成的四个脚上，四个所述上顶撑油缸并联连接，四个所述上顶撑油缸并联连接后与所述第一液压锁相连接。
[0011]进一步的，所述下顶撑机构包括四个所述下顶撑油缸，四个所述下顶撑油缸分别安装于所述下底座总成的四个脚上，四个所述下顶撑油缸并联连接，四个所述下顶撑油缸并联连接后与所述第二液压锁相连接。
[0012]进一步的，所述第一蓄能器与第三单向阀相连接，所述第二蓄能器与第四单向阀相连接。
[0013]进一步的，所述推进机构包括推进油缸，所述推进油缸为双级油缸，所述回转头总成的两侧分别安装有所述推进油缸，所述回转头总成与所述推进油缸的外缸筒螺栓连接，所述回转头总成与所述推进油缸的外缸筒面接触。
[0014]进一步的，所述回转头总成与蜗轮蜗杆机构相连接，通过所述蜗轮蜗杆机构将所述回转头总成旋转180°。
[0015]进一步的，所述下插板总成包括下后滑板、下前滑板、下前插板油缸和下后插板油缸，所述下后滑板和下前滑板均安装于所述下底座总成的插槽内，所述下后滑板上设置有下插板挡块，所述下前滑板上设置有U型插板，所述下前滑板通过所述下前插板油缸与所述下底座总成相连接;所述下后滑板通过所述下后插板油缸与所述下底座总成相连接。
[0016]本发明的动力单元总成包括柴电双动力栗组，换向多路阀组、液压油箱、柴油箱以及一些液压附件。其中柴油机栗组主要用来驱动履带底盘行走，但它也能驱动其他除回转以外的所有动作，在断电的情况下，履带底盘也可以自由地移动。电动机栗组是工作栗组，可以驱动包括行走在内的所有执行元件。动力单元总成通过螺栓与履带底盘连接在一起。履带底盘主要负责整机的转场运输，不需要额外的牵引力，它由柴油机栗组驱动，移动灵活方便，可实现原地360°转向。动力单元总成整体置于天井钻机的后部，拆卸及运输方便。且动力单元总成通过履带底盘与主机相连接，实现天井钻机的一体式设计，无需分别拆装运输，整机结构十分紧凑，在低矮巷道里面转移十分方便。
[0017]本发明的动力单元总成上安装有两个同时动作的后支腿，其两后支腿同时调节，同时两后支腿与安装于履带底盘上的前支腿总成配合使用，以调整整机的平整度，同时起整机的定位作用。前支腿总成更靠近主机，相对两后支腿，其具有更强的承载能力。同时通过调节前支腿总成和两后支腿上支腿油缸的伸缩长度，以调节主机在竖直方向上的高度和水平度，同时在打钻时还能兼顾整机的稳定性。
[0018]本发明的俯仰机构主要负责主机平稳地立起和收回，同时也可以调整主机的钻进角度，满足打斜孔的要求。俯仰机构包括的俯仰油缸上装有平衡阀，保证收机和立机动作平
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[0019]本发明的上顶撑机构包括四个上顶撑油缸，下顶撑机构包括四个下顶撑油缸，四个下顶撑油缸与四个上顶撑油缸配合使用，分别顶紧下方岩面和上方岩面来实现主机的固定，这种上下四顶撑的固定方式省去了繁琐的浇筑混凝土地基，对于固定的松紧程度调整起来也非常的方便，由于不用浇筑混凝土地基，大大缩短了主机的固定和拆卸时间，提高了作业效率。
[0020]本发明上顶撑机构和下顶撑机构的工作原理:主机在钻孔前，按照设定的钻进方向对主机进行精确的角度调整，角度调整完成后开始对主机进行固定。本发明的上顶撑油缸通过第一换向阀控制其是向上顶撑油缸内卸油还是充油。下顶撑油缸通过第二换向阀控制其是向下顶撑油缸内卸油还是充油。
[0021]第一液压锁用于锁住上顶撑油缸的压力油不回流。第一蓄能器用于使上顶撑油缸始终保持一定的顶撑压力。其第一蓄能器的压力油通过第三单向阀给第一蓄能器充油。同时第三单向阀阻止第一蓄能器里的压力油泄压。第一蓄能器通过第一单向阀给上顶撑油缸供油，维持上顶撑油缸的压力，同时第一单向阀阻止上顶撑油缸内的压力油回流至第一蓄能器，以保证上顶撑油缸在外力的作用下不回缩。
[0022]第二液压锁用于锁住下顶撑油缸的压力油不回流，第二蓄能器用于使下顶撑油缸始终保持一定的顶撑压力。其第二蓄能器的压力油通过第四单向阀给第二蓄能器充油。同时第四单向阀阻止第二蓄能器里的压力油泄压。第二蓄能器通过第二单向阀给下顶撑油缸供油，维持下顶撑油缸的压力，同时第二单向阀阻止下顶撑油缸内的压力油回流至第二蓄能器，以保证下顶撑油缸在外力的作用下不回缩。
[0023]当调整好钻进系统的钻进角度后，操作上顶撑油缸和下顶撑油缸，使上顶撑油缸上顶顶住上方的岩面，下顶撑油缸下顶顶住下方的岩面，待上顶撑油缸和下顶撑油缸的顶撑压力达到设定的压力后，停止操作，从而实现了主机钻进前的固定作用，固定牢靠，操作方便，摆脱了现有技术采用混凝土基础带来的缺陷。
[0024]在钻进的过程中，可能存在不确定的因素使上顶撑油缸和下顶撑油缸泄压，破坏主机的稳固性，这时第一蓄能器和第二蓄能器保压功能会立即启动，相应地对上顶撑油缸和下顶撑油缸支撑压力进行补偿，直到第一蓄能器和第二蓄能器所能达到的最大压力，使机器持续维持稳定的状态。当上顶撑油缸和下顶撑油缸的泄压程度超出了第一蓄能器和第二蓄能器的补偿范围时，这时可以重新操作控制上顶撑油缸的第一换向阀和下顶撑油缸的第二换向阀，以调整上顶撑油缸和下顶撑油缸内的压力至设定压力，使主机继续保持稳固。
[0025]本发明的推进机构包括两推进油缸，且推进油缸采用双级油缸，相比同样行程的一级油缸，它的总长度更小从而使主机的体积更小，降低了钻井洞室高度的要求。推进油缸是钻进时主要的加压机构，其外缸筒与回转头总成面接触，其接触面通过螺栓连接在一起，因此推进油缸还起扭矩传递的作用。回转头总成为主机施工作业时提供扭矩，它与推进油缸外缸筒之间除通过螺栓连接外，还与蜗轮蜗杆机构相连接，通过蜗轮蜗杆机构使回转头总成旋转180°，从而实现回转头总成向上钻进和向下钻进的方向调整。在需要上下转换钻进方向时，只需要拆掉连接螺栓然后调整蜗杆即可将回转头旋转180°，实现钻进方向的改变。
[0026]本发明的导流机构主要用于向上钻进过程中，水渣的导流排出和清除向上钻进时生成的岩渣。同时通过补偿油缸将导流机构贴近上方的岩面，防止岩渣外泄出导流机构。
[0027]本发明的履带底盘上的折臂式吊机相对非折臂式吊机体积小，便于随车搭载，主要用于在施工过程中接卸钻杆使用。本发明机械手总成、上插板总成和下插板总成的配合使用，实现钻杆向上钻进和向下钻进的装备和拆卸。在接钻杆时，折臂式吊机将钻杆吊放到钻杆托盘中，然后机械手总成从钻杆托盘中抓起钻杆，并转送至回转头总成的中心，开始接钻杆。卸杆时，机械手总成将回转头总成中心的钻杆转送到钻杆托盘，实现自动化操作，机械手总成能实现快速装备和拆卸钻杆，减少辅助时间，提高工作效率。
[0028]本发明向下钻进过程中接卸钻杆时，通过下插板总成实现自动化的卡杆操作。向上钻进过程中接卸钻杆时，通过上插板总成实现自动化的卡杆操作。
[0029]本发明的下插板总成包括下后滑板、下前滑板、下前插板油缸和下后插板油缸，下后滑板和下前滑板均安装于下底座总成的插槽内，下后滑板和下前滑板安装于下底座总成中心的两边，且可沿下底座总成的插槽滑动，下后滑板上设置有下插板挡块，下前滑板上设置有U型插板，其U型插板与下插板挡块的位置相对，下前滑板通过下前插板油缸与下底座总成相连接;下前滑板两侧均设置有下前插板油缸，且两下前插板油缸平行设置于下底座总成的上方，通过两下前插板油缸带动下前滑板在下底座总成的插槽内滑动；下后滑板通过下后插板油缸与下底座总成相连接，下后滑板的两侧均设置有下后插板油缸，且两下后插板油缸平行设置于下底座总成的下方，通过两下后插板油缸带动下后滑板在下底座总成的插槽内滑动。本发明的上插板总成与下插板总成结构相同。
[0030]本发明下插板总成的工作原理:卸杆时，回转头总成转动，带动钻杆的卡方位置与下前滑板上U型插板的U型槽对齐时，即与下后滑板上的下插板挡块的位置对齐时，回转头总成停止转动，这时下前插板油缸驱动下前滑板朝着回转头总成的中心移动，即向钻杆中心移动，同时下后插板油缸驱动下后滑板朝着回转头总成的中心移动，即向钻杆中心移动，直到下前滑板上的U型插板完全插入钻杆的卡方位置，以及下后滑板上的下插板挡块完全插入钻杆的卡方位置时，这时下插板挡块与U型插板配合将钻杆牢牢卡住，这时反转回转头总成，完成卸杆动作。接杆过程为卸杆过程的逆过程。同理，上插板总成的工作原理与下插板总成的工作原理相同。
[0031]本发明通过上插板总成和下插板总成实现自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。
[0032]与现有技术相比，本发明的有益效果:本发明主机通过履带底盘与动力单元总成相连接，实现了天井钻机自主移动的能力，结构紧凑。通过两后支腿和前支腿总成实现整机的平整度调节以及整机的定位，以保证整机在打钻过程中的稳定性。动力单元总成包含柴油机栗组和电动机栗组的双动力驱动，可以非常灵活得选择驱动方式。通过上顶撑机构和下顶撑机构分别顶紧下方岩面和上方岩面来实现主机的固定，这种上下四顶撑的固定方式省去了繁琐的浇筑混凝土地基，对于固定的松紧程度调整起来也非常的方便，由于不用浇筑混凝土地基，大大缩短了主机的固定和拆卸时间，提高了作业效率。通过俯仰机构主要负责主机平稳地立起和收回。通过推进机构采用双级油缸，相比同样行程的一级油缸，它的总长度更小从而使主机的体积更小，降低了钻井洞室高度的要求。推进油缸是钻进时主要的加压机构，其外缸筒与回转头总成面接触，其接触面通过螺栓连接在一起，因此推进油缸还起扭矩传递的作用。回转头总成为主机施工作业时提供扭矩，它与推进油缸外缸筒之间除通过螺栓连接外，还与蜗轮蜗杆机构相连接，通过蜗轮蜗杆机构使回转头总成旋转180°，从而实现回转头总成向上钻进和向下钻进的方向调整。导流机构主要用于向上钻进过程中，水渣的导流排出和清除向上钻进时生成的岩渣。同时通过补偿油缸将导流机构贴近上方的岩面，防止岩渣外泄出导流机构。通过上插板总成和下插板总成实现自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。
【附图说明】
[0033]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本发明实施例的三维结构示意图。
[0035]图2为本发明实施例中下顶撑机构的原理图。
[0036]图3为本发明实施例中上顶撑机构的原理图。
[0037]图4为本发明实施例中下插板总成的三维结构示意图。
[0038]上述附图标记:
[0039]I动力单元总成，2折臂式吊机，3履带底盘，4俯仰机构，5前支腿总成，6下顶撑机构，7推进机构，8下底座总成，9下插板总成，10钻杆托盘，11机械手总成，12回转头总成，13上底座总成，14上插板总成，15导流机构，16上顶撑机构，17补偿油缸
[0040]6-1下顶撑油缸，6-2第二蓄能器，6-3第二单向阀，6_4第四单向阀，6_5第二液压锁[0041 ] 16-1上顶撑油缸，16-2第一蓄能器，16-3第一单向阀，16_4第三单向阀，16_5第一液压锁
[0042]9-1下后滑板，9-2下插板挡块，9-3U型插板，9_4下前滑板，9_5下前插板油缸。
【具体实施方式】
[0043]下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。
[0044]实施例
[0045]如图1?4所示，本发明提供的一种新型切割槽天井施工钻机，包括动力单元总成
1、履带底盘3和主机，所述动力单元总成I与所述履带底盘3相连接，所述履带底盘3上设置有折臂式吊机2，所述履带底盘3通过俯仰机构4与所述主机相连接;所述主机包括下顶撑机构6、推进机构7、下底座总成8、下插板总成9、钻杆托盘10、机械手总成11、回转头总成12、上底座总成13、下插板总成14、导流机构15、上顶撑机构16和补偿油缸17，所述回转头总成12与所述推进机构7相连接，所述推进机构7的上端通过所述上底座总成13与所述上顶撑机构16相连接，所述推进机构7的下端通过所述下底座总成8与所述下顶撑机构6相连接，所述上底座总成13上安装有所述上插板总成14，所述下底座总成8上安装有所述下插板总成9，所述导流机构15与所述上底座总成13相连接，所述补偿油缸17的两端分别与所述导流机构15和推进机构7相连接，所述钻杆托盘10和机械手总成11安装于所述下顶撑机构6上。
[0046]进一步的，所述动力单元总成I上安装有两后支腿，两所述后支腿同步调节，所述履带底盘3上安装有前支腿总成5，所述前支腿总成5包括两前支腿，两所述前支腿能单独调节，所述前支腿总成5与两所述后支腿协同调节所述新型切割槽天井施工钻机的平整度。
[0047]本发明的所述动力单元总成I包括柴油机栗组、电动机栗组，液压油箱、驾驶室、换向多路阀组和柴油箱，所述柴油机栗组驱动所述履带底盘3移动和原地360°转向。
[0048]本发明的所述上顶撑机构16包括上顶撑油缸16-1，所述下顶撑机构6包括下顶撑油缸6-1，所述上顶撑油缸16-1通过第一单向阀16-3与第一蓄能器16-2相连接，所述下顶撑油缸6-1通过第二单向阀6-3与第二蓄能器6-2相连接，所述上顶撑油缸16-1分别与第一液压锁16-5和第一换向阀相连接，所述下顶撑油缸6-1分别与第二液压锁6-5和第二换向阀相连接。
[0049]本发明的所述上顶撑机构16包括四个所述上顶撑油缸16-1，四个所述上顶撑油缸16-1分别安装于所述上底座总成13的四个脚上，四个所述上顶撑油缸16-1并联连接，四个所述上顶撑油缸16-1并联连接后与所述第一液压锁16-5相连接。
[0050]本发明的所述下顶撑机构6包括四个所述下顶撑油缸6-1，四个所述下顶撑油缸6-1分别安装于所述下底座总成8的四个脚上，四个所述下顶撑油缸6-1并联连接，四个所述下顶撑油缸6-1并联连接后与所述第二液压锁6-5相连接。
[0051]本发明的所述第一蓄能器16-2与第三单向阀16-4相连接，所述第二蓄能器6-2与第四单向阀6-4相连接。
[0052]本发明的所述推进机构7包括推进油缸，所述推进油缸为双级油缸，所述回转头总成12的两侧分别安装有所述推进油缸，所述回转头总成12与所述推进油缸的外缸筒螺栓连接，所述回转头总成12与所述推进油缸的外缸筒面接触。
[0053]本发明的所述回转头总成12与蜗轮蜗杆机构相连接，通过所述蜗轮蜗杆机构将所述回转头总成12旋转180°。
[0054]本发明的所述下插板总成9包括下后滑板9-1、下前滑板9-4、下前插板油缸9-5和下后插板油缸，所述下后滑板9-1和下前滑板9-4均安装于所述下底座总成8的插槽内，所述下后滑板9-1上设置有下插板挡块9-2，所述下前滑板9-4上设置有U型插板9-3，所述下前滑板9-4通过所述下前插板油缸9-5与所述下底座总成8相连接;所述下后滑板9-1通过所述下后插板油缸与所述下底座总成8相连接。
[0055]本发明的动力单元总成I包括柴电双动力栗组，换向多路阀组、液压油箱、柴油箱以及一些液压附件。其中柴油机栗组主要用来驱动履带底盘行走，但它也能驱动其他除回转以外的所有动作，在断电的情况下，履带底盘3也可以自由地移动。电动机栗组是工作栗组，可以驱动包括行走在内的所有执行元件。动力单元总成I通过螺栓与履带底盘3连接在一起。履带底盘3主要负责整机的转场运输，不需要额外的牵引力，它由柴油机栗组驱动，移动灵活方便，可实现原地360°转向。动力单元总成I整体置于天井钻机的后部，拆卸及运输方便。且动力单元总成I通过履带底盘3与主机相连接，实现天井钻机的一体式设计，无需分别拆装运输，整机结构十分紧凑，在低矮巷道里面转移十分方便。
[0056]本发明的动力单元总成I上安装有两个同时动作的后支腿，其两后支腿同时调节，同时两后支腿与安装于履带底盘3上的前支腿总成5配合使用，以调整整机的平整度，同时起整机的定位作用。前支腿总成5更靠近主机，相对两后支腿，其具有更强的承载能力。同时通过调节前支腿总成5和两后支腿上支腿油缸的伸缩长度，以调节主机在竖直方向上的高度和水平度，同时在打钻时还能兼顾整机的稳定性。
[0057]本发明的俯仰机构4主要负责主机平稳地立起和收回，同时也可以调整主机的钻进角度，满足打斜孔的要求。俯仰机构4包括的俯仰油缸上装有平衡阀，保证收机和立机动作平稳。
[0058]本发明的上顶撑机构16包括四个上顶撑油缸16-1，下顶撑机构6包括四个下顶撑油缸6-1，四个下顶撑油6-1缸与四个上顶撑油缸16-1配合使用，分别顶紧下方岩面和上方岩面来实现主机的固定，这种上下四顶撑的固定方式省去了繁琐的浇筑混凝土地基，对于固定的松紧程度调整起来也非常的方便，由于不用浇筑混凝土地基，大大缩短了主机的固定和拆卸时间，提高了作业效率。
[0059]本发明上顶撑机构16和下顶撑机构6的工作原理:主机在钻孔前，按照设定的钻进方向对主机进行精确的角度调整，角度调整完成后开始对主机进行固定。本发明的上顶撑油缸16-1通过第一换向阀控制其是向上顶撑油缸16-1内卸油还是充油。下顶撑油缸6-1通过第二换向阀控制其是向下顶撑油缸6-1内卸油还是充油。
[0060]第一液压锁16-5用于锁住上顶撑油缸16-1的压力油不回流。第一蓄能器16-2用于使上顶撑油缸16-1始终保持一定的顶撑压力。其第一蓄能器16-2的压力油通过第三单向阀16-4给第一蓄能器16-2充油。同时第三单向阀16-4阻止第一蓄能器16-2里的压力油泄压。第一蓄能器16-2通过第一单向阀16-3给上顶撑油缸16-2供油，维持上顶撑油缸16-2的压力，同时第一单向阀16-3阻止上顶撑油缸16-1内的压力油回流至第一蓄能器16-2，以保证上顶撑油缸16-1在外力的作用下不回缩。
[0061]第二液压锁6-5用于锁住下顶撑油缸6-1的压力油不回流，第二蓄能器6-2用于使下顶撑油缸6-1始终保持一定的顶撑压力。其第二蓄能器6-2的压力油通过第四单向阀6-4给第二蓄能器6-2充油。同时第四单向阀6-4阻止第二蓄能器6-2里的压力油泄压。第二蓄能器6-2通过第二单向阀6-3给下顶撑油缸6-1供油，维持下顶撑油缸6-1的压力，同时第二单向阀6-3阻止下顶撑油缸6-1内的压力油回流至第二蓄能器6-2，以保证下顶撑油缸6-1在外力的作用下不回缩。
[0062]当调整好钻进系统的钻进角度后，操作上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-1，使上顶撑油缸16-1上顶顶住上方岩面，下顶撑油缸6-1下顶顶住下方岩面，待上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-1的顶撑压力达到设定的压力后，停止操作，从而实现了主机钻进前的固定作用，固定牢靠，操作方便，摆脱了现有技术采用混凝土基础带来的缺陷。
[0063]在钻进的过程中，可能存在不确定的因素使上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-1泄压，破坏主机的稳固性，这时第一蓄能器16-1和第二蓄能器6-2保压功能会立即启动，相应地对上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-2支撑压力进行补偿，直到第一蓄能器16-2和第二蓄能器6-2所能达到的最大压力，使机器持续维持稳定的状态。当上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-2的泄压程度超出了第一蓄能器16-2和第二蓄能器6-2的补偿范围时，这时可以重新操作控制上顶撑油缸16-1的第一换向阀和下顶撑油缸6-1的第二换向阀，以调整上顶撑油缸16-1和下顶撑油缸6-1内的压力至设定压力，使主机继续保持稳固。
[0064]本发明的推进机构7包括两推进油缸，且推进油缸采用双级油缸，相比同样行程的一级油缸，它的总长度更小从而使主机的体积更小，降低了钻井洞室高度的要求。推进油缸是钻进时主要的加压机构，其外缸筒与回转头总成12面接触，其接触面通过螺栓连接在一起，因此推进油缸还起扭矩传递的作用。回转头总成12为主机施工作业时提供扭矩，它与推进油缸外缸筒之间除通过螺栓连接外，还与蜗轮蜗杆机构相连接，通过蜗轮蜗杆机构使回转头总成12旋转180°，从而实现回转头总成12向上钻进和向下钻进的方向调整。在需要上下转换钻进方向时，只需要拆掉连接螺栓然后调整蜗杆即可将回转头旋转180°，实现钻进方向的改变。
[0065]本发明的导流机构15主要用于向上钻进过程中，水渣的导流排出和清除向上钻进时生成的岩渣。同时通过补偿油缸17将导流机构15贴近上方的岩面，防止岩渣外泄出导流机构15。
[0066]本发明的履带底盘3上的折臂式吊机2相对非折臂式吊机体积小，便于随车搭载，主要用于在施工过程中接卸钻杆使用。本发明机械手总成11、上插板总成14和下插板总成9的配合使用，实现钻杆向上钻进和向下钻进的装备和拆卸。在接钻杆时，折臂式吊机2将钻杆吊放到钻杆托盘10中，然后机械手总成11从钻杆托盘10中抓起钻杆，并转送至回转头总成12的中心，开始接钻杆。卸杆时，机械手总成11将回转头总成12中心的钻杆转送到钻杆托盘10，实现自动化操作，机械手总成11能实现快速装备和拆卸钻杆，减少辅助时间，提高工作效率。
[0067]本发明向下钻进过程中接卸钻杆时，通过下插板总成9实现自动化的卡杆操作。向上钻进过程中接卸钻杆时，通过上插板总成14实现自动化的卡杆操作。
[0068]本发明的下插板总成9包括下后滑板9-1、下前滑板9-4、下前插板油缸9-5和下后插板油缸，下后滑板9-1和下前滑板9-4均安装于下底座总成8的插槽内，下后滑板9-1和下前滑板9-4安装于下底座总成8中心的两边，且可沿下底座总成8的插槽滑动，下后滑板9-1上设置有下插板挡块9-2，下前滑板9-4上设置有U型插板9-3，其U型插板9-3与下插板挡块9-2的位置相对，下前滑板9-4通过下前插板油缸9-5与下底座总成8相连接;下前滑板9-4两侧均设置有下前插板油缸9-5，且两下前插板油缸9-5平行设置于下底座总成8的上方，通过两下前插板油缸9-5带动下前滑板9-4在下底座总成8的插槽内滑动；下后滑板9-1通过下后插板油缸与下底座总成8相连接，下后滑板9-1的两侧均设置有下后插板油缸，且两下后插板油缸平行设置于下底座总成8的下方，通过两下后插板油缸带动下后滑板9-1在下底座总成8的插槽内滑动。本发明的上插板总成14与下插板总成8结构相同。
[0069]本发明下插板总成8的工作原理:卸杆时，回转头总成12转动，带动钻杆的卡方位置与下前滑板9-4上U型插板9-3的U型槽对齐时，即与下后滑板9-1上的下插板挡块9-2的位置对齐时，回转头总成12停止转动，这时下前插板油缸9-5驱动下前滑板9-4朝着回转头总成12的中心移动，即向钻杆中心移动，同时下后插板油缸驱动下后滑板9-1朝着回转头总成12的中心移动，即向钻杆中心移动，直到下前滑板9-4上的U型插板9-3完全插入钻杆的卡方位置，以及下后滑板9-1上的下插板挡块9-2完全插入钻杆的卡方位置时，这时下插板挡块9-2与U型插板9-3配合将钻杆牢牢卡住，这时反转回转头总成12，完成卸杆动作。接杆过程为卸杆过程的逆过程。同理，上插板总成14的工作原理与下插板总成8的工作原理相同。
[0070]本发明通过上插板总成14和下插板总成8实现自动化的卡杆操作，操作者无需进入钻机内部空间操作，提高了安全性，降低了人工劳动强度，无需对正方位，降低了对操作者的操作要求，方便、高效，并且实现了真正意义上的单人单机操作，大大缩短了接卸钻杆的辅助时间，提高了天井钻机的作业效率及天井设备的自动化水平。
[0071]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于:包括动力单元总成、履带底盘和主机，所述动力单元总成与所述履带底盘相连接，所述履带底盘上设置有折臂式吊机，所述履带底盘通过俯仰机构与所述主机相连接； 所述主机包括下顶撑机构、推进机构、下底座总成、下插板总成、钻杆托盘、机械手总成、回转头总成、上底座总成、下插板总成、导流机构、上顶撑机构和补偿油缸，所述回转头总成与所述推进机构相连接，所述推进机构的上端通过所述上底座总成与所述上顶撑机构相连接，所述推进机构的下端通过所述下底座总成与所述下顶撑机构相连接，所述上底座总成上安装有所述上插板总成，所述下底座总成上安装有所述下插板总成，所述导流机构与所述上底座总成相连接，所述补偿油缸的两端分别与所述导流机构和推进机构相连接，所述钻杆托盘和机械手总成安装于所述下顶撑机构上。2.根据权利要求1所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述动力单元总成上安装有两后支腿，两所述后支腿同步调节，所述履带底盘上安装有前支腿总成，所述前支腿总成包括两前支腿，两所述前支腿能单独调节，所述前支腿总成与两所述后支腿协同调节所述新型切割槽天井施工钻机的平整度。3.根据权利要求1所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述动力单元总成包括柴油机栗组、电动机栗组，液压油箱、驾驶室、换向多路阀组和柴油箱，所述柴油机栗组驱动所述履带底盘移动和原地360°转向。4.根据权利要求1所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述上顶撑机构包括上顶撑油缸，所述下顶撑机构包括下顶撑油缸，所述上顶撑油缸通过第一单向阀与第一蓄能器相连接，所述下顶撑油缸通过第二单向阀与第二蓄能器相连接，所述上顶撑油缸分别与第一液压锁和第一换向阀相连接，所述下顶撑油缸分别与第二液压锁和第二换向阀相连接。5.根据权利要求4所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述上顶撑机构包括四个所述上顶撑油缸，四个所述上顶撑油缸分别安装于所述上底座总成的四个脚上，四个所述上顶撑油缸并联连接，四个所述上顶撑油缸并联连接后与所述第一液压锁相连接。6.根据权利要求4所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述下顶撑机构包括四个所述下顶撑油缸，四个所述下顶撑油缸分别安装于所述下底座总成的四个脚上，四个所述下顶撑油缸并联连接，四个所述下顶撑油缸并联连接后与所述第二液压锁相连接。7.根据权利要求4所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述第一蓄能器与第三单向阀相连接，所述第二蓄能器与第四单向阀相连接。8.根据权利要求1所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述推进机构包括推进油缸，所述推进油缸为双级油缸，所述回转头总成的两侧分别安装有所述推进油缸，所述回转头总成与所述推进油缸的外缸筒螺栓连接，所述回转头总成与所述推进油缸的外缸筒面接触。9.根据权利要求8所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述回转头总成与蜗轮蜗杆机构相连接，通过所述蜗轮蜗杆机构将所述回转头总成旋转180°。10.根据权利要求1所述的一种新型切割槽天井施工钻机，其特征在于，所述下插板总成包括下后滑板、下前滑板、下前插板油缸和下后插板油缸，所述下后滑板和下前滑板均安装于所述下底座总成的插槽内，所述下后滑板上设置有下插板挡块，所述下前滑板上设置有U型插板，所述下前滑板通过所述下前插板油缸与所述下底座总成相连接;所述下后滑板通过所述下后插板油缸与所述下底座总成相连接。
【文档编号】E21D9/10GK105888546SQ201610479360
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】唐安平, 王毅, 代建龙, 尹千才, 梁宁宁
【申请人】湖南创远高新机械有限责任公司