矿山斜孔反井扩孔钻机的制作方法

本发明涉及矿山设备领域，具体而言，涉及一种矿山斜孔反井扩孔钻机。

背景技术：

目前，在矿山开采的过程中，长距离的缓倾角通风井或者矿体切割井施工采用传统的掘爆施工，普遍存在排渣和通风困难，劳动强度高，安全隐患大，工作效率低的问题，该工序的经济效益低、社会效益差，使矿山企业的采矿成本过高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种矿山斜孔反井扩孔钻机，其具有结构简单，组装方便的特点，可以稳定可靠地扩钻出直径较大的斜孔，且其钻孔倾斜角度范围较大，可以扩钻出5°－90°倾角的大孔径斜孔，能安全、快速、环保的施工出缓倾斜矿体开采需要的通风井、回采切割井。

本发明的实施例是这样实现的：

一种矿山斜孔反井扩孔钻机，其包括凿孔进给装置、凿孔旋转切割传动装置以及钻凿料排出装置，所述凿孔进给装置包括进给牵引装置和钢丝绳，所述凿孔旋转切割传动装置包括液压马达、减速箱、旋转传动装置以及扩孔钻凿装置，液压马达的旋转动力通过所述减速箱和所述旋转传动装置传递给扩孔钻凿装置，所述扩孔钻凿装置包括导向杆，所述进给牵引装置的提升动力通过所述钢丝绳和所述导向杆传递给扩孔钻凿装置，所述钻凿料排出装置包括螺旋叶片和螺旋叶片传动装置，所述液压马达通过所述螺旋叶片传动装置驱动所述螺旋叶片转动排料。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述旋转传动装置包括传动钻杆和多根延伸钻杆，所述液压马达的输出轴与所述减速箱输入轴固定连接，所述减速箱的输出轴上设置有花键轴，所述花键轴与减速箱输出轴形成万向转动连接，所述传动钻杆靠近液压马达的一端设置有花键套，所述花键套与所述花键轴滑动啮合，所述传动钻杆远离所述液压马达的一端设置有外锥螺纹头，每根所述延伸钻杆的一端设置有外锥螺纹头，另一端设置有内锥螺纹孔，所述扩孔钻凿装置上设置有内锥螺纹孔，所述传动钻杆和多根所述延伸钻杆以及所述扩孔钻凿装置能通过所述外锥螺纹头和所述内锥螺纹孔形成可拆卸连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述多根所述延伸钻杆的连接处设置有用于防止延伸钻杆下垂弯曲的转动支撑环。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述螺旋叶片传动装置为所述减速箱的输出轴、所述延伸钻杆或者所述扩孔钻凿装置，所述螺旋叶片与所述减速箱的输出轴、所述延伸钻杆或者所述扩孔钻凿装置形成同步转动的固定连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述凿孔进给装置还包括定滑轮，进给牵引装置为能提供不恒定力的卷扬机或液压油缸，所述钢丝绳一端与所述卷扬机连接，另一端绕过所述定滑轮后与所述扩孔钻凿装置的导向杆连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括运输载车，所述凿孔旋转切割传动装置还包括压力油提供装置，所述压力油提供装置包括油泵驱动电机、油泵、油箱以及油管，所述油泵通过油管与所述液压马达连通，所述液压马达通过油管与所述油箱连通，所述油箱通过油管与所述油泵连通，所述油泵驱动电机驱动所述油泵提供压力油，所述进给牵引装置、油泵驱动电机、油泵以及油箱均固定安装于所述运输载车上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述运输载车上设置有用于定位固定所述卷扬机的固定装置。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，导向杆包括转动杆和固定导向头，所述钢丝绳远离所述卷扬机的一端与固定导向头固定连接，所述固定导向头与转动杆转动连接，所述转动杆与扩孔钻凿装置形成同步转动的固定连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述固定导向头包括导向锥、左导向套、右导向套以及固定环，所述左导向套和右导向套的一端分别于导向锥可拆卸连接，另一端分别于固定环可拆卸连接，左导向套和右导向套相互贴合共同形成圆管状的导向套，所述导向套靠近所述固定环的一端内壁上设置有支承环，所述转动杆远离所述扩孔钻凿装置的一端通过所述支承环的内孔伸入所述导向套内部，所述转动杆位于所述导向套内的部位设置有轴承和螺母，所述轴承的外径与所述导向套内径匹配，所述螺母抵住所述轴承远离支承环的一侧，所述导向套靠近所述导向锥的一端设置有承力环，所述导向锥上设置有承力盘，所述承力盘位于所述导向套内且抵住所述承力环，所述钢丝绳远离卷扬机的一端固定连接于所述导向锥上。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述凿孔旋转切割传动装置还包括旋转驱动固定装置，所述旋转驱动固定装置包括固定座、横向支撑定位伸缩梁和举升座，所述液压马达固定安装于所述固定座上，所述横向支撑定位伸缩梁与所述固定座固定连接，所述举升座与所述固定座铰动连接。

本发明提供的矿山斜孔反井扩孔钻机的有益效果是：

本矿山斜孔反井扩孔钻机采用进给牵引装置和钢丝绳牵引旋转的扩孔钻凿装置向钻凿方向进给的方式，结构简单，组装方便，可以稳、定可靠、高效地扩钻出直径较大的斜孔，并方便排渣和通风，降低劳动强度，消除通风井、切割槽施工安全隐患，提高工作效率，提高经济效益和社会效益，减少矿山企业的采矿成本。同时，本矿山斜孔反井钻机钻孔倾斜角度范围较大，可以扩钻出5°－90°倾斜角的通风井或回采切割槽，在资源开采型矿山企业中，具有很高的实用性，可以有效弥补现有技术的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的矿山斜孔反井扩孔钻机正向位的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的矿山斜孔反井扩孔钻机的侧向位结构示意图；

图3为图2的A部放大图；

图4为本发明实施例提供的钻井装置的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的延伸钻杆的结构示意图。

图中标记分别为：

进给牵引装置 100；

钢丝绳 200；

定滑轮 300；

旋转切割传动装置 400；液压马达 410；安装座 420；举升座 430；

横向支撑定位伸缩梁 431；传动钻杆 440；延伸钻杆 450；

锥螺纹孔 451；锥螺纹头 452；

扩孔钻凿装置 460；导杆 461；螺旋叶片 470；

运输载车 500；

稳定油缸 600；

固定导向头 700；盖帽 710；基座 720；固定环 730；

轴承 800。

螺母 900。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1-2，本发明提供了一种矿山斜孔反井扩孔钻机，其包括凿孔进给装置、凿孔旋转切割传动装置400以及钻凿料排出装置。

凿孔进给装置包括进给牵引装置100和钢丝绳200。凿孔旋转切割传动装置400包括液压马达410、减速箱、旋转传动装置以及扩孔钻凿装置460。液压马达410的旋转动力通过减速箱和旋转传动装置传递给扩孔钻凿装置460。扩孔钻凿装置460包括导向杆，进给牵引装置100的牵引动力通过钢丝绳200和导向杆传递给扩孔钻凿装置460。

钻凿料排出装置包括螺旋叶片470和螺旋叶片470旋转的传动装置，液压马达410通过螺旋叶片470旋转的传动装置驱动螺旋叶片470转动排料。

进一步地，本实施例中，旋转传动装置包括传动钻杆440和多根延伸钻杆450，液压马达410的输出轴与减速箱输入轴固定连接，减速箱的输出轴上设置有花键轴，所述花键轴与减速箱输出轴形成万向传动连接，传动钻杆440靠近液压马达410的一端设置有花键套，花键套与花键轴滑动啮合，传动钻杆440远离液压马达410的一端设置有外锥螺纹头452，每根延伸钻杆450的一端设置有外锥螺纹头452，另一端设置有内锥螺纹孔451，扩孔钻凿装置460上设置有内锥螺纹孔451，传动钻杆440和多根延伸钻杆450以及扩孔钻凿装置460能通过外锥螺纹头452和内锥螺纹孔451可拆卸连接。多根延伸钻杆450的连接处设置有用于防止延伸下垂弯曲的转动支撑环。

采用传动钻杆440和多根延伸钻杆450作为旋转传动装置的目的在于使得用户可以根据需要不断增减旋转传动装置的传动距离，从而提高本凿孔旋转切割传动装置400的凿孔长度；采用锥螺纹连接传动钻杆440和延伸钻杆450的目的在于方便旋转传动装置的安装和拆卸。

进一步地，参照图5，本实施例中，螺旋叶片470传动装置为延伸钻杆450，螺旋叶片470与延伸钻杆450形成同步转动的固定连接。设置螺旋叶片470的目的在于不断排出扩孔钻凿装置460切割下的物料，保证扩孔钻凿装置460的正常连续进行。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，所述螺旋叶片470传动装置也可以为减速箱的输出轴或者扩孔钻凿装置460，螺旋叶片470也可以与减速箱的输出轴或者扩孔钻凿装置460形成同步转动的固定连接。

进一步地，本实施例中，凿孔进给装置还包括定滑轮300，进给牵引装置100为能提供不恒定力的卷扬机，钢丝绳200一端与卷扬机连接，另一端绕过定滑轮300后与扩孔钻凿装置460的导向杆连接。设置定滑轮300的目的在于一方面为钢丝绳200提供支撑导向，方便钢丝绳200的布置，另一方面可以改变钢丝绳200的牵引方向，以使本凿孔进给装置可以适应各种地形，提高本反井扩孔钻机的实用性和适应性。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，所述卷扬机可以采用液压油缸代替，具体根据实际需求确定。

进一步地，本实施例中，矿山斜孔反井扩孔钻机还包括运输载车500，凿孔旋转切割传动装置400还包括压力油提供装置，压力油提供装置包括油泵驱动电机、油泵、油箱以及油管，油泵通过油管与液压马达410连通，液压马达410通过油管与油箱连通，油箱通过油管与油泵连通，油泵驱动电机驱动油泵提供压力油，进给牵引装置100、油泵驱动电机、油泵以及油箱均固定安装于运输载车500上。设置运输载车500的目的在于使得本反井扩孔钻机可以不同工作地点位置间使用时起吊、转移、安装方便快速，有效提高本反井扩孔钻机的机动性。

为了提高本反井扩孔钻机的工作时的稳定性，运输载车500上设置有用于固定卷扬机的固定装置。固定装置可以采用各种结构和形式，本实施例中，固定装置包括多根固定油缸，多根固定油缸部分正立设置，部分倒立设置，且分布于运输载车500的各个部位，卷扬机开始工作前，可以启动多根固定油缸，多根固定油缸的活塞杆伸出分别抵住工作硐室的地面和顶壁。

进一步地，参照图3，本实施例中，导向杆包括转动杆和固定导向头700，钢丝绳200远离进给牵引装置100的一端与固定导向头700固定连接，固定导向头700与转动杆转动连接，转动杆与扩孔钻凿装置460形成同步转动的固定连接。导向杆采用上述结构的目的在于有效防止钢丝绳200随着扩孔钻凿装置460的转动而转动，避免对定滑轮300和进给牵引装置100造成影响，从而保证凿孔进给装置的正常工作。

具体地，固定导向头700包括导向锥、左导向套、右导向套以及固定环730，左导向套和右导向套的一端分别于导向锥可拆卸连接，另一端分别于固定环730可拆卸连接，左导向套和右导向套相互贴合共同形成圆管状的导向套，导向套靠近固定环730的一端内壁上设置有支承环，转动杆远离扩孔钻凿装置460的一端通过支承环的内孔伸入导向套内部，转动杆位于导向套内的部位设置有轴承800和螺母900，轴承800的外径与导向套内径匹配，螺母900抵住轴承800远离支承环的一侧，导向套靠近导向锥的一端设置有承力环，导向锥上设置有承力盘，承力盘位于导向套内且抵住承力环，钢丝绳200远离卷扬机的一端固定连接于导向锥上。

采用上述结构连接固定导向头700和转动杆的目的在于其具有结构简单，装拆方便，工作稳定的特点，可以有效实现固定导向头700和转动杆之间的转动连接，避免钢丝绳200随着扩孔钻凿装置460 一起转动，保证凿孔进给装置的正常工作。

进一步地，参照图4，本实施例中，凿孔旋转切割传动装置400还包括旋转驱动固定装置，旋转驱动固定装置包括固定座、横向支撑定位伸缩梁431和举升座430，液压马达410固定安装于固定座上，横向支撑定位伸缩梁431与固定座固定连接，举升座430与固定座转动连接。设置上运输载车500的目的在于使得本反井扩孔钻机可以移动到任何工作位置，可以有效提高本反井钻机的机动性。

设置横向支撑定位伸缩梁431和举升座430的目的在于支撑和稳定液压马达410。同时，举升座430和横向支撑定位伸缩梁431还为扩孔钻凿装置460的旋转提供反作用力，保证旋转运动的稳定进行，而采用转动连接和延伸钻杆与传动箱输出轴的万向转动连接可以使得举升座430上的旋转驱动输出中心指向对钻凿孔轴中心可以在一定范围内调节，以便适应不同的地形环境，提高本反井扩孔钻机的实用性。

本矿山斜孔反井扩孔钻机的工作原理和过程是这样的：第一步，在矿山井下的指定位置钻设一个扩钻导向孔和一个钻凿进给牵引绳穿导孔，并在扩钻导向孔的起扩处施工满足要求的旋转驱动装置安装硐室。

第二步，运输载车500移动到上述指定位置处，并安装反井扩孔钻机的旋转驱动及钻凿扩孔装置，具体地，将运输载车500、进给牵引装置100以及凿孔旋转切割传动装置400转运到旋转驱动装置安装硐室，先将缠绕在进给牵引装置100的上的钢丝绳200拖拽出来穿过钻凿进给牵引绳穿导孔，然后绕过上层巷道安装在其顶部的定滑轮300后，从扩钻导向孔引出后与扩孔钻凿装置460进行可靠连接，，再运输载车500上的起吊装置将扩孔钻机的旋转驱动及钻凿扩孔装置安装在所述安装硐室内。运输载车500移动到预设位置，启动运输载车500上的多根稳定油缸600，多根稳定油缸600的活塞杆伸出并抵住所在位置硐室的墙壁，从而固定运输载车500和进给牵引装置100固定在工作点的位置；启动进给提升装置，并用进给提升装置和辅助设施吊起就位安装扩孔钻凿装置460，调整定位旋转驱动的液压马达410、减速箱和供油管路，从而使旋转驱动装置具备提供旋转动力的条件，接着用传动钻杆440将扩孔钻凿装置460和旋转切割传动装置400连接安装好满足钻凿扩孔的条件。

第三步，开启运输载车500上的压力油供给系统，为进给牵引装置100和旋转驱动装置供给压力油，使液压马达410驱动花键轴转动，花键轴带动传动钻杆440转动，传动钻杆440带动延伸钻杆450转动，延伸钻杆450带动扩孔钻凿装置460转动待进行扩钻作业；再启动运输载车500上的电机或液压马达410工作亦开始工作，进给牵引装置100开始拉动钢丝绳200的一端，使得钢丝绳200收纳于进给牵引装置100内，此时钢丝绳200的另一端就会牵引转动的扩孔钻凿装置460沿直径较小的扩钻导向孔的扩凿延伸方向进给，实现钻凿扩孔作业；钻凿扩孔时后，再启动进给的驱动牵引卷扬机，使卷扬机牵引旋转的扩孔钻凿装置460转动从而钻切扩孔；钻切产生的废料会在被旋转切割传动装置400带动螺旋叶片470的转动下快速地排出斜孔。

在上述钻孔的过程中，需要说明的是，多根延伸钻杆450不是在开始钻孔前一起安装在传动钻杆440上，而是随着扩孔钻凿装置460的不断进给一根一根逐渐添加的。比如开始钻孔前可以先安装一根延伸钻杆450，之后随着扩孔钻凿装置460的不断进给，传动钻杆440也会不断进给并逐渐脱离花键轴，当传动钻杆440即将完全脱离花键轴时，停止进给牵引装置100和液压马达410，然后旋转拉动传动钻杆440，使其回到初始位置，然后将一根延伸钻杆450的两端加装于传动钻杆440和之前安装好的延伸钻杆450之间(在安装延伸钻杆450时，可以再延伸钻杆450的端部套设一个支承环，以便支撑钻杆总成，保证钻杆总成在扩凿孔内的稳定性)，安装完成后重新启动进给牵引装置100和液压马达410即可。重复上述操作过程，延伸钻杆450的数量就会逐渐增加，整个钻杆总成的长度也不断增加，这样扩孔钻凿装置460就可以钻切出各种长度的且直径较大的斜孔。

钻孔进行过程中产生的物料，用铲运车运走，一个扩凿钻孔完成后，拆除反井钻机并吊装在运输载车上，运输载车500即可将反井钻机运输到下一个指定位置进行工作。

综上所述，本矿山斜孔反井扩孔钻机采用进给牵引装置100和钢丝绳200牵引旋转的扩孔钻凿装置460进给的方式，结构简单，组装方便，可以稳定可靠高效地扩钻出直径较大的斜孔，从而方便排渣和通风，降低劳动强度，消除安全隐患，提高工作效率，提高经济效益和社会效益，降低矿山企业的采矿成本。同时，本矿山斜孔反井钻钻孔倾斜角度范围较大，可以扩钻出5°－90°倾斜角的斜通风井或回采切割槽，在资源开采型矿山企业中，具有很高的实用性，可以有效弥补现有技术的缺陷。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。