一种钻屑法专项钻机的制作方法

本发明属于钻机设备技术领域，具体地说，涉及一种钻屑法专项钻机。

背景技术：

钻机在不同地段的施工时，需要适当调节钻机的角度和高度，以满足钻进的要求。然而，现有的钻机在钻进的过程中，不能满足不同地段的不同角度和高度要求，造成钻进位置偏移，且由于钻进的推进力的反作用力而导致钻机后移，影响钻进效率。

技术实现要素：

本发明提供一种根据不同地段的施工要求调整钻进适当角度和高度，且有效防止打钻过程中因推进力的反作用力而导致钻机后移的钻屑法专项钻机。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种钻屑法专项钻机，包括安装于支架上并在外力驱动下可沿支架的长度方向滑动的钻机，所述钻机可拆卸连接有至少一个钻杆，当所述钻杆的数量不小于两个时，所述两个及以上钻杆沿所述支架的长度方向首尾连接，且连接后的两相邻钻杆上的螺旋叶片相互拼接并连续，于所述支架的长度方向的两端分别连接有可折叠的且支撑角度可调的前部支撑单元和后部支撑单元，所述后部支撑单元可拆卸连接于所述支架长度方向的不同位置。

进一步的，所述钻杆包括中空的且其横截面为正多边形的钻杆本体，所述螺旋叶片构造于所述钻杆本体外表面上构造有沿其长度方向螺旋延伸，所述螺旋叶片的螺距为70mm，于所述钻杆本体远离钻机的一端端部处开有插槽。

进一步的，所述钻杆本体靠近钻机的轴向一端构造有与钻杆本体轴线重合的连接套，所述螺旋叶片由所述钻杆本体外表面螺旋延伸至所述连接套远离所述钻杆本体的一端；一所述钻杆本体远离所述连接套的一端插装于另一钻杆本体的连接套内，并通过定位销固定，且连接后的两钻杆本体上的螺旋叶片相互拼接并连续。

进一步的，所述前部支撑单元包括分设于所述支架前端端部两侧并通过安装于支架上的前安装座连接的两前支撑杆，各所述前支撑杆的一端转动连接于相对应的所述前安装座上以使前支撑杆沿支架长度方向开合角度的调节。

进一步的，所述前支撑杆为伸缩杆，于所述前支撑杆远离所述支架的一端可拆卸连接有可伸入地面的前固定脚。

进一步的，所述后部支撑单元包括与所述支架后端端部转动连接的后安装座，于所述后安装座上连接有可沿支架的宽度张合角度的两后支撑杆。

进一步的，所述后支撑杆为伸缩杆，于所述后支撑杆远离所述支架的一端可拆卸连接有可伸入地面的后固定脚。

进一步的，于所述后安装座设有长度可调的调节杆，所述调节杆的两端分别与支架和后安装座铰接。

进一步的，于所述支架前端的煤壁上勾挂有煤粉收集箱，所述煤粉收集箱与所述支架滑动连接并具有在外力驱动下沿支架的长度方向的运动，所述钻杆由其与所述钻机连接处经所述煤粉收集箱钻入煤壁。

进一步的，所述支架包括若干孔板相互组装构成的框架式结构。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：所述支架通过前部支撑单元和后部支撑单元支撑于所需施工的位置，前部支撑单元和后部支撑单元支撑角度可调，用于使安装在钻机的钻进角度及高度以满足不同地段的施工要求，且由于前后支撑均具有可折叠的特性，方便拆装、易于搬运及架设施工，且本发明通过后部支撑单元与支架的紧固，可防止钻进过程中因推进力的反作用力而导致钻机后移现象的发生；由于钻进工况的不同，采用钻杆的长度可加长，根据需求，若干钻杆沿所述支架的长度方向首尾连接，且连接后的两相邻钻杆上的螺旋叶片相互拼接并连续，这样使得连接后的钻杆处于连续状态，避免钻杆间螺旋叶片的间断而影响排屑和钻进效率；综上可知，本发明具有根据不同地段的施工要求，调整钻进适当角度和高度，且有效防止打钻过程中因推进力的反作用力而导致钻机后移的特点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1另一角度的结构示意图；

图3为本发明实施例局部后部支撑单元与支架连接的结构示意图；

图4为本发明实施例后部支撑单元远离支架部分的结构示意图；

图5为图4另一角度的结构示意图；

图6为本发明实施例前部支撑单元的结构示意图；

图7为本发明实施例煤粉收集箱的结构示意图；

图8为本发明实施例钻杆的结构示意图。

标注部件：1-支架，2-钻机，3-钻杆，301-钻杆本体，302-螺旋叶片，303-连接套，304-插槽，305-插孔，4-钻头，5-煤粉收集箱，501-上箱体，502-下箱体，503-钩挂杆，504-套管，505-定位螺栓，507-孔道，508-排出管，6-导杆，7-滑块，8-后部支撑单元，801-第一连接耳，802-安装板，803-后第一支撑杆，804-铰接螺杆，805-定位螺杆，806-定位孔，807-调节杆，808-后第二支撑杆，809-后束紧件，810-第一束紧耳，811-后束紧操作杆，812-后支撑盘，813-安装耳，814-螺纹孔，815-支撑螺杆，816-后固定脚，9-前部支撑单元，901-前安装座，902-连接板，903-弧形孔，904-前第一支撑杆，905-第二连接耳，906-前第二支撑杆，907-前束紧件，908-第二束紧耳，909-前束紧操作杆，910-前支撑盘，911-前固定脚，10-安装杆，1001-调节孔，11-驱动气缸。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种钻屑法专项钻机，如图1、图2所示，包括支架1、钻机2、钻杆3、前部支撑单元9及后部支撑单元8。其中，钻机2通过安装在支架1上的驱动气缸11滑动连接在支架1上，且钻机2在驱动气缸11的驱动下可沿支架1的长度方向滑动，钻杆3安装在钻机2上，钻杆3上安装有钻头4，钻杆3随钻机2沿支架1滑动而逐渐钻进。由于钻进工况的不同，采用钻杆3的长度可加长，根据需求，两个及以上的钻杆3沿支架1的长度方向首尾连接，且连接后的两个相邻钻杆3上的螺旋叶片302相互拼接并连续，这样使得连接后的钻杆3处于连续状态，避免钻杆3间螺旋叶片302的间断而影响排屑和钻进效率。前部支撑单元9和后部支撑单元8与地段的表面固定，且二者的支撑角度均可调，且二者分别连接在支架1的长度方向的两端并可以折叠，方便拆装、易于搬运及架设施工。本发明的优点在于：根据不同地段的施工要求，通过调节前部支撑单元9和后部支撑单元8而实现调整钻机2钻进适当角度和高度，且后部支撑单元8可拆卸固定在支架1长度方向的不同位置，有效地防止了打钻过程中因推进力的反作用力而导致钻机2后移。其中，在支架1上沿支架1的长度方向安装有由其一端延伸另一端的导杆6，导杆6为两个，分别安装在支架1上端的两侧，钻机2的下端分别安装有与各个导杆6一一滑动连接的滑块7，这样即可实现钻机2在导杆6上滑动。

本发明钻杆3优选的实施例为，如图8所示，钻杆3包括钻杆本体301和螺旋叶片302，其中，钻杆本体301为中空的且横截面为正多边形的杆状结构，螺旋叶片302构造在钻杆本体301外表面上并沿钻杆本体301的长度方向螺旋延伸。螺旋叶片302的螺距为l,l=70mm，在钻杆本体301远离钻机2的一端端部处开有插槽304。钻杆本体301的抗弯曲程度优于无缝钢管，具有成孔垂直度好的优点。螺旋叶片302与钻杆本体301的多条棱边之间形成特殊排屑空间，特定的螺距及螺旋升角设计，更利于排屑，降低打钻阻力，工作效率高，大大提高了排屑速度，容易实现更优的钻削作业。且由于插槽304的设计便于钻头4通过插槽304装配于钻杆本体301上，且由于钻杆本体301为中空的，和插槽304构成与外界连通的通道，便于为钻杆本体301内部通入冷却介质，以实现钻杆本体301在钻进的过程中的降温。本实施例为了提高钻杆本体301的强度，钻杆本体301优选的实施例为，钻杆本体301所采用的材料为dz50、r780或r780。同时为了使钻杆本体301棱边与螺旋叶片302之间形成特殊排屑空间排屑能力增强，钻杆本体301的横截面为正六边形，且钻杆本体301的两个相对面的距离为φ，φ=19mm或22mm，螺旋叶片302采用梯形带钢沿钻杆本体301的长度方向螺旋延伸而成。本实施例为了实现钻杆3之间的连接，以增长钻进深度，且同时实现钻杆本体301与钻机2的装配，钻杆本体301一个优选的实施方式为，在钻杆本体301靠近钻机2的轴向一端构造有连接套303，其中，连接套303与钻杆本体301的轴线重合，且螺旋叶片302由钻杆本体301外表面螺旋延伸至连接套303远离钻杆本体301的一端；两个相邻钻杆本体301优选的连接方式为，其中一个钻杆本体301远离其连接套303的一端插装在另一钻杆本体301的连接套303内，并通过定位销固定。且连接后的两钻杆本体301上的螺旋叶片302相互拼接并连续，这样提高了钻杆本体301之间的连续性，使得排屑连续，而不会发生碎屑导出中断或堵塞于两个钻杆本体301之间现象，极大地提高了钻削效率，且有利于实现较大的钻深。钻杆本体301与连接套303具体的连接方式为，在连接套303上沿其周向均匀地开有多个插孔305，每个插孔305沿连接套303的径向贯穿连接套303，插槽304位于钻杆本体301远离连接套303的一端，当两个相邻的钻杆本体301处于插接工位时，插槽304与其中之一插孔305对齐，且定位销插入对齐的二者之内。且连接套303与钻机2的连接亦是通过连接套303插装在钻机2上的相适配的插头上，并通过定位销将钻杆本体301固定在插头上。本实施例为了便于钻杆本体301之间和钻杆本体301与钻机2之间的拆卸、安装及提高抗拉强度，并减少钻杆3丢失情况的发生，插孔305为d字形孔，插槽304为与插孔305相对应的d字形槽，定位销适配于对齐的插孔305和插槽304，且定位销的径向截面为d字形。现有螺旋钻杆3均采用无缝管作为钻杆3体，一端进行冲方加工，作为连接部，另一端在无缝管中插入四方杆作为连接杆，其与本实施例钻杆本体301相比，无缝管强度低，螺旋叶片302易弯曲，且由于尺寸限制，四方杆抗扭能力差，多次使用后易发生断裂。本实施例为了提高连接套303与钻杆本体301连接后的抗扭矩强度，连接套303具有与钻杆本体301相适配的正多边形装配腔，由于六面体的连接方式，抗扭能力增大，频繁使用也不易发生断裂。本实施例具体的操作过程为：首先，根据钻进的深度，选择适当数量的钻杆本体301，并将这些钻杆本体301依次首尾相接，且确保相邻的钻杆本体301的非连接套303的一端插装在另一钻杆本体301的连接套303内，同时保证插槽304与相对应的插孔305对齐，并通过定位销将二者连接，如此操作，使上述钻杆本体301依次组装，且组装后的这些钻杆3的螺旋叶片302为连续的且没有错位，以保证螺旋叶片302的连续性，进而使其在钻进的过程中便于排屑；然后，将位于端部的连接套303装配在钻机2的插头上并通过定位销固定连接，将位于另一端的钻杆本体301通过插槽304与钻头4连接；之后，可进行钻进作业，当钻进过程中钻杆本体301温度较高时，通过向钻杆本体301内注入冷却介质实现降温，组装后钻杆本体301之间通过中空部位连通，以实现整体的降温；当钻进作业结束后，进行钻杆本体301之间的拆卸作业，具体步骤为上述组装步骤的反向操作，在此不做赘述。

本发明前部支撑单元9优选的实施例为，如图6所示，前部支撑单元9包括分别设置在支架1前端端部两侧的两个前支撑杆，两个前支撑杆分别通过安装在支架1上的前安装座901连接实现与支架1的连接，每个前支撑杆的一端转动连接在相对应的前安装座901上，用以实现前支撑杆沿支架1长度方向开合角度的调节，以使支架1达到最佳的支撑角度，以调节不同地段安装在支架1上钻机2的角度。其中，前支撑杆为伸缩杆，用于调节不同地段安装在支架1上钻机2的高度，其具体的结构为：前支撑杆靠近支架1的一端焊接有第二连接耳905,第二连接耳905通过两个螺栓连接在连接板902上，连接板902与前安装座901通过长螺杆连接，在连接板902上开有弧形孔903,弧形孔903具有向下弯曲的弧度，其中一个螺栓作为铰接点，另一个螺栓穿过弧形孔903连接连接板902和第二连接耳905,通过分别旋松两个螺栓，操作前支撑杆沿弧形孔903转动而实现支架1前端角度的调节。前支撑杆伸缩功能的实施方式为：前支撑杆包括与第二连接耳905固定连接的前第一支撑杆904和套装在前第一支撑杆904内的前第二支撑杆906，且在前第一支撑杆904与前第二支撑杆906套接处套装有轴向一端具有竖向豁口的具有弹性的前束紧件907，在竖向豁口未贯穿前束紧件907的一端沿前束紧件907的周向连通有横向豁口，这两个豁口使前束紧件907形成两个相互靠近的自由端，在这两个自由端上分别构造有一个第二束紧耳908，两个第二束紧耳908通过前束紧操作杆909螺纹连接在一起，手动旋动前束紧操作杆909实现两个第二束紧耳908带动相对应的自由端相互靠近或远离，实现前第一支撑杆904与前第二支撑杆906之间的锁定，或前第一支撑杆904与前第二支撑杆906之间锁定的解除而实现调节前支撑杆的长度。综上可知，通过沿弧形孔903转动而实现前支撑杆角度的调整，通过调整前第一支撑杆904与前第二支撑杆906的相对套接长度而实现支撑支架1高度的变化。本实施例为了使前支撑杆与其接触面固定稳固，在前第二支撑杆906远离支架1的一端可拆卸连接有可伸入地面的前固定脚911，在前固定脚911与前第二支撑杆906之间固定安装有前支撑盘910,前支撑盘910设置的作用是前固定脚911伸入地面预定深度后对前第二支撑杆906继续伸入地面的阻挡。

本实施例后部支撑单元8优选的实施例为，如图3-5所示，后部支撑单元8包括与支架1后端端部转动连接的后安装座，在后安装座上连接有可沿支架1宽度方向张合而变换角度的两后支撑杆。具体的实施结构为：在支架1的底端安装有沿支架1的长度方向由支架1的一端延伸至支架1另一端的安装杆10，在安装杆10上沿其的长度方向均匀地开有多个调节孔1001；后安装座包括夹持在安装杆10上的第一连接耳801，第一连接耳801通过穿过相对应的调节孔1001的螺栓与安装杆连接，在第一连接耳801远离支架1的一端焊接有两个前后平行设置的安装板802，两个安装板802之间形成有安装空间，两个后支撑杆的一端分别伸入该安装空间内，每个后支撑杆伸入安装空间的端部分别通过一个铰接螺杆804与两个安装板802转动连接，且后支撑杆通过贯穿两个安装板802的定位螺杆805实现后支撑杆沿支架1宽度方向开合的固定，在各个安装板802上沿后支撑杆转动的轨迹上分别开有多个定位孔806，且开在两个安装板802上定位孔806一一对应，后支撑杆可通过定位螺杆805分别锁紧在各个相对齐的定位孔806处，以实现支架1后部支撑的稳定性。本实施例为了防止第一连接耳801在支架1所受的外力作用下沿所连接的调节孔1001转动，在后安装座设置有长度可调的调节杆807，调节杆807的两端分别与支架1上的安装杆10和后安装座铰接，且调节杆807可伸缩，调节杆807与安装杆10通过贯穿相对应位置的调节孔1001连接在一起，通过调节杆807连接安装杆10上不同位置的调节孔1001，实现后部支撑单元8沿支架1长度方向开合角度的改变，以实现支架1上钻机2角度的调节，且调节杆807还起到支撑后安装座的作用。本实施例后支撑杆优选的方式是伸缩杆，后支撑杆包括与后安装座连接的后第一支撑杆803,后第一支撑杆803的另一端套装有后第二支撑杆808，在后第一支撑杆803与后第二支撑杆808的套装处套装有具有弹性的后束紧件809，其中，后束紧件809的结构与前束紧件907相同，后束紧件809的轴向一端具有竖向豁口，在竖向豁口未贯穿后束紧件809的一端沿后束紧件809的周向连通有横向豁口，这两个豁口使后束紧件809形成两个相互靠近的自由端，在这两个自由端上分别构造有一个第一束紧耳810，两个第一束紧耳810通过后束紧操作杆811螺纹连接在一起，手动旋动后束紧操作杆811实现两个第一束紧耳810带动相对应的自由端相互靠近或远离，实现后第一支撑杆803与后第二支撑杆808之间的锁定，或后第一支撑杆803与后第二支撑杆808之间锁定的解除而实现调节后支撑杆的长度。本实施例为了实现后支撑杆与地面的固定，在后第二支撑杆808远离支架1的一端可拆卸连接有可伸入地面的后固定脚，其具体的安装方式为：后第二支撑杆808远离支架1的一端设置有后支撑盘812,在后支撑盘812上构造有安装耳813,后第二支撑杆808通过安装耳813实现与后支撑盘812铰接，在后支撑盘812上沿后支撑盘812的周向间隔安装有后固定脚816，且在后支撑盘812上沿后支撑盘812的周向间隔开有多个螺纹孔814，后支撑盘812的作用与前支撑盘910的作用相同，根据后支撑盘812的受力点的不同，在后支撑盘812的集中受力点的另一端通过穿过该处的支撑螺杆815实现与地面的固定，以避免后支撑盘812在受力不均的情况下带动后支撑杆移动，造成钻孔位置发生变化，或钻杆3损坏、人员受伤等事故的发生。

本发明为了实现样品的收集以便后序的分析测验，在支架1前端的煤壁上勾挂有煤粉收集箱5，煤粉收集箱5的前端端面上安装有钩挂杆503，钩挂杆503钩挂在煤壁上，如图1、图2及图7所示，煤粉收集箱5为分体式结构，包括相互扣合在一起的上箱体501和下箱体502，在相互扣合的上箱体501和下箱体502整体的前后端壁上形成有孔道507，在煤粉收集箱5远离钻机2的一端的孔道507上插装有套管504，在套管504上靠近煤粉收集箱5处沿套管504的周向均匀地螺纹连接有定位螺栓505，钻杆3由孔道507伸入煤粉收集箱5并由套管504伸至煤壁内，煤粉通过套管504进入煤粉收集箱5内，为了便于煤粉收集箱5内煤粉的取出，在下箱体502的下端连通有排出管508，排出管508下挂有收集袋，打开排出管508即可将煤粉排出至挂在排出管508上的收集袋中。下箱体502与支架1上的导杆6滑动连接，在外力驱动下煤粉收集箱5沿支架1的长度方向的运动，使煤粉收集箱5保持与煤壁紧贴，以便于煤粉样品的收集。

本实施例支架1采用焊接的形式，在保证钻机2打钻强度的同时又降低了重量，便于移动，支架1为多个孔板相互组装焊接构成的框架式结构。

本发明还公开的一种智能检测系统，在与钻机2相连接的滑块7上安装有位移传感器、在钻机2与钻杆3连接的接头处安装有转速转矩传感器、在钻机2的高压气体接头处安装有气压传感器、在煤粉收集箱5上安装有重量传感器及在驱动气缸11与驱动端相对的一端（固定端）安装有顶力传感器，且该端（固定端）与支架1固定，各个传感器均连接在plc上。控制系统通过编程，可根据各个传感器采集的参数判断当前的打钻深度，可以自动对每米排出的煤粉进行收集称重，并记录。该系统可实时监测钻进过程中出现的卡钻、吸钻、顶钻、异响和孔内冲击等动力现象，并进行记录保存。实现钻、采、录智能化，一体化。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。