一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机及其使用方法

本发明涉及钻机技术领域，具体为一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机及其使用方法。

背景技术：

随着我国煤炭的进一步开采，煤层薄、赋存深等特点日益明显，加之我国煤炭资源分布地域差异性，导致瓦斯抽排问题日益突出，瓦斯抽放钻机主要用于煤矿井下钻瓦斯抽排放孔、防突卸压孔、煤层注水孔等井下用孔，目前，应用于中小截面瓦斯抽放坑道的全液压钻机主要由泵站、主机、立柱框架和操纵台等四大部分组成。

当前的钻机在工作时，由于钻杆的较长，在钻孔期间容易与煤层墙面摩擦产生的晃动扭曲下跑偏，从而导致钻杆位置偏移，使得钻出的孔径过大，无法达到原有的指定目标需求，并在钻杆输出端面工作时，由于输出面的侧面力较强，使输出面相反的侧面受力不均匀，很容易在钻孔期间使装置整体摇晃，增大钻孔出现的误差，进一步降低钻孔的精度和效率；在装置使用时，往往需要根据钻孔的高度和角度进行调节，然而高度调节时需要将钻机结构整体抬升，在抬升期间容易偏移原有的钻孔角度，而角度在煤矿内的狭隘处不便于进行全方位的调整，增加装置高度升降和角度调节的操作难度，减少装置的实用性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的相关问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括机体，所述机体内部的中间位置处设有剪叉式升降机构，所述机体内部靠近剪叉式升降机构的两侧设有导套，两组所述导套的内侧套设有相互适配的套柱，所述剪叉式升降机构的顶部设有安装槽，且安装槽与套柱相互连接，所述安装槽内部一侧的底部设有伺服电机a，所述安装槽内部的中间位置处套设有旋转柱，所述旋转柱的外侧设有齿盘，所述伺服电机a的输出端设有与齿盘相互啮合的齿轮，所述旋转柱的顶部设有钻机头，所述钻机头的输出端设有钻杆，所述钻机头一侧的底部设有连接板，一组所述套柱一侧的顶部设有安装板，所述钻机头一侧的中间位置处设有定位平衡组件，所述机体一侧的中间位置处设有导向槽，所述安装板顶部的一侧设有弧形滑槽，所述弧形滑槽的内侧设有滑轮，所述连接板的一侧设有固定台，且固定台与滑轮相互连接，所述固定台的顶部设有与钻杆相互适配的轴承座，所述连接板顶部一侧的两端设有夹持定位组件，所述机体正面一端的顶部设有控制面板，所述控制面板通过导线分别与剪叉式升降机构、伺服电机a和钻机头电连接。

优选的，所述定位平衡组件一侧的中间位置处设有安装座，所述安装座的顶部设有平衡重力块，所述安装座的底部设有弧形磁吸槽，一组所述套柱一侧的顶部设有固定板，所述固定板的顶部设有固定架，所述固定架的底部设有伺服电机b，所述伺服电机b的输出端设有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧设有相互适配的内螺纹套管，所述内螺纹套管的顶部设有与弧形磁吸槽异性相吸的磁吸块，所述控制面板通过导线与伺服电机b电连接。

优选的，所述夹持定位组件顶部一侧的两端设有安装架，两组所述安装架相互靠近的一端设有环形滑槽，所述环形滑槽的内侧设有四组相互配合的滑块，两组所述滑块相互靠近的一端设有铰接座，两组所述铰接座的顶部和底部铰接有与钻杆相互适配的弧形夹持板，四组所述滑块相互远离的一侧设有外齿环，一组所述滑块的底部和另一组所述滑块的顶部设有内螺纹固定座，两组所述内螺纹固定座内部的两侧套设有与弧形夹持板相互配合的固定螺栓，所述连接板内部的一侧设有电动推杆，所述电动推杆的输出端设有与外齿环相互啮合的限位齿板，所述控制面板通过导线与电动推杆电连接。

优选的，所述导向槽的内侧对称设有相互配合的导向块，且导向块的顶部铰接有铰接板，所述安装板底部的一侧设有与铰接板相互铰接的铰接块。

优选的，所述安装槽内部顶部的边缘处设有环形滑轨，且环形滑轨的内侧对称设有导向滑块，所述旋转柱外侧的顶部设有与导向滑块相互连接的连接盘。

优选的，所述安装板顶部靠近弧形滑槽的边缘处设有角度尺，且角度尺与固定台相互对应。

优选的，所述固定架顶部的中间位置处设有限位套，且限位套与内螺纹套管相互适配，所述内螺纹套管与螺纹杆呈螺纹结构相互配合。

优选的，所述环形滑槽两端的中间位置处设有与安装架相互连接的橡胶缓冲垫，所述环形滑槽的底部开设有通槽，且通槽与限位齿板相互对应，所述限位齿板的底部铰接有导向杆杆，所述连接板顶部靠近电动推杆的两端设有导槽，且导槽的内侧设有与导向杆相互铰接的导块。

优选的，两组所述弧形夹持板顶部相互靠近的一侧与两组弧形夹持板底部相互靠近的一侧皆设有定位卡孔，且定位卡孔与固定螺栓相互配合。

一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机的使用方法，使用步骤如下：

步骤一；当装置使用时，通过控制面板分别启动剪叉式升降机构、伺服电机a、电动推杆、钻机头和伺服电机b，通过伺服电机a的启动带动齿轮旋转，并配合齿轮与齿盘的啮合带动旋转柱和钻机头转动，利用钻机头和连接板的旋转促使固定台带动滑轮在弧形滑槽限位导向移动，即可在弧形滑槽的弧形范围下进行角度调节，使装置将钻杆对准需要钻孔的方位；

步骤二；通过剪叉式升降机构的启动可带动安装槽整体在套柱和导套的伸缩导向下高度上升，使装置根据需要的高度进行调节，并利用钻机头的启动带动钻杆旋转，即可对钻杆相对的壁面钻孔，期间利用轴承座的限位以及弧形夹持板的夹持贴合，促使弧形夹持板在固定螺栓的螺纹固定下锁死，让钻杆旋转的同时带动弧形夹持板和铰接座及滑块在环形滑槽的环形导向下旋转移动，让钻杆钻孔工作得到了定向工作；

步骤三；当钻杆钻孔工作期间，可通过伺服电机b的启动带动螺纹杆转动，促使内螺纹套管在螺纹杆的旋转下上升，使内螺纹套管带动磁吸块与弧形磁吸槽顶压并异性相吸固定，并利用弧形磁吸槽的弧形结构，促使钻机头角度调节期间跟随弧形磁吸槽的弧形配合始终与磁吸块相互对应，提供装置侧面的支撑力和平衡效果；

步骤四；当钻杆停止工作时，可启动电动推杆带动限位齿板上升，促使限位齿板与外齿环相互啮合，这样在限位齿板与外齿环的限位效果下，使滑块无法移动，进而对钻杆起到限位抱死效果，此时便可对钻杆进行维护检修工作。

与现有技术相比，本发明提供了一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机，具备以下有益效果：

1、本发明通过夹持定位组件的相互配合，促使钻杆受到四组弧形夹持板的辅助贴合形成固定结构，并在钻杆旋转的同时利用弧形夹持板的夹持贴合以及滑块在环形滑槽的旋转导向下，增加钻杆钻孔工作时的定向功能，以防钻杆钻孔产生位置偏移和倾斜，并利用外齿环的安装配合，可根据需求将限位齿板抬升与外齿环相互啮合，即可对滑块和夹持贴合的钻杆进行限位抱死，以防操作人员勿碰控制面板使钻机头启动，增加装置的功能性和维护检修工作的安全性。

2、本发明利用定位平衡组件的相互配合，可以在旋转柱和钻机头角度调节后使用内螺纹套管的抬升带动磁吸块顶压弧形磁吸槽，通过磁吸块和弧形磁吸槽的异性相吸结构以及平衡重力块的安装搭配，促使装置侧面具备了与钻杆输出端面相互适配的适应力，抑制了钻杆输出端受力过高，导致装置侧面产生摇晃和位置倾斜，增加装置工作的稳定性，提高钻孔精度。

3、本发明通过剪叉式升降机构的高度升降以及旋转柱的旋转配合，促使装置可以调整适合的高度，并在弧形滑槽的弧形范围下进行角度调整，增加装置的灵活性和调节的导向性，加强装置钻孔工作的操作效率。

附图说明

图1为本发明的主视剖视图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明图1的a处放大图；

图4为本发明的夹持定位组件结构侧视示意图；

图5为本发明的安装板俯视图；

图6为本发明的导向槽侧视剖视图；

图7为本发明的内螺纹套管立体图。

图中：1、机体；2、导套；3、套柱；4、剪叉式升降机构；5、安装槽；6、伺服电机a；7、安装板；8、导向槽；9、弧形滑槽；10、滑轮；11、固定台；12、钻杆；13、轴承座；14、环形滑槽；141、外齿环；142、弧形夹持板；143、铰接座；144、滑块；145、电动推杆；146、限位齿板；147、内螺纹固定座；148、固定螺栓；149、安装架；15、连接板；16、齿轮；17、钻机头；18、旋转柱；19、齿盘；20、平衡重力块；21、安装座；211、固定板；212、伺服电机b；213、螺纹杆；214、固定架；215、内螺纹套管；216、磁吸块；217、弧形磁吸槽；22、控制面板。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机，包括机体1，机体1内部的中间位置处设有剪叉式升降机构4，机体1内部靠近剪叉式升降机构4的两侧设有导套2，两组导套2的内侧套设有相互适配的套柱3，剪叉式升降机构4的顶部设有安装槽5，且安装槽5与套柱3相互连接，安装槽5内部一侧的底部设有伺服电机a6，安装槽5内部的中间位置处套设有旋转柱18，旋转柱18的外侧设有齿盘19，伺服电机a6的输出端设有与齿盘19相互啮合的齿轮16，旋转柱18的顶部设有钻机头17，钻机头17的输出端设有钻杆12，钻机头17一侧的底部设有连接板15，一组套柱3一侧的顶部设有安装板7，钻机头17一侧的中间位置处设有定位平衡组件，机体1一侧的中间位置处设有导向槽8，安装板7顶部的一侧设有弧形滑槽9，弧形滑槽9的内侧设有滑轮10，连接板15的一侧设有固定台11，且固定台11与滑轮10相互连接，固定台11的顶部设有与钻杆12相互适配的轴承座13，连接板15顶部一侧的两端设有夹持定位组件，机体1正面一端的顶部设有控制面板22，控制面板22通过导线分别与剪叉式升降机构4、伺服电机a6和钻机头17电连接。

作为本实施例的优选方案：定位平衡组件一侧的中间位置处设有安装座21，安装座21的顶部设有平衡重力块20，安装座21的底部设有弧形磁吸槽217，一组套柱3一侧的顶部设有固定板211，固定板211的顶部设有固定架214，固定架214的底部设有伺服电机b212，伺服电机b212的输出端设有螺纹杆213，螺纹杆213的外侧设有相互适配的内螺纹套管215，内螺纹套管215的顶部设有与弧形磁吸槽217异性相吸的磁吸块216，控制面板22通过导线与伺服电机b212电连接。

作为本实施例的优选方案：夹持定位组件顶部一侧的两端设有安装架149，两组安装架149相互靠近的一端设有环形滑槽14，环形滑槽14的内侧设有四组相互配合的滑块144，两组滑块144相互靠近的一端设有铰接座143，两组铰接座143的顶部和底部铰接有与钻杆12相互适配的弧形夹持板142，四组滑块144相互远离的一侧设有外齿环141，一组滑块144的底部和另一组滑块144的顶部设有内螺纹固定座147，两组内螺纹固定座147内部的两侧套设有与弧形夹持板142相互配合的固定螺栓148，连接板15内部的一侧设有电动推杆145，电动推杆145的输出端设有与外齿环141相互啮合的限位齿板146，控制面板22通过导线与电动推杆145电连接。

实施例二

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机，包括机体1，机体1内部的中间位置处设有剪叉式升降机构4，机体1内部靠近剪叉式升降机构4的两侧设有导套2，两组导套2的内侧套设有相互适配的套柱3，剪叉式升降机构4的顶部设有安装槽5，且安装槽5与套柱3相互连接，安装槽5内部一侧的底部设有伺服电机a6，安装槽5内部的中间位置处套设有旋转柱18，旋转柱18的外侧设有齿盘19，伺服电机a6的输出端设有与齿盘19相互啮合的齿轮16，旋转柱18的顶部设有钻机头17，钻机头17的输出端设有钻杆12，钻机头17一侧的底部设有连接板15，一组套柱3一侧的顶部设有安装板7，钻机头17一侧的中间位置处设有定位平衡组件，机体1一侧的中间位置处设有导向槽8，安装板7顶部的一侧设有弧形滑槽9，弧形滑槽9的内侧设有滑轮10，连接板15的一侧设有固定台11，且固定台11与滑轮10相互连接，固定台11的顶部设有与钻杆12相互适配的轴承座13，连接板15顶部一侧的两端设有夹持定位组件，机体1正面一端的顶部设有控制面板22，控制面板22通过导线分别与剪叉式升降机构4、伺服电机a6和钻机头17电连接。

作为本实施例的优选方案：定位平衡组件一侧的中间位置处设有安装座21，安装座21的顶部设有平衡重力块20，安装座21的底部设有弧形磁吸槽217，一组套柱3一侧的顶部设有固定板211，固定板211的顶部设有固定架214，固定架214的底部设有伺服电机b212，伺服电机b212的输出端设有螺纹杆213，螺纹杆213的外侧设有相互适配的内螺纹套管215，内螺纹套管215的顶部设有与弧形磁吸槽217异性相吸的磁吸块216，控制面板22通过导线与伺服电机b212电连接。

作为本实施例的优选方案：夹持定位组件顶部一侧的两端设有安装架149，两组安装架149相互靠近的一端设有环形滑槽14，环形滑槽14的内侧设有四组相互配合的滑块144，两组滑块144相互靠近的一端设有铰接座143，两组铰接座143的顶部和底部铰接有与钻杆12相互适配的弧形夹持板142，四组滑块144相互远离的一侧设有外齿环141，一组滑块144的底部和另一组滑块144的顶部设有内螺纹固定座147，两组内螺纹固定座147内部的两侧套设有与弧形夹持板142相互配合的固定螺栓148，连接板15内部的一侧设有电动推杆145，电动推杆145的输出端设有与外齿环141相互啮合的限位齿板146，控制面板22通过导线与电动推杆145电连接。

作为本实施例的优选方案：导向槽8的内侧对称设有相互配合的导向块，且导向块的顶部铰接有铰接板，安装板7底部的一侧设有与铰接板相互铰接的铰接块，提高剪叉式升降机构4运作的辅助升降效果，加强装置的稳定性。

作为本实施例的优选方案：安装槽5内部顶部的边缘处设有环形滑轨，且环形滑轨的内侧对称设有导向滑块，旋转柱18外侧的顶部设有与导向滑块相互连接的连接盘，提高部件角度调节的导向性。

作为本实施例的优选方案：安装板7顶部靠近弧形滑槽9的边缘处设有角度尺，且角度尺与固定台11相互对应，便于装置角度调节时进行观测，方便操作人员精确的对需求的角度进行微调。

作为本实施例的优选方案：固定架214顶部的中间位置处设有限位套，且限位套与内螺纹套管215相互适配，内螺纹套管215与螺纹杆213呈螺纹结构相互配合，促使内螺纹套管215可以在限位套的配合下升降滑动。

作为本实施例的优选方案：环形滑槽14两端的中间位置处设有与安装架149相互连接的橡胶缓冲垫，环形滑槽14的底部开设有通槽，且通槽与限位齿板146相互对应，限位齿板146的底部铰接有导向杆杆，连接板15顶部靠近电动推杆145的两端设有导槽，且导槽的内侧设有与导向杆相互铰接的导块，提高限位齿板146升降的定位效果，提供部件抱死后的咬合力。

作为本实施例的优选方案：两组弧形夹持板142顶部相互靠近的一侧与两组弧形夹持板142底部相互靠近的一侧皆设有定位卡孔，且定位卡孔与固定螺栓148相互配合，便于固定螺栓148对定位卡孔的弧形夹持板142施压下降，做到一劳永逸的弧形夹持板142与钻杆12的夹持固定成效。

一种可调节升降式煤矿钻孔用定向钻机的使用方法，使用步骤如下：

步骤一；当装置使用时，通过控制面板22分别启动剪叉式升降机构4、伺服电机a6、电动推杆145、钻机头17和伺服电机b212，通过伺服电机a6的启动带动齿轮16旋转，并配合齿轮16与齿盘19的啮合带动旋转柱18和钻机头17转动，利用钻机头17和连接板15的旋转促使固定台11带动滑轮10在弧形滑槽9限位导向移动，即可在弧形滑槽9的弧形范围下进行角度调节，使装置将钻杆12对准需要钻孔的方位；

步骤二；通过剪叉式升降机构4的启动可带动安装槽5整体在套柱3和导套2的伸缩导向下高度上升，使装置根据需要的高度进行调节，并利用钻机头17的启动带动钻杆12旋转，即可对钻杆12相对的壁面钻孔，期间利用轴承座13的限位以及弧形夹持板142的夹持贴合，促使弧形夹持板142在固定螺栓148的螺纹固定下锁死，让钻杆12旋转的同时带动弧形夹持板142和铰接座143及滑块144在环形滑槽14的环形导向下旋转移动，让钻杆12钻孔工作得到了定向工作；

步骤三；当钻杆12钻孔工作期间，可通过伺服电机b212的启动带动螺纹杆213转动，促使内螺纹套管215在螺纹杆213的旋转下上升，使内螺纹套管215带动磁吸块216与弧形磁吸槽217顶压并异性相吸固定，并利用弧形磁吸槽217的弧形结构，促使钻机头17角度调节期间跟随弧形磁吸槽217的弧形配合始终与磁吸块216相互对应，提供装置侧面的支撑力和平衡效果；

步骤四；当钻杆12停止工作时，可启动电动推杆145带动限位齿板146上升，促使限位齿板146与外齿环141相互啮合，这样在限位齿板146与外齿环141的限位效果下，使滑块144无法移动，进而对钻杆12起到限位抱死效果，此时便可对钻杆12进行维护检修工作。

综上所述：该装置利用夹持定位组件的相互配合，促使钻杆12受到轴承座13和四组弧形夹持板142的共同限位，有效的对钻杆12钻孔工作施加的定位效果和稳定性，并配合定位平衡组件的加持下，使装置整体受力均匀，提高装置工作期间的稳定性，利用高度调节和角度调节结构的相互配合，促使装置的钻孔工作更加灵活方便，增强装置的实用性。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。