一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備制造方法
【專利摘要】一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，由鉆具和鉆機組成，所述的鉆機由行走機構、控制鉆具轉動的動力輸出裝置、進給機構、夾持機構以及操作控制臺組成，行走機構上設有驅動鉆具水平移動的進給機構，進給機構上設有動力輸出裝置和夾持機構，鉆具通過夾持機構與動力輸出裝置連接驅動鉆具鉆孔。通過此種鉆孔裝備可以在同一煤層中鉆入直徑超過150毫米長度大于50米的大孔，瓦斯抽放效率提高，且無需掘進底抽巷，煤礦開采成本降低。
【專利說明】一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及到煤炭開采領域用的鉆孔設備，具體的說是一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備。
【背景技術】
[0002]地質層中存在有壓力，在煤礦開采時地層中出現(xiàn)挖空現(xiàn)象，造成壓力釋放迅速，表現(xiàn)為沖擊地壓。沖擊地壓又稱巖爆是聚積在礦井和采場周圍煤巖體中的能量突然釋放，在井巷發(fā)生爆炸性事故，產(chǎn)生的動力將煤巖拋向巷道，同時發(fā)出強烈聲響，造成煤巖體振動和煤巖體破壞，支架與設備損壞，人員傷亡，部分巷道跨落破壞等。沖擊地壓除了破壞巷道、支架和設備外還會引發(fā)其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸、火災以及水災，干擾通風系統(tǒng)，嚴重時會造成地面震動和建筑物破壞等。因此，沖擊地壓是煤礦重大災害之一。目前解決沖擊地壓的方法有:(1)振動爆破。(2)煤層注水。(3)鉆孔卸壓。(4)定向裂縫。振動爆破會帶來其它災害，煤層注水會使巷道內(nèi)作業(yè)環(huán)境變得更惡劣，定向裂縫施工難度大，鉆孔卸壓為比較適合煤礦井下的環(huán)境，但現(xiàn)在所用鉆機鉆大直徑的孔時效率極其低下，鉆到20米時無法鉆進，工人勞動強度大，影響煤礦生產(chǎn)效率。
實用新型內(nèi)容
[0003]為解決現(xiàn)有技術中鉆孔裝備無法鉆大直徑的孔和鉆孔效率低的問題，本實用新型提供了一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備。通過此種鉆孔裝備可以在同一煤層中鉆入直徑超過150毫米長度大于50米的大孔，瓦斯抽放效率提高，且無需掘進底抽巷，煤礦開采成本降低。
[0004]本實用新型為解決上述鉆孔時塌孔和壓鉆桿造成無法鉆大孔徑孔的問題，所采用的技術方案為:一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，由鉆具和鉆機組成，所述的鉆機由行走機構、控制鉆具轉動的動力輸出裝置、進給機構、夾持機構以及操作控制臺組成，行走機構上設有驅動鉆具水平移動的進給機構，進給機構上設有動力輸出裝置和夾持機構，鉆具通過夾持機構與動力輸出裝置連接驅動鉆具鉆孔。
[0005]本實用新型所述的鉆孔裝備上還設有支撐固定機構。
[0006]本實用新型所述的進給機構上設有用于帶動動力輸出裝置移動的滑移座。
[0007]本實用新型所述的鉆具由鉆桿和安裝在鉆桿上的鉆頭組成，所述的鉆頭由多層鉆頭沿鉆頭軸線方向串接在一起組成塔式結構，其包括雙翼型硬質合金頭、多個三翼硬質合金剛頭，雙翼型硬質合金頭和多個三翼硬質合金頭依次連接，多個三翼硬質合金頭的旋轉直徑由鉆頭頭端向鉆頭尾端逐漸增大，所述的三翼硬質合金頭由三翼鉆頭體和三枚切割片組合而成，切割片安裝在三翼鉆頭體上。
[0008]本實用新型所述的切割片上設有金剛石保徑。
[0009]本實用新型所述的相臨的兩個三翼硬質合金頭的切割片交錯設置。
[0010]本實用新型所述的鉆頭的底部和鉆桿上均設置有螺旋葉片。[00111 本實用新型所述的鉆桿上套設有排肩管。
[0012]本實用新型所述的排肩管上設有多個排肩孔。
[0013]本實用新型所述的夾持機構包括對稱設置的兩個卡瓦座，以及分別設置在兩個對接設置的卡瓦座座孔內(nèi)用于夾持鉆桿的卡瓦，兩個卡瓦座的兩端分別設有對其施力的主油缸和副油缸，所述的卡瓦座座孔的邊緣設有凹槽，在凹槽內(nèi)設有與有凹槽相匹配的卡板，卡板將卡瓦固定在卡瓦座座孔內(nèi)。
[0014]本實用新型有益效果是:本實用新型通過通達大扭矩高轉速鉆機給煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具提供動力，鉆桿在工作過程中能夠在效進行起排肩，且在螺旋葉片鉆桿體外置排肩筒，可有效進行排肩，能夠抵抗地壓對鉆桿的影響，能夠支撐鉆桿沿直線方向鉆進，保證了煤層大孔徑鉆孔長深孔施工的成功率，大大提高了鉆孔深度和鉆孔效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的鉆頭的結構示意圖；
[0017]圖3為本實用新型的鉆桿的結構示意圖；
[0018]圖4為本實用新型的排肩筒的結構示意圖；
[0019]圖5為本實用新型的夾持機構的結構示意圖；
[0020]圖6為本實用新型的卡瓦座的結構示意圖；
[0021]圖7為本實用新型的卡板的結構示意圖；
[0022]圖中標記為:1、行走機構，2、動力輸出裝置，3、進給機構，4、夾持機構，401、卡瓦座，402、卡瓦，403、主油缸，404、副油缸，405、凹槽，406、卡板，407、前夾持，408、后夾持，409、卡孔凸臺，410、固定凸臺，5、操作控制臺，6、支撐固定機構，601支頂機構，7、滑移座，8、鉆頭，801、雙翼型硬質合金頭，802、三翼硬質合金頭，803、三翼鉆頭體，804、切割片，805、螺旋葉片，806、銷孔，9、鉆桿，901、排肩管，902、排肩孔，903、內(nèi)螺紋，904、外螺紋，905、滑動螺栓，10、金剛石保徑，11、高強螺栓，12旋轉大盤，13、支地機構。
【具體實施方式】
[0023]如圖所示，一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，該鉆孔裝備包括兩大部分，分別為大扭矩高轉速的鉆機和煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具，大扭矩高轉速鉆機由履帶式行走機構、支撐固定機構、進給機構、動力輸出裝置、夾持機構以及操作控制臺等組成。履帶式行走機構能夠使移動鉆機方便快捷，只需控制操作手柄即可實現(xiàn)鉆機的前進，后退和轉彎；支撐固定機構在鉆孔時起到固定鉆機的作用，支撐固定機構內(nèi)設置有油缸，工作時利用油缸伸出頂住頂板巖石和底板巖石，將鉆機穩(wěn)固在頂板與底板之間；進給機構在鉆機工作時向鉆具前進或后退的動力；動力輸出裝置是鉆機的核心，通過它可將液壓能轉化為機械能，為鉆具提供轉矩和轉速；夾持機構用來輔助裝卸鉆機，夾持機構分為前夾持和后夾持，兩才相互配合共同完成裝卸鉆桿；操作控制臺為整機的控制中心，只要扳動閥手柄即可達到所需要的動作。煤層大孔徑鉆孔施工的鉆具分為鉆桿和鉆頭，鉆桿外圓上有順時針纏繞的螺旋葉片，當鉆桿旋轉時，可將煤渣排出，鉆桿一端設置有外六方，一端設置有內(nèi)六方，鉆桿之間通過六方傳遞扭矩；鉆桿上附帶有排肩筒，排肩筒由圓筒形管材制成，排肩筒兩端設置有螺紋，用以鉆桿之間的連接；當鉆桿鉆進時，鉆桿與排肩筒同步前進，在鉆進過程中若有塌孔，其煤肩落在排肩筒內(nèi)，通過螺旋葉片旋轉可將下落的煤肩從排肩孔排出；鉆孔時排肩筒貼近孔壁下方，對鉆桿起到一定的支撐作用，保證鉆頭沿直線前進；排肩筒能夠抵抗地壓，有效防止地壓對鉆桿的影響。排肩筒與鉆桿之間設置有滑動軸承，減小鉆桿與排肩筒之間的摩擦。鉆頭為塔式結構，分為多層，最頂層(最早接觸到煤層)為雙翼形硬質合金，直徑小，承受扭矩大，鉆進速度快且耐用。
[0024]所述的鉆頭為大孔徑鉆頭，其為塔式結構，最頂端為硬質合金煤鉆頭，向下為三翼硬質合金頭，上一層比下一層直徑小50毫米，三翼均勻分布，且上一層三翼與下一層三翼之間相差30度相位角，在鉆頭下端設置有螺旋葉片，保證鉆孔進煤肩能夠順利進入排肩筒。
[0025]所述的鉆頭為塔式結構，分為四層，最頂層鉆孔，其余各層擴孔，有效地避免了鉆頭與煤層的沖擊。最頂層(最早接觸到煤層)為雙翼型硬質合金頭，直徑小，承受扭矩大，鉆進速度快且耐用，雙翼型硬質合金頭上設有兩枚切割片，切割片上設有金剛石保徑。第二層為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質合金頭，三翼硬質合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉直徑大于第一層旋轉直徑，在第一層鉆進后，第二層進行擴孔，第一層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第二層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝；第三層也為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質合金頭，三翼硬質合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉直徑大于第二層旋轉直徑，且三翼分部與第二層相對有相位夾角，便于排肩，第二層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第三層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝；第四層也為經(jīng)特殊工藝處理的三翼硬質合金頭，三翼硬質合金頭上安裝有三枚切割片，切割片上有金剛石保徑，切割片的旋轉直徑大于第三層旋轉直徑，且三翼分部與第三層相對有相位夾角，便于排肩，第三層合金頭的尾端設有圓柱內(nèi)螺紋，第四層的頂端設有圓柱外螺紋，兩者相匹配安裝。第四層的三翼硬質合金頭與鉆頭母體連接，鉆頭母體上設置有螺旋葉片，起到螺旋排肩作用。鉆頭母體的內(nèi)孔為六方孔，鉆頭母體與鉆桿之間采用六方插接式，更換鉆頭方便快捷。
[0026]所述的夾持器機構由兩個卡瓦座相對對接而成，兩個卡瓦座分別連接油缸對其壓緊，并在對接位置組成座孔，在座孔內(nèi)設置卡瓦，通過在兩半卡瓦座前后面上設置兩個槽和多個螺紋孔，將卡板放置于槽內(nèi)，采用多個高強螺栓將卡板固定在卡瓦座上，卡瓦座上設置有圓弧形的卡孔凸臺與卡瓦座的座孔相配合，使卡板的位置固定；前后卡板上設置有四個固定凸臺與卡瓦配合，將卡瓦卡設有座孔內(nèi)，防止卡瓦在座孔內(nèi)產(chǎn)生圓周運動，起到對卡瓦的固定作用。
【權利要求】
1.一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，由鉆具和鉆機組成，其特征在于:所述的鉆機由行走機構(I)、控制鉆具轉動的動力輸出裝置(2)、進給機構(3)、夾持機構(4)以及操作控制臺(5)組成，行走機構(I)上設有驅動鉆具水平移動的進給機構(3)，進給機構(3)上設有動力輸出裝置(2)和夾持機構(4)，鉆具通過夾持機構(4)與動力輸出裝置(2)連接驅動鉆具鉆孔。
2.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的鉆孔裝備上還設有支撐固定機構(6 )。
3.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的進給機構(3)上設有用于帶動動力輸出裝置(2)移動的滑移座(7)。
4.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的鉆具由鉆桿(9)和安裝在鉆桿(9)上的鉆頭(8)組成，所述的鉆頭(8)由多層鉆頭沿鉆頭軸線方向串接在一起組成塔式結構，其包括雙翼型硬質合金頭(801)、多個三翼硬質合金剛頭(802)，雙翼型硬質合金頭(801)和多個三翼硬質合金頭(802)依次連接，多個三翼硬質合金頭(802)的旋轉直徑由鉆頭頭端向鉆頭尾端逐漸增大，所述的三翼硬質合金頭(802)由三翼鉆頭體(803)和三枚切割片(804)組合而成，切割片(804)安裝在三翼鉆頭體(803)上。
5.如權利要求4所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的切割片(804 )上設有金剛石保徑(10 )。
6.如權利要求4所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的相臨的兩個三翼硬質合金頭(802)的切割片(804)交錯設置。
7.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的鉆頭的底部設置有螺旋葉片(805)。
8.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的鉆桿(9)上套設有排肩管(901)。
9.如權利要求8所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的排肩管(901)上設有多個排肩孔(902)。
10.如權利要求1所述的一種煤層大孔徑鉆孔施工的鉆孔裝備，其特征在于:所述的夾持機構(4)包括對稱設置的兩個卡瓦座(401)，以及分別設置在兩個對接設置的卡瓦座(401)座孔內(nèi)用于夾持鉆桿的卡瓦(402)，兩個卡瓦座(401)的兩端分別設有對其施力的主油缸(403)和副油缸(404)，所述的卡瓦座(401)座孔的邊緣設有凹槽(405)，在凹槽(405)內(nèi)設有與有凹槽(405)相匹配的卡板(406)，卡板(406)將卡瓦(402)固定在卡瓦座(401)座孔內(nèi)。
【文檔編號】E21B19/10GK204225762SQ201420708717
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權日:2014年11月24日
【發(fā)明者】武國勝, 黃慶顯, 王民濤, 徐云輝, 栗燕飛 申請人:平頂山市鐵福來機電設備有限公司