專利名稱：一次成井專用鉆機(jī)及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦、金屬等礦山井下用的鉆孔設(shè)備。
背景技術(shù)：
在煤礦井下，需要施工多個(gè)煤倉(cāng)、矸石倉(cāng)、溜煤眼等筒狀硐室，這種硐室的垂直深度一般在10米以上，施工方法有鉆井法、普通爆破法和超深孔一次爆破成井法。與本申請(qǐng)有關(guān)的技術(shù)是超深孔一次爆破成井法(簡(jiǎn)稱超深孔一次成井法)。該方法是按照筒狀硐室斷面大小，把所需要的炮孔由上向下一次鉆通(也可以由下向上一次鉆通)，而后由下向上順序微差爆破，全斷面一次爆破成形。爆破完成后，上部支護(hù)，下部出矸，隨出矸隨支護(hù)。因此，利用超深孔一次成井技術(shù)施工筒狀硐室，相對(duì)于普通爆破法和鉆井法，具有安全、工期短、費(fèi)用低、施工工序簡(jiǎn)單、投入勞動(dòng)力少等優(yōu)點(diǎn)。超深孔一次成井法的主要工序之一是鉆孔，鉆孔的速度和質(zhì)量直接影響一次成井技術(shù)的廣泛推廣。由于沒有超深孔一次成井的專用鉆機(jī)，所以大多使用探水鉆機(jī)。探水鉆機(jī)采用切削式破巖、水力排粉，鉆一個(gè)直徑70mm、長(zhǎng)度IOm的孔需要3 4小時(shí)，每米鉆孔成本在200元以上，鉆孔速度慢、成本高。有的采用地面沖擊式鉆機(jī)，雖然鉆孔速度快、成本低，但由于利用風(fēng)壓排粉，環(huán)境污染嚴(yán)重，不能直接在井下使用；另外地面深孔鉆機(jī)體積大，重量大，井下運(yùn)輸困難，且不適用于巷道小空間作業(yè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決煤礦井下超深孔(也就是大于IOm的孔)一次成井法施工硐室的上述技術(shù)問題，提出了一種適用于井下使用的沖擊旋轉(zhuǎn)式超深孔一次成井法專用鉆機(jī)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一次成井專用鉆機(jī)是由鑿巖機(jī)、固定鑿巖機(jī)的機(jī)架、鑿巖機(jī)操縱系統(tǒng)和排塵系統(tǒng)組成；所述的鑿巖機(jī)選用能同時(shí)提供旋轉(zhuǎn)力矩和沖擊力的鏈條導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，該鑿巖機(jī)采用無閥式配氣機(jī)構(gòu)和高速比回轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)；鉆頭采用直徑70 90mm的沖擊鉆頭，鉆桿采用長(zhǎng)度1 1. 5m的可接長(zhǎng)鉆桿；所述的機(jī)架的構(gòu)造是，它包括用槽鋼加工而成的立式導(dǎo)軌，立式導(dǎo)軌頂部連接有方形水平板，方形水平頂板的四角設(shè)有帶尖腳的單體液壓支柱，立式導(dǎo)軌底部連接有三角水平板，三角水平板的三個(gè)角上設(shè)有尖錐；立式導(dǎo)軌的一端設(shè)有風(fēng)馬達(dá)，風(fēng)馬達(dá)軸上設(shè)有主動(dòng)鏈輪，立式導(dǎo)軌的另一端設(shè)有回頭鏈輪，通過主動(dòng)鏈輪和回頭鏈輪掛上鏈條，鏈條上安裝有固定鑿巖機(jī)的滑座；立式導(dǎo)軌的下端頭還設(shè)有卡釬器；所述的操縱系統(tǒng)包括氣量調(diào)節(jié)閥和壓風(fēng)管路，氣量調(diào)節(jié)閥是在閥體上設(shè)有三路氣道和操作手柄；第一路進(jìn)入鑿巖機(jī)，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩和沖擊力；第二路進(jìn)入風(fēng)馬達(dá)，使鏈條帶動(dòng)鑿巖機(jī)上下移動(dòng)；第三路通過鉆機(jī)軸孔-鉆桿中心孔-鉆頭孔進(jìn)入孔底吹出巖粉；所述的排塵系統(tǒng)主要由捕塵器、旋風(fēng)除塵器、風(fēng)管和水池組成；所述捕塵器是置于鉆孔口的罩體；旋風(fēng)除塵器選用半圓周蝸旋切向進(jìn)入式除塵器；旋風(fēng)除塵器進(jìn)口用風(fēng)管與捕塵器連通、出口用風(fēng)管與水池連通。旋風(fēng)除塵器進(jìn)行一級(jí)粗除塵和提供負(fù)壓，細(xì)塵送入水池進(jìn)一步凈化，保證了鉆孔工作時(shí)的巖塵凈化效果。本發(fā)明專用鉆機(jī)的工作方法是，第一步在工作地點(diǎn)將機(jī)架豎起，給每個(gè)單體液壓支柱加壓，直到單體液壓支柱的尖腳全部插進(jìn)頂板，尖錐端插入底板。第二步將鑿巖機(jī)安裝在機(jī)架鏈條的滑座上；將操作系統(tǒng)和風(fēng)壓動(dòng)力系統(tǒng)用風(fēng)管連接；將捕塵器置于鉆孔位置，將鉆桿鉆頭端插入捕塵器頂孔，鉆桿尾端插入鉆機(jī)軸套。第三步將捕塵器、旋風(fēng)除塵器和水池用風(fēng)管連通并把風(fēng)管插入水池水下；準(zhǔn)備工作。第四步操作操縱閥以旋轉(zhuǎn)、沖擊方式進(jìn)行鉆孔，同時(shí)啟動(dòng)旋風(fēng)除塵器將排出的巖粉除塵凈化。第五步當(dāng)鉆孔達(dá)到一根鉆桿深度時(shí)，利用鉆機(jī)的卡釬器與回轉(zhuǎn)主軸正反轉(zhuǎn)的配合，接長(zhǎng)新的鉆桿。第六步鉆孔結(jié)束后，利用回轉(zhuǎn)主軸的正反轉(zhuǎn)、卡釬器作用以及鏈條回轉(zhuǎn)三者配合依次卸下鉆桿，直到把鉆頭提出孔外。移位后繼續(xù)進(jìn)行另一炮孔的鉆孔工作。本發(fā)明一次成井專用鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)為(1)利用沖擊旋轉(zhuǎn)式破巖方法，破巖效率高、鉆孔速度快、費(fèi)用低；(2)本發(fā)明鉆機(jī)為可組裝式，體積小，重量輕，適用于井下運(yùn)輸；(3)采用帶單體液壓支柱的機(jī)架作為固定結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)，體積小，適用于井下小空間作業(yè)；(4)采用高效二級(jí)除塵系統(tǒng)，污染?。?5)采用鏈條式推動(dòng)系統(tǒng)，較汽缸式推動(dòng)系統(tǒng)使用壽命長(zhǎng)，移動(dòng)速度穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明的一次成井專用鉆機(jī)構(gòu)造示意圖；圖2為本發(fā)明的機(jī)架構(gòu)造示意圖。圖例說明1-單體液壓支柱，2-方形水平板，3-機(jī)架，3a_回頭鏈輪，3b_鏈條，4-導(dǎo)軌，5-滑座，6-鑿巖機(jī)，7-鉆桿，8-風(fēng)馬達(dá)，9-卡釬器，10-三角水平底座，11-尖錐，12-捕塵器，13-旋風(fēng)除塵器，14-水池，15-風(fēng)管。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，超深孔一次成井專用鉆機(jī)，它是由鑿巖機(jī)6、固定鑿巖機(jī)的機(jī)架3、鑿巖機(jī)操縱系統(tǒng)和排塵系統(tǒng)組成；所述的鑿巖機(jī)6選用能同時(shí)提供旋轉(zhuǎn)力矩和沖擊力的鏈條導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，該鑿巖機(jī)采用無閥式配氣機(jī)構(gòu)和高速比回轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)；鉆頭采用直徑70 90mm的沖擊鉆頭，鉆桿7采用長(zhǎng)度1 1. 5m的可接長(zhǎng)鉆桿；所述的機(jī)架3的構(gòu)造，它包括用槽鋼加工而成的立式導(dǎo)軌4，立式導(dǎo)軌4頂部連接有方形水平板2，方形水平板2的四角設(shè)有帶尖腳的單體液壓支柱1，立式導(dǎo)軌4底部連接有三角水平底座10，三角水平底座10的三個(gè)角上設(shè)有尖錐11 ；立式導(dǎo)軌4的一端設(shè)有風(fēng)馬達(dá)8，風(fēng)馬達(dá)8軸上設(shè)有主動(dòng)鏈輪，立式導(dǎo)軌的另一端設(shè)有回頭鏈輪3a，通過主動(dòng)鏈輪和回頭鏈輪3a掛上鏈條3b (如圖2所示)，鏈條北上安裝有固定鑿巖機(jī)的滑座5 ；立式導(dǎo)軌4的下端頭還設(shè)有卡釬器9 ；所述的操縱系統(tǒng)包括氣量調(diào)節(jié)閥和壓風(fēng)管路(圖中未畫出)，氣量調(diào)節(jié)閥是在閥體上設(shè)有三路氣道和操作手柄；第一路進(jìn)入鑿巖機(jī)6，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩和沖擊力；第二路進(jìn)入風(fēng)馬達(dá)8，使鏈條北帶動(dòng)鑿巖機(jī)6上下移動(dòng)；第三路通過鉆機(jī)軸孔-鉆桿中心孔-鉆頭孔進(jìn)入孔底吹出巖粉；所述的排塵系統(tǒng)主要由捕塵器12、旋風(fēng)除塵器13、風(fēng)管15和水池14組成；所述捕塵器12是置于鉆孔口的罩體；旋風(fēng)除塵器13選用半圓周蝸旋切向進(jìn)入式除塵器；旋風(fēng)除塵器13進(jìn)口用風(fēng)管與捕塵器12連通、出口用風(fēng)管15與水池14連通。旋風(fēng)除塵器13進(jìn)行一級(jí)粗除塵和提供負(fù)壓，細(xì)塵送入水池14進(jìn)一步凈化，保證了鉆孔工作時(shí)的巖塵凈化效^ ο這種專用鉆機(jī)的操作方法是，第一步在工作地點(diǎn)將機(jī)架3豎起，給每個(gè)單體液壓支柱1加壓，直到單體液壓支柱1的尖腳全部插進(jìn)頂板，尖錐端插入底板。第二步將鑿巖機(jī)6安裝在機(jī)架鏈條的滑座5上；將操作系統(tǒng)和風(fēng)壓動(dòng)力系統(tǒng)用風(fēng)管連接；將捕塵器12置于鉆孔位置，將鉆桿7的鉆頭端插入捕塵器12頂孔，鉆桿7尾端插入鉆機(jī)軸套。第三步將捕塵器12、旋風(fēng)除塵器13和水池14用風(fēng)管15連通，并把風(fēng)管15插入水池14水下；準(zhǔn)備工作。第四步操作操縱閥以旋轉(zhuǎn)、沖擊方式進(jìn)行鉆孔，同時(shí)啟動(dòng)旋風(fēng)除塵器13將排出的巖粉除塵凈化。第五步當(dāng)鉆孔達(dá)到一根鉆桿深度時(shí)，利用鉆機(jī)的卡釬器9、鉆機(jī)回轉(zhuǎn)主軸正反轉(zhuǎn)以及鏈條: 回轉(zhuǎn)三者的配合，接長(zhǎng)新的鉆桿7。第六步鉆孔結(jié)束后，利用卡釬器9、回轉(zhuǎn)主軸的正反轉(zhuǎn)以及鏈條北回轉(zhuǎn)三者配合依次卸下鉆桿7，直到把鉆頭提出孔外。移位后繼續(xù)進(jìn)行另一炮孔的鉆孔工作。
權(quán)利要求
1.一次成井專用鉆機(jī)，其特征在于，它是由鑿巖機(jī)、固定鑿巖機(jī)的機(jī)架、鑿巖機(jī)操縱系統(tǒng)和排塵系統(tǒng)組成；其中所述的鑿巖機(jī)選用能同時(shí)提供旋轉(zhuǎn)力矩和沖擊力的鏈條導(dǎo)軌式鑿巖機(jī)，該鑿巖機(jī)采用無閥式配氣機(jī)構(gòu)和高速比回轉(zhuǎn)減速機(jī)構(gòu)；鉆頭采用直徑70 90mm的沖擊鉆頭，鉆桿采用長(zhǎng)度1 1. 5m的可接長(zhǎng)鉆桿；所述的機(jī)架的構(gòu)造是，它包括用槽鋼加工而成的立式導(dǎo)軌，立式導(dǎo)軌頂部連接有方形水平板，方形水平頂板的四角設(shè)有帶尖腳的單體液壓支柱，立式導(dǎo)軌底部連接有三角水平板，三角水平板的三個(gè)角上設(shè)有尖錐；立式導(dǎo)軌的一端設(shè)有風(fēng)馬達(dá)，風(fēng)馬達(dá)軸上設(shè)有主動(dòng)鏈輪，立式導(dǎo)軌的另一端設(shè)有回頭鏈輪，通過主動(dòng)鏈輪和回頭鏈輪掛上鏈條，鏈條上安裝有固定鑿巖機(jī)的滑座；立式導(dǎo)軌的下端頭還設(shè)有卡釬器；所述的操縱系統(tǒng)包括氣量調(diào)節(jié)閥和壓風(fēng)管路，氣量調(diào)節(jié)閥是在閥體上設(shè)有三路氣道和操作手柄；第一路進(jìn)入鑿巖機(jī)，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力矩和沖擊力；第二路進(jìn)入風(fēng)馬達(dá)，使鏈條帶動(dòng)鑿巖機(jī)上下移動(dòng)；第三路通過鉆機(jī)軸孔-鉆桿中心孔-鉆頭孔進(jìn)入孔底吹出巖粉；所述的排塵系統(tǒng)主要由捕塵器、旋風(fēng)除塵器、風(fēng)管和水池組成；所述捕塵器是置于鉆孔口的罩體；旋風(fēng)除塵器選用半圓周蝸旋切向進(jìn)入式除塵器；旋風(fēng)除塵器進(jìn)口用風(fēng)管與捕塵器連通，出口用風(fēng)管與水池連通。
2.一種如權(quán)利要求1所述的專用鉆機(jī)的工作方法，其特征在于，步驟如下第一步在工作地點(diǎn)將機(jī)架豎起，給每個(gè)單體液壓支柱加壓，直到單體液壓支柱的尖腳全部插進(jìn)頂板，尖錐端插入底板；第二步將鑿巖機(jī)安裝在機(jī)架鏈條的滑座上；將操作系統(tǒng)和風(fēng)壓動(dòng)力系統(tǒng)用風(fēng)管連接；將捕塵器置于鉆孔位置，將鉆桿鉆頭端插入捕塵器頂孔，鉆桿尾端插入鉆機(jī)軸套；第三步將捕塵器、旋風(fēng)除塵器和水池用風(fēng)管連通并把風(fēng)管插入水池水下；準(zhǔn)備工作；第四步操作操縱閥以旋轉(zhuǎn)、沖擊方式進(jìn)行鉆孔，同時(shí)啟動(dòng)旋風(fēng)除塵器將排出的巖粉除塵凈化；第五步當(dāng)鉆孔達(dá)到一根鉆桿深度時(shí)，利用鉆機(jī)的卡釬器與回轉(zhuǎn)主軸正反轉(zhuǎn)的配合，接長(zhǎng)新的鉆桿；第六步鉆孔結(jié)束后，利用回轉(zhuǎn)主軸的正反轉(zhuǎn)、卡釬器作用以及鏈條回轉(zhuǎn)三者配合依次卸下鉆桿，直到把鉆頭提出孔外；移位后繼續(xù)進(jìn)行另一炮孔的鉆孔工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一次成井專用鉆機(jī)及其工作方法，它是由鑿巖機(jī)、固定鑿巖機(jī)的機(jī)架、鑿巖機(jī)操縱系統(tǒng)和排塵系統(tǒng)組成；通過上述各部件實(shí)現(xiàn)了超深孔的一次爆破成井，破巖效率高、鉆孔速度快、費(fèi)用低。
文檔編號(hào)E21B21/01GK102383727SQ20111028292
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者劉洪強(qiáng), 李廷春, 趙錦橋, 鄭小平 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)