專利名稱：振動(dòng)錨桿鉆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種煤礦巷道跟迎頭支護(hù)作業(yè)能在(f≥10)的硬巖頂板上打錨桿孔的方法及錨桿鉆，該鑿巖方法可用來構(gòu)造其它淺孔鑿巖機(jī)械，例如，振動(dòng)巖石電鉆。
目前巷道支護(hù)作業(yè)中，在頂板巖石上打錨桿孔常用的方法有兩種一種是沖擊法(沖擊旋轉(zhuǎn)法)，另一種是旋轉(zhuǎn)法，氣腿鑿巖機(jī)是一種典型的沖擊法鑿巖機(jī)，它可以用來打錨桿孔。它主要由沖擊機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)及供水系統(tǒng)組成，沖擊機(jī)構(gòu)由氣缸、活塞、導(dǎo)套及配氣機(jī)構(gòu)組成，壓縮空氣進(jìn)入氣缸后腔，推動(dòng)活塞沖頭，打擊釬桿尾部，由釬桿將沖擊功傳遞給釬頭破巖;為了不重復(fù)在同一處沖擊，備有轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)使釬桿作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種方法的特點(diǎn)是模仿人工打釬，利用活塞沖頭每次沖擊功破巖，故強(qiáng)調(diào)單次沖擊功的大小，一般轉(zhuǎn)速不高，常用的為260r/min，沖擊次數(shù)在50HZ左右。目前國內(nèi)外研制的液壓鑿巖機(jī)也是采用這種破巖方法。由于該方法的鑿碎，壓入作用較強(qiáng)，故能在硬巖上鑿孔。但氣動(dòng)鑿巖機(jī)需要壓縮空氣作動(dòng)力，工作時(shí)需要專門敷設(shè)輸送壓縮空氣的管道，對于某些巷道支護(hù)作業(yè)不方便。而液壓鑿巖機(jī)則體積較笨重，一般只適于在鑿巖臺車上使用。錨桿液壓旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)是另一種典型的旋轉(zhuǎn)法錨桿鉆，它由主機(jī)、操縱架及泵站三部分組成，在它的主機(jī)上由推進(jìn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的軸推力作用于鉆頭的鉆刃，對巖石產(chǎn)生局部擠壓，使巖石首先發(fā)生彈性變形，然后壓裂轉(zhuǎn)變?yōu)閴核樽冃巍＠靡簤厚R達(dá)帶動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生剪切刮削作用，將碎裂的巖渣刮掉。由于某些巖石(一般f≥10)的抗壓強(qiáng)度很高，靜軸推力的壓入作用不足以克服巖石的抗壓強(qiáng)度，故這種鉆機(jī)在某些巖石上鉆不動(dòng)。
本發(fā)明提出一種新的破巖方法，該方法使鉆桿產(chǎn)生頻率較高，振幅不大(目前樣品的振動(dòng)頻率比沖擊法氣動(dòng)鑿巖機(jī)高2-5倍，振幅為1-12mm以內(nèi))的軸向振動(dòng)，造成巖石表層疲勞，由適當(dāng)?shù)妮S推力使鉆刃壓入此疲勞層，發(fā)生疲勞剝傷，通過鉆刃的旋轉(zhuǎn)及水的沖洗清除此疲勞剝傷層，進(jìn)入下一輪鉆進(jìn)。
為實(shí)現(xiàn)該方法，本發(fā)明針對現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)錨桿鉆不能在某些巖石(f≥10)上鉆孔的缺陷，發(fā)明了鉆桿自動(dòng)定心夾緊器，使鉆桿產(chǎn)生軸向振動(dòng)的端面凸輪裝置及便于裝夾鉆桿的可開合鉆導(dǎo)裝置。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下該振動(dòng)錨桿鉆由主機(jī)1，操縱架2及泵站3三部分組成。
主機(jī)由機(jī)架4，支撐液動(dòng)機(jī)構(gòu)5，進(jìn)給液動(dòng)機(jī)構(gòu)6，動(dòng)力頭7，轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)8及隔爆電機(jī)9組成。
操縱架2由兩個(gè)手動(dòng)液壓換向閥，單向節(jié)流閥組成。
泵站由隔爆電機(jī)、油泵、油箱及溢流閥組成。
該發(fā)明的動(dòng)力頭由鉆桿自動(dòng)定心夾緊器10，鉆桿振動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)11及供水裝置12三部分組成。
鉆桿自動(dòng)定心夾緊器是一個(gè)自緊式三爪夾頭，在主軸19的前端裝有后緊螺帽13和滾動(dòng)軸承14，后緊螺帽擰入外殼15，定心座16的圓柱面與外殼15的內(nèi)圓是壓配合，在定心座16上開有三條等分槽用來安裝卡爪17，傳動(dòng)螺套18的前端也有三條等分槽與卡爪配合，傳動(dòng)螺套18的后端有左旋梯形螺紋，該梯形螺紋與主軸19前端內(nèi)孔中的梯形螺紋相配，當(dāng)用手轉(zhuǎn)動(dòng)外殼15，定心座16便帶動(dòng)卡爪17及傳動(dòng)螺套18轉(zhuǎn)動(dòng)，使卡爪17向后移動(dòng)，三個(gè)卡爪分離，以便裝入鉆桿;當(dāng)鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)，由于主軸19旋轉(zhuǎn)，迫使有左梯形螺紋的傳動(dòng)螺套18向前移動(dòng)，帶動(dòng)卡爪17自動(dòng)定心夾緊鉆桿。
振動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置使主軸19產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)及軸向往復(fù)振動(dòng)，由隔爆電機(jī)上的主動(dòng)齒輪20經(jīng)中間齒輪21傳動(dòng)變位齒輪22，變位齒輪22的內(nèi)花鍵與主軸19的可滑動(dòng)花鍵相聯(lián)接，帶動(dòng)主軸19旋轉(zhuǎn);為了使主軸19產(chǎn)生軸向振動(dòng)，變位齒輪的外花鍵上套有動(dòng)盤23，在動(dòng)盤23上嵌有六個(gè)鋼球24，此六個(gè)鋼球24隨動(dòng)盤23在定盤25上旋轉(zhuǎn)，在主軸19上空套一個(gè)中間盤26，當(dāng)需要產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，中間盤不旋轉(zhuǎn)。該中間盤的六個(gè)孔內(nèi)也有六個(gè)能在孔內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的鋼球27，在產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，隨動(dòng)盤旋轉(zhuǎn)的六個(gè)鋼球24推動(dòng)中間盤26孔中的六個(gè)鋼球27作軸向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛w28在滑套29中的往復(fù)振動(dòng)，滑體的往復(fù)振動(dòng)通過滾珠軸承30傳給主軸19，使主軸19也產(chǎn)生縱向振動(dòng)。這種產(chǎn)生縱向振動(dòng)的機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)端面凸輪機(jī)構(gòu)。所以不難去掉鋼球改換為雙凸輪裝置，動(dòng)盤36與滑體37相嚙合;滾珠推桿裝置，滾珠38與推桿39相嚙合;滾柱推桿裝置，滾柱40與推桿41相嚙合;或上述幾種形式的交叉組合也可完成同一功能，若在遇到軟巖，煤層或不需要軸向振動(dòng)時(shí)，在動(dòng)力頭上設(shè)有手柄31，用它撥出中間盤上的定位肖32，使中間盤與主軸一道轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)主軸的軸向振動(dòng)停止。
供水裝置12位于主軸19的后端，通過活動(dòng)水針33及密封環(huán)34使作軸向振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)的主軸與水接頭相聯(lián)接。
轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)主要由鉆導(dǎo)芯35，導(dǎo)蓋36及導(dǎo)座37等三個(gè)零件組成，只要將手柄旋轉(zhuǎn)120度，即可打開鉆導(dǎo)，從側(cè)向能取出鉆桿。
該發(fā)明采用上述方法及結(jié)構(gòu)，使其具備下述特點(diǎn)1、該錨桿鉆在工作時(shí)具有振動(dòng)特征，克服靜軸推力不能壓入硬巖的缺陷，能夠在硬度(f≥10)的巖層上鉆錨桿孔，并具有適當(dāng)?shù)你@孔速度。
2、與鑿巖機(jī)及其它錨桿鉆不同，該鉆的鉆桿能自動(dòng)定心夾緊，可節(jié)省推進(jìn)功率，提高鉆桿轉(zhuǎn)速。
3、轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)結(jié)構(gòu)簡單，定心準(zhǔn)確，并能從側(cè)面取出鉆桿、便于更換鉆桿。
附圖

圖1、振動(dòng)錨桿鉆全套系統(tǒng)示意2、動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)示意3、轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)示意4、振動(dòng)裝置的其它幾種方案圖實(shí)例鉆孔深度1600mm鉆孔直徑28-60mm鉆孔電機(jī)YB90L-2鉆頭轉(zhuǎn)速1200r/min沖擊次數(shù)120HZ最大推進(jìn)力9.5KN最在支撐力12KN
權(quán)利要求
1.一種巷道支護(hù)鉆錨桿孔的破巖方法，該方法的特征在于在適當(dāng)?shù)妮S推力作用下，使鉆桿產(chǎn)生頻率較高，振幅不大的軸向振動(dòng)，造成巖石表層疲勞，發(fā)生疲勞剝傷，通過鉆刃的旋轉(zhuǎn)及水的沖洗，清除此疲勞剝傷層，進(jìn)入下一輪鉆進(jìn)；為實(shí)現(xiàn)該方法，該振動(dòng)錨桿鉆由主機(jī)，操縱架及泵站三部分組成，其特征在于主機(jī)上有一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力頭，裝有鉆桿自動(dòng)定心夾緊器及使鉆桿產(chǎn)生軸向振動(dòng)的端面凸輪裝置，在主機(jī)導(dǎo)軌上備有轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的疲勞剝傷破巖方法，其特征在于頻率為100-250HZ振幅為1-12mm以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力頭，其特征在于鉆桿由自動(dòng)定心夾緊器夾緊，該自動(dòng)定心夾緊器只要將鉆桿插入后，即能定心工作。
4.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力頭，其特征在于具有產(chǎn)生軸向振動(dòng)的端面凸輪裝置，該端面凸輪可以是滾珠、滾柱、端面凸輪盤或上述幾種的組合形式。
5.如權(quán)利要求1所述的主機(jī)導(dǎo)軌上備有轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)，其特征在于轉(zhuǎn)動(dòng)開啟式鉆導(dǎo)主要由鉆導(dǎo)芯，導(dǎo)蓋及導(dǎo)座等三個(gè)零件組成，且鉆導(dǎo)芯能在導(dǎo)蓋及導(dǎo)座組成的轉(zhuǎn)動(dòng)付中轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后，形成側(cè)向開口縫，能從側(cè)面取出鉆桿。
全文摘要
本發(fā)明公開一種煤礦巷道支護(hù)使用的振動(dòng)錨桿鉆，利用機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器使鉆桿產(chǎn)生縱向振動(dòng)，造成巖石疲勞剝傷，通過鉆頭的旋轉(zhuǎn)及軸向送進(jìn)運(yùn)動(dòng)，使鉆頭對巖石產(chǎn)生壓入、鑿碎、剪切、刮削作用，清除此疲勞剝傷層，進(jìn)入下一層鉆進(jìn)。
文檔編號E21B6/00GK1076761SQ9211246
公開日1993年9月29日 申請日期1992年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月20日
發(fā)明者盛親貽 申請人:盛親貽