一種煤礦井下履帶式鉆進沖孔一體化裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到煤炭開采領(lǐng)域所用設(shè)備，具體的說是一種煤礦井下履帶式鉆進沖孔一體化裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是我國的主要能源，長期占一次能源的70%以上，近年來隨著經(jīng)濟的快速增長，煤炭需求量增長迅猛，然而，我國煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜且多以煤層群條件賦存，煤與瓦斯突出災(zāi)害嚴重，還以20 m/年的速度向深部延伸，深部高地應(yīng)力和瓦斯壓力致使瓦斯災(zāi)害更加嚴重。根據(jù)政策法規(guī)，對于高瓦斯與突出煤層，在開采前需要采取區(qū)域性瓦斯防治措施，降低煤層瓦斯含量消除其突出危險性。保護層開采和預(yù)抽煤層瓦斯是最經(jīng)濟有效的區(qū)域性瓦斯治理措施，不具備保護層開采條件的礦區(qū)(井)必須選用底(頂)板巖巷穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯的區(qū)域防突措施，考慮到我國多數(shù)礦區(qū)煤層滲透率低、瓦斯壓力大和地應(yīng)力高等特殊條件，穿層鉆孔抽采效果較差且易塌孔堵塞，故穿層鉆孔需配合水力沖孔、水力壓裂等增透措施。在巖柱的掩護下利用帶高壓水鉆頭切割和壓力水沖刷煤體，排出碎煤和瓦斯，應(yīng)力集中向沖孔周圍移動，使沖孔附近煤體卸壓增透，可以有效地提高抽放效果。
[0003]目前，煤礦井下底(頂)板巖巷穿層鉆孔施工鉆機設(shè)備與水力沖孔設(shè)備分別為兩套不同設(shè)備，大多數(shù)鉆機采用分體式結(jié)構(gòu)，設(shè)備數(shù)量多體積龐大移動不便，鉆進傾角調(diào)節(jié)局限性大；缺少鉆孔防噴孔裝置，鉆桿密封性能難以滿足水力沖孔高強度水壓要求，鉆機缺少高壓水旋轉(zhuǎn)接頭易造成沖孔過程出現(xiàn)夾鉆現(xiàn)象，普通鉆進鉆頭難以同時用于水力沖孔；穿層鉆孔和水力沖孔施工過程存在多項重復(fù)操作工序，施工程序繁雜冗余，施工工期長，設(shè)備龐大復(fù)雜，效率低，人力物力消耗量大。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種煤礦井下履帶式鉆進沖孔一體化裝備，對鉆頭、鉆桿以及鉆機的結(jié)構(gòu)進行改進，將鉆進、沖孔的過程進行整合，利用本實用新型的一套設(shè)備只需一次作業(yè)即可實現(xiàn)鉆進與沖孔的施工過程，解決現(xiàn)有鉆進、沖孔設(shè)備不配套，施工程序繁雜冗余，施工工期長，設(shè)備龐大復(fù)雜，工作效率低，人力物力消耗量大的問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種煤礦井下履帶式鉆進沖孔一體化裝備，包括履帶式液壓鉆機、耐高壓密封鉆桿、鉆進沖孔兩用鉆頭、高壓旋轉(zhuǎn)接頭以及高壓水栗站，所述的耐高壓密封鉆桿穿過履帶式液壓鉆機的動力頭內(nèi)孔，一端與所述的鉆進沖孔兩用鉆頭連接，另一端通過所述的高壓旋轉(zhuǎn)接頭與為沖孔提供壓力水的高壓水栗站連接；
[0006]所述的鉆進沖孔兩用鉆頭由水流轉(zhuǎn)換閥與切削部組成，水流轉(zhuǎn)換閥的兩端分別通過螺紋連接所述的切削部與耐高壓密封鉆桿，水流轉(zhuǎn)換閥包括閥體、射流噴嘴、活塞、彈簧與密封件，閥體內(nèi)設(shè)有軸向通孔，在軸向通孔的一端設(shè)置開設(shè)中心孔的導(dǎo)向體，并在導(dǎo)向體上沿軸向設(shè)置多個導(dǎo)流孔，在軸向通孔內(nèi)設(shè)置環(huán)形凸臺I與環(huán)形凸臺II，所述的密封件固定在所述的環(huán)形凸臺II上，所述活塞上設(shè)有與密封件密封配合的錐面體，所述彈簧套設(shè)在活塞的一端，并固定在錐面體的小頭端，活塞的另一端活動插設(shè)在所述導(dǎo)向體的中心孔后，將彈簧壓在所述的環(huán)形凸臺I上，在閥體上設(shè)有沿其軸向?qū)ΨQ分布的斜向切削部的徑向通孔，所述的射流噴嘴設(shè)置在該徑向通孔內(nèi)，通過鉆孔過程中水壓的變化壓迫活塞與彈簧，使得活塞錐面體與密封件分離或接觸，以實現(xiàn)冷卻切削部與射流噴嘴射水進行水力沖孔之間的切換；
[0007]所述的高壓旋轉(zhuǎn)接頭包括旋轉(zhuǎn)軸與殼體，旋轉(zhuǎn)軸的中心沿其軸向設(shè)有輸送壓力水的通孔，旋轉(zhuǎn)軸的一端與所述的耐高壓密封鉆桿連接，另一端通過軸承設(shè)置在殼體內(nèi)，并與一石墨密封環(huán)相接觸，石墨密封環(huán)一端的外圓設(shè)置有密封槽，在密封槽內(nèi)設(shè)置有O形密封圈，O形密封圈起到密封石墨密封環(huán)與殼體之間間隙的作用，石墨密封環(huán)另一端的端面頂在一個預(yù)緊彈簧的一端，預(yù)緊彈簧的另一端固定在殼體上后，由預(yù)緊彈簧向石墨密封環(huán)提供壓力，以保證在無壓力水時石墨密封環(huán)能夠保持與旋轉(zhuǎn)軸端面的接觸；
[0008]所述的耐高壓密封鉆桿由多根桿體連接組成，其中在桿體的兩端分別設(shè)置相互配合的外錐螺紋I與內(nèi)錐螺紋I，在外錐螺紋I的一端設(shè)置光滑外錐面，另一端設(shè)置外密封圈，在內(nèi)錐螺紋I的一端設(shè)置光滑內(nèi)錐面，另一端設(shè)置內(nèi)密封圈，使得在任意兩根桿體的外錐螺紋I與內(nèi)錐螺紋I旋合的狀態(tài)下，通過外密封圈與光滑內(nèi)錐面相貼合以及內(nèi)密封圈與光滑外錐面相貼合實現(xiàn)對各桿體螺紋連接處進行密封。
[0009]在所述的履帶式液壓鉆機上還設(shè)置氣渣收集分離裝置，并由履帶式液壓鉆機上的油缸推動其移動。
[0010]所述的高壓水栗站設(shè)置在履帶底盤上，通過履帶式液壓鉆機上的液壓栗給履帶底盤上的行走馬達提供液壓油驅(qū)動高壓水栗站行走。
[0011]進一步的，所述的高壓旋轉(zhuǎn)接頭旋轉(zhuǎn)軸與石墨密封環(huán)相接觸的端面上鑲有與石墨密封環(huán)相貼合的陶瓷耐磨層，陶瓷耐磨層通過磨削保證其表面粗糙度；
[0012]進一步的，所述的高壓旋轉(zhuǎn)接頭上的軸承設(shè)置為兩個，兩個軸承相對設(shè)置的內(nèi)側(cè)設(shè)有隔套，兩個軸承相背離的外側(cè)分別設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈與彈簧卡，并且彈簧卡一側(cè)頂在軸承內(nèi)圈的外側(cè)面以防止軸承在旋轉(zhuǎn)過程中的軸向移動。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0014]第一，本實用新型簡化了井下鉆孔、沖孔設(shè)備，并將鉆孔和沖孔設(shè)備一體化，保證了高突礦井安全高效生產(chǎn)，消除煤層煤與瓦斯突出危險性，縮短區(qū)域性預(yù)抽瓦斯鉆孔施工工期，提高煤層鉆進沖孔及瓦斯抽采效率，節(jié)約瓦斯災(zāi)害防治成本；
[0015]第二，本實用新型中的履帶式液壓鉆機通過轉(zhuǎn)動盤以及調(diào)角油缸，可以實現(xiàn)耐高壓密封鉆桿在水平面內(nèi)±180度旋轉(zhuǎn)以及豎直面內(nèi)±90度的角度調(diào)節(jié)，從而使得履帶式液壓鉆機完成球面布孔，對低巷道或者巷道低位鉆孔具有明顯優(yōu)勢；
[0016]第三，本實用新型中耐高壓密封鉆桿通過內(nèi)密封圈與光滑外錐面相貼合以及外密封圈與光滑內(nèi)錐面相貼合實現(xiàn)對各桿體的螺紋連接處進行密封，而且隨著錐螺紋絲扣越緊使得錐面與密封圈的壓合也是越來越緊，達到良好的高壓密封效果，在水力沖孔中，一方面可以承受50MPa的壓力水，另一方面又可以防止壓力水的泄漏，并且從鉆桿的尾部到鉆頭端部的壓力損失小，沖孔效果良好；
[0017]第四，本實用新型中鉆進沖孔兩用鉆頭可以保證鉆孔作業(yè)與沖孔作業(yè)連續(xù)進行，在正常鉆孔時，在彈簧的作用下，活塞被頂出，活塞的錐面與密封圈之間形成縫隙，水流通過該縫隙從軸向孔流到切削部的端部，以冷卻切削部；當(dāng)沖孔時，通入高壓水，水壓作用在活塞錐面體的大頭端，推動活塞使彈簧被壓縮，進而活塞的錐面體擠壓在密封件上，活塞錐面與密封件之間的縫隙被封閉，高壓水不能流到切削部，而是從徑向孔上的射流噴嘴噴出，對鉆孔進行水力沖孔，沖孔用水與鉆孔用水自動切換，使鉆孔作業(yè)與沖孔作業(yè)的連續(xù)進行極大地提高了施工作業(yè)效率，另外水流轉(zhuǎn)換閥與切削部之間通過螺紋連接，便于切削部進行拆卸更換；
[0018]第五，本實用新型中高壓旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈與石墨密封環(huán)保證了殼體與旋轉(zhuǎn)軸之間相對轉(zhuǎn)動的同時，能夠?qū)烧咧g進行密封，實現(xiàn)了在水力沖孔過程中，鉆桿內(nèi)通入高壓水的同時保持鉆桿的旋轉(zhuǎn)，進而使得高壓水從鉆桿前端鉆進沖孔兩用鉆頭的射流噴嘴中射出后，形成一個圓面，使得所沖出的孔更多、更規(guī)則，增透效果更加理想，并且唇形密封圈可以防止灰塵進入軸承中；
[0019]第六，本實用新型中高壓旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)軸端部設(shè)置陶瓷耐磨層，并與石墨密封環(huán)進行配合，進一步提高了旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)中的密封強度，在鉆轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為300r/min時，可耐壓40MPa ；
[0020]第七，本實用新型中履帶式液壓鉆機上設(shè)置的氣渣收集分離裝置，可以在鉆進、沖孔的過程中及時將產(chǎn)生的水、瓦斯以及廢渣收集分離，以保證作業(yè)的順利進行，提高瓦斯的抽放效率。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本實用新型中履帶式液壓鉆機的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是本實用新型中履帶式液壓鉆機的俯視圖。
[0024]圖4是本實用新型中耐高壓密封鉆桿的剖視圖。
[0025]圖5是本實用新型中鉆進沖孔兩用鉆頭的剖視圖。
[0026]圖6是本實用新型中高壓旋轉(zhuǎn)接頭的剖視圖。
[0027]圖7是本實用新型中高壓水栗站的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖8是本實用新型中氣渣收集分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖9是利用本實用新型鉆孔的工作狀態(tài)圖。
[0030]圖10是利用本實用新型沖孔的俯視狀態(tài)圖。
[0031]圖中標(biāo)記:1、履帶式液壓鉆機，2、耐高壓密封鉆桿，3、鉆進沖孔兩用鉆頭，4、高壓旋轉(zhuǎn)接頭，5、高壓水栗站，6、壓力水通道，7、液壓油通道，8、煤層作業(yè)面，101、履帶行走機構(gòu)，102、機架，103、底板支撐裝置，104、支撐彈簧，