一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置及其使用方法，该装置包括螺旋钻杆、钻杆的前动力头和后动力头、测速装置、给进装置、机架，机架四周设有液压顶柱；机架上表面中部设有给进装置，包括导轨和给进液压缸；机架侧后方设有液压动力源装置，包括电机泵组，油箱，机架底部为履带行走装置，前动力头和后动力头中间固定辅助夹持定位装置。该装置可实现无需停钻而自动连接下一根螺旋钻杆，避免了人工连接钻杆由于需要停钻而造成煤粉不能连续排出使煤粉堆积、造成抱（夹）钻杆事故的发生。

Automatic loading and unloading drilling rod device for soft seam gas drilling machine and its using method

The invention discloses a soft coal seam gas drill pipe automatic loading and unloading device and method of use thereof, the device comprises a spiral drill pipe, drill pipe before and after the head of the power head, speed measuring device, feeding device, frame, the frame is arranged around a hydraulic pillar; the middle part of the surface of the frame is provided with a feeding device which comprises a guide rail and feeding the hydraulic cylinder is arranged behind the side frame; a hydraulic power source device, which comprises a motor pump group, the tank at the bottom of the frame for the crawler walking device, power head is fixed in the middle of the auxiliary clamping positioning device before and after power head. The device can be realized without the need to stop drilling and automatic connection of a spiral drill pipe, to avoid the artificial joint rod due to the need to stop drilling caused by continuous discharge of pulverized coal can not make coal accumulation, resulting in hold (clip) occurrence of drill pipe accident.

【技术实现步骤摘要】
一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置及其使用方法
本专利技术涉及一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置及其使用方法，属于矿山机械领域。
技术介绍
目前松软煤层瓦斯钻机一直是我国矿山机械领域的研究热点，国内很多钻机在钻进过程中，当接续下一根螺旋钻杆时，需要已钻入煤层的长钻杆停止转动，导致已钻进煤层的钻杆部分频繁启动、停止，无法连续排出煤孔内的煤渣，造成钻孔内部煤粉堆积，频繁启停不仅浪费能源，而且启停过程的冲击容易造成已钻孔壁坍塌，使钻杆被抱死无法启动，严重时导致钻杆断裂，钻杆丢失，钻孔无法使用等安全事故，带来巨大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，用于突出和高瓦斯的软煤层钻孔，创新点在于接续下一根钻杆时仍可实现煤粉的连续排出，防止了由于停钻而发送抱（夹）钻事故。本专利技术还提供了该装置的使用方法。本专利技术提供了一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，包括螺旋钻杆，还包括钻杆的前动力头和后动力头、测速装置、给进装置、机架，机架四周设有液压顶柱，液压顶柱的作用是：钻机工作时顶紧巷道，保证其稳定性；机架上表面中部设有给进装置，包括导轨和给进液压缸；机架侧后方设有液压动力源装置，包括电机泵组，油箱，机架底部为履带行走装置，履带便于在井下转移钻机；所述测速装置包括速度传感器；所述导轨上方两端分别设有前动力头和后动力头，中间固定辅助夹持定位装置；前动力头包括液压卡盘和液压马达，液压卡盘由液压马达提供动力；辅助夹持定位装置包括支架、液压缸和两个L型定位块，两个对称设置的L型定位块内部固定液压卡盘，L型定位块端部固定在支架上；后动力头设有第二液压卡盘，减速器，动力液压柱塞马达，第二液压卡盘安装在后动力头前部，后动力头后部设有动力液压柱塞马达，通过减速器为第二液压卡盘传动动力；在前动力头、后动力头上分别设有速度传感器。进一步地，所述导轨为两根平行设置，通过螺栓固定在机架上表面的中部，前动力头固定在导轨前部，后动力头安装在导轨上方。进一步地，在前动力头的液压马达下方设有第一速度传感器，在后动力头的第二液压卡盘上方设有第二速度传感器。进一步地，在前动力头的液压卡盘前部设有五星马达。进一步地，所述辅助夹持定位装置的支架通过螺钉固定在导轨侧面，保持L型定位块与导轨相对位置不变，便于接续钻杆的工作；支架两侧分别设有液压缸，用于调节L型定位块的位置。进一步地，所述给进液压缸在后动力头两侧分别设有一个，给进液压缸体尾部与后动力头基座底部固定，带动后动力头移动；两个液压缸活塞杆分别通过连接轴固定在导轨内两侧。本专利技术提供了一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置的使用方法，包括以下步骤：(1)当钻机行进到工作位置时，下放液压顶柱，使下部的底盘压紧地面，并使钻机整体提升2cm，履带离开地面，减少工作时钻机的震动、倾斜对履带的损坏；上部4个顶柱顶紧巷道，8个液压顶柱共同作用，为钻机工作提供固定支撑作用；(2)钻机整体固定后，L型定位块向中间移动，到达设定位置，使得钻杆能顺利落入两个定位块中间，机械手夹紧从钻杆库运送过来的第一根接续钻杆，前端母接头搭到L型定位块上，两个定位块开始继续向中间移动，抱紧钻杆；(3)后动力头开始工作，向前移动并使前端的第二液压卡盘夹紧钻杆，此过程夹紧钻杆力主要由L型定位块承担，钻杆库机械手只起辅助定位作用；(4)自动装卸螺旋钻杆装置初始状态已由人工在井外安装位于前动力头的第一根钻杆，当后动力头夹紧钻杆后，机械手松开钻杆，L型定位块稍微后撤松开钻杆，与钻杆两侧存在2mm间隙，为钻杆提供导向作用；后动力头向前移动使得后一根钻杆母接头贴近前一根钻杆的公接头，此时后动力头的转速要大于前动力头的钻杆转速，产生差速旋紧上一根钻杆后，前动力头中的液压卡盘松开钻杆，L型定位块在此后移，为后动力头前移腾出空间，后动力头向前推动钻杆并保持旋转运动，做钻孔和排出煤渣工作，如此往复实现不停钻自动接续钻杆；后动力头工作过程中前动力头并不停止转动，而是继续保持与钻杆的同步转速，只是前动力头的液压卡盘微微松开钻杆，起定心和导向作用，或称为空转过程；后动力头带动向前推入接续的一根钻杆后，前动力头的液压卡盘开始夹紧钻杆，带动已钻入煤层的钻杆继续旋转排出煤粉，后动力头第二液压卡盘松开钻杆，后退准备接续下一根钻杆。如此循环即可接入一根根钻杆，直到达到所需的钻进孔深。(5)钻进任务完成后，拆卸钻杆：此时状态为后动力头第二液压卡盘夹紧钻杆，前动力头液压卡盘松开钻杆，给进装置带动后动力头夹紧的整套钻杆向后移动，到达设定位置，此时前一根钻杆的后端伸出前动力头3cm；前动力头液压卡盘夹紧钻杆，后动力头反向旋转使最后一根钻杆与前一根分离；机械手夹紧钻杆，后动力头第二液压卡盘松开钻杆，后动力头后移与钻杆分离，机械手运送钻杆回收到钻杆库；后动力头前移夹紧前一根钻杆后部继续上述工作，进行如此往复，完成卸载钻杆工作；(6)全部钻杆拆卸完毕，8个液压顶柱收起，将履带放回地面，转移钻机到下一个工作位置。本专利技术所用钻杆皆为螺旋钻杆。本专利技术提供的松软煤层瓦斯钻机自动装卸螺旋钻杆装置，由钻杆前动力头、后动力头紧密配合工作，使钻机在不停钻的情况下，不断地接续下一根钻杆，其中钻杆主要使用螺旋钻杆，持续向前推进钻孔，实现无停车钻进。钻杆前动力头在钻机的最前部，为已钻入煤层的钻杆回转和推进提供夹持、简单定向作用。前动力头内装有能旋转的液压卡盘，其动力由液压马达提供。分为两个工作状态，当钻杆钻进时，液压卡盘松开钻杆，只起到简单的定心导向作用。当后动力头后移时，钻杆前动力头的液压卡盘夹紧钻杆，为钻入煤层的钻杆部分提供旋转动力，有效地避免接续钻杆带来的停机过程。导轨装有L型定位块，当钻杆库机械手夹住钻杆，前端母接头置于L型定位块上，能起到关键的定位、定心作用，方便与前一根钻杆的母接头连接。定位块夹紧钻杆，能减少对机械手工作要求。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术提供的松软煤层瓦斯钻机自动装卸螺旋钻杆装置，可实现自动装卸钻杆钻进，无需停止转动即可接续下一根钻杆，不仅能提高钻孔效率，而且能防止由于停钻而造成抱（夹）钻事故的发生，减少经济损失；（2）在前动力头的卡盘两侧设置L型定位块，能起到关键的定位、定心作用，便于同前一根钻杆的母接头连接和拆卸，还能夹紧钻杆，减少对机械手工作要求；（3）自动装卸钻杆可以避免人工操作造成的对钻机、钻杆、钻孔的损坏以及人身伤害，保证井下安全；（4）始终保持切削运动可将钻孔内部前端的煤渣运至孔外，为下次钻进腾出存放煤渣的空间，同时减少钻进时摩擦阻力，降低能耗；（5）始终保持切削运动能避免停钻带来的启动力矩虚高，动力马达过大而造成的资源浪费；采用功率稍小的马达就可以完成此项工作，降低钻机造价。（6）自动装卸钻杆可以缩短工作周期，提高工作效率，为企业带来巨大的经济效益。附图说明图1为本专利技术松软煤层瓦斯钻机自动装卸螺旋钻杆装置的立体效果图。图2为图1的主视图。图3为自动装卸钻杆部分的放大示意图。图4为图3中的K向视图。图中：1—螺旋钻杆；2—前动力头；3—后动力头；4—液压顶柱；5—液压动力装置；6—给进装置；7—机架；8—履带行走装置；9—五星马达；10—支架；11—第一速度传感器；12—第二液压卡盘；13—液压柱塞马达；14—连接轴；15—后动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，包括螺旋钻杆，其特征在于：还包括钻杆的前动力头和后动力头、测速装置、给进装置、机架，机架四周设有液压顶柱；机架上表面中部设有给进装置，包括导轨和给进液压缸；机架侧后方设有液压动力源装置，包括电机泵组，油箱，机架底部为履带行走装置，履带便于在井下转移钻机；所述测速装置包括速度传感器；所述导轨上方两端分别设有前动力头和后动力头，中间固定辅助夹持定位装置；前动力头包括液压卡盘和液压马达，液压卡盘由液压马达提供动力；辅助夹持定位装置包括支架、液压缸和两个L型定位块，两个对称设置的L型定位块内部固定液压卡盘，L型定位块端部固定在支架上；后动力头设有第二液压卡盘，减速器，动力液压柱塞马达，第二液压卡盘安装在后动力头前部，后动力头后部设有动力液压柱塞马达，通过减速器为第二液压卡盘传动动力；在前动力头、后动力头上分别设有速度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，包括螺旋钻杆，其特征在于：还包括钻杆的前动力头和后动力头、测速装置、给进装置、机架，机架四周设有液压顶柱；机架上表面中部设有给进装置，包括导轨和给进液压缸；机架侧后方设有液压动力源装置，包括电机泵组，油箱，机架底部为履带行走装置，履带便于在井下转移钻机；所述测速装置包括速度传感器；所述导轨上方两端分别设有前动力头和后动力头，中间固定辅助夹持定位装置；前动力头包括液压卡盘和液压马达，液压卡盘由液压马达提供动力；辅助夹持定位装置包括支架、液压缸和两个L型定位块，两个对称设置的L型定位块内部固定液压卡盘，L型定位块端部固定在支架上；后动力头设有第二液压卡盘，减速器，动力液压柱塞马达，第二液压卡盘安装在后动力头前部，后动力头后部设有动力液压柱塞马达，通过减速器为第二液压卡盘传动动力；在前动力头、后动力头上分别设有速度传感器。2.根据权利要求1所述的松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，其特征在于：所述导轨为两根平行设置，通过螺栓固定在机架上表面的中部，前动力头固定在导轨前部，后动力头安装在导轨后部。3.根据权利要求1所述的松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，其特征在于：在前动力头的液压马达下方设有第一速度传感器，在后动力头的第二液压卡盘上方设有第二速度传感器。4.根据权利要求1所述的松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，其特征在于：在前动力头的液压卡盘前部设有五星马达。5.根据权利要求1所述的松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，其特征在于：所述辅助夹持定位装置的支架通过螺钉固定在导轨侧面，保持L型定位块与导轨相对位置不变；支架两侧分别设有液压缸，用于调节L型定位块的位置。6.根据权利要求1所述的松软煤层瓦斯钻机自动装卸钻杆装置，其特征在于：所述给进液压缸在后动力头两侧分别设有一个，给进液压缸体尾部与后动力头基座底部固定，两个液压缸活塞杆分别通过连接轴固定在导轨内两侧。7.一种权利要求1~6...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛宇鹏，熊小晋，武斌波，李克强，郭文亮，冯光，宫晓琴，王坤，杨满成，于凯强，贾涛，武利生，张杰，梁义维，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14