一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法，涉及巷道快速成巷技术领域，解决现有综掘机升降平台安装位置固定，设备体积庞大而导致难以实现协同工作、利用率低且不能合理利用永久保护时间的技术问题，本发明专利技术包括转动安装在综掘机上的钻杆推送装置，其中钻杆推送装置包括滑轨梁、滑动连接在滑轨梁上方的钻杆夹具、滑动连接在滑轨梁下方的固定装置，钻杆夹具与钻具配合安装，钻具上接通有高压水管，结合水力超前预裂技术并合理安排综掘机的施工方法，从而提高了各部件协同工作的灵活度，达到了合理利用永久支护时间的目的，本发明专利技术具有结构简单紧凑、协同灵活度高的优点。度高的优点。度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法


[0001]本专利技术涉及巷道快速成巷
，更具体的是涉及一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法。

技术介绍

[0002]煤矿巷道的快速掘进是实现煤矿采掘均衡、高效生产的关键制约因素。目前，国内外煤矿巷道掘进技术，主要为钻眼爆破法和综合机械化掘进法，综合机械化掘进法机械化程度高、生产效率高、劳动强度小、安全性好、掘进速度快；但是适应能力较差，主要用于煤巷或软岩巷道的掘进，对于硬岩巷道，一般采用钻眼爆破法掘进，而钻眼爆破法存在安全性差、工序多、速度慢、机械化程度低、劳动强度大等问题。硬岩巷道快速掘进成为我国煤矿快速掘进的技术瓶颈。
[0003]在传统的巷道掘进施工中，受施工作业空间限制，掘进与支护速度难以匹配，综掘机开机率低、破岩能力受限，需要一种提高综掘机利用率、合理利用永久支护时间的施工方法。
[0004]水力压裂技术是通过向钻孔注入高压水，当水压超过一定阈值时，钻孔孔壁产生张拉裂隙，通过持续加压使裂隙不断扩展的技术；合理运用该技术对坚硬岩层进行超前预裂，可弱化岩层物性，相对提升综合机械化掘进法的破岩能力，较于钻眼爆破法也更加安全；将水力压裂技术与综合机械化掘进法有机融合，可实现坚硬岩层安全、快速、高效掘进，有利于我国巷道掘进技术的发展。目前面临的问题是要实施水力压裂技术与综合机械化掘进涉及多台大型设备，而巷道掘进施工作业空间十分有限，缺少一套功能完备、“集成度”高的技术装备，即亟需一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法。
[0005]现有技术中，CN202210419211.3公开了一种钻－压－掘一体化硬岩掘进设备，通过将钻机系统和水压系统安装在掘进机上，来作为以掘进机为主体的钻－压－掘一体化掘进设备，以实现提高掘进工程的工作效率的问题，但是在钻机系统在进行向前推送钻孔的过程中，是通过滑轨下方两个升降台来控制钻机系统升高、下降和旋转的过程的，并且升降台是固定的液压缸，是固定安装在机架上面的，使得安装位置较为固定，导致安装好后的设备体积庞大，且操作空间不灵活，其中钻机俯仰角的调整是通过钻臂下方的微调支臂来实现的，但是在实际进行永久支护的时候，因设备操作空间不灵活，因此很难实现升高、下降、以及钻机俯仰角微调整协同工作。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：为了解决上述现有综掘机升降平台安装位置固定，设备体积庞大而导致难以实现协同工作、灵活度低且不能合理利用永久支护时间的技术问题，本专利技术提供一种基于水力超前预裂钻杆推送装置、综掘机及施工方法；
[0007]在第一个方面，本专利技术提供了一种基于水力超前预裂钻杆推送装置，包括滑轨梁、滑动连接在滑轨梁上方的钻杆夹具、滑动连接在滑轨梁下方的固定装置，
[0008]所述钻杆夹具的一端部与第四伸缩油缸的一端连接，所述第四伸缩油缸的另一端与滑轨梁的竖直端部连接；
[0009]所述固定装置的下方固定连接有第二铰接点，所述第二铰接点位于第三伸缩油缸与固定装置的配合处；
[0010]所述第三伸缩油缸的一端与滑轨梁下方设置的第一铰接点铰接；
[0011]所述固定装置远离第三伸缩油缸的一端与铰接梁的一端铰接，所述铰接梁的另一端与旋转底座铰接；
[0012]所述旋转底座上设置有第五铰接点，所述第五铰接点与第一伸缩油缸的一端连接，所述第一伸缩油缸的另一端与第四铰接点铰接；
[0013]所述第四铰接点设置铰接梁的一侧，且所述铰接梁的另一侧设置有第三铰接点，所述第三铰接点与第二伸缩油缸的一端铰接，所述第二伸缩油缸的另一端与第二铰接点铰接。
[0014]进一步的，所述滑轨梁的竖直端部上安装有限位装置，所述限位装置上设有沿钻杆夹具轴线方向上同轴设置的安装孔；
[0015]进一步的，所述限位装置的高度与钻杆夹具的高度一致；
[0016]进一步的，所述钻杆夹具的夹具孔大小可调。
[0017]在第二个方面，本专利技术提供了一种综掘机，包括钻杆推送装置，所述钻杆推送装置通过旋转底座转动安装在综掘机顶部，所述综掘机顶部上还安装有高压水泵，所述高压水泵上接通高压水管，所述高压水管接入到钻具，所述钻具穿入所述限位装置上的安装孔与钻杆夹具配合安装。
[0018]进一步的，所述综掘机上还安装有存储钻具的储杆箱；
[0019]进一步的，所述钻具包括可拆卸连接的钻进钻杆、螺杆钻杆、压裂钻杆以及压裂封孔器；
[0020]在第三个方面，本专利技术提供一种综掘机的施工方法，包括如下步骤：
[0021]S1：首先根据岩性、作业方式以及巷道设计断面尺寸，确定水力超前预裂区域(预裂深度、预裂钻孔断面布置)；
[0022]S2：根据水力超前预裂区域，进行水力预裂钻孔布置，布孔完成后进行钻孔施工，同时进行巷道永久支护；
[0023]S3：钻孔施工完成后，进行钻孔质量验收，质量合格后对钻孔进行依次水力超前预裂；
[0024]S4：水力超前预裂后，进行验收，质量合格后进行综掘机掘进直至下一循环。
[0025]进一步的，所述预裂深度根据巷道掘进进尺与永久支护进尺匹配关系确定，预裂钻孔断面由巷道设计断面轮廓线向内偏移0.4
‑
0.6m得到；
[0026]进一步的，所述钻孔质量验收包括钻孔间距、钻孔直径、钻孔深度、钻孔角度。
[0027]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果：
[0028]1、本专利技术通过在钻杆推送装置上设置了与现有技术中不同的运动机构，并配合具有上、下两个滑轨的滑轨梁配合运动，能使综掘机能实现协同调节高度、钻具水平作业距离以及钻具作业角度，具有结构简单紧凑的优点，能在有限的空间内灵活调整运动轨迹，在永久支护作业过程中以达合理利用永久保护时间的效果。
[0029]2、本专利技术通过在滑轨梁的竖直端部上安装了限位装置，能实现对钻杆夹具进行装替钻具时更好的定位，以此达到保障综掘机在作业时的稳定性和安全性。
[0030]3、本专利技术通过将推送装置上的旋转底座转动安装在综掘机的顶部，并将安装在综掘机上的高压水泵与接入到钻具中的高压水管连接，并将钻具安装在钻杆夹具上，能使综掘机实现多方位的作业，并运用水力超前预裂技术实现对硬岩层进行安全、快速、高效掘进的效果。
[0031]4、本专利技术通过在综掘机上设置了一个储杆箱，在将钻杆夹具上的钻具拆卸下来的时候能存放在储杆箱中，避免杂乱摆放，进一步高效利用了有限的作业空间。
[0032]5、本专利技术对综掘机安排了施工方法，并运用水力压裂技术对坚硬岩体进行超前预裂、同时进行永久支护，弱化岩层物性、缩短掘进破岩占时，相对提升综掘机破岩能力，将定向钻进、水力压裂以及综合机械化掘进等装备技术集成、融合，实现在坚硬煤岩层单巷掘进中、有限作业空间内快速机械化掘进的效果。
附图说明
[0033]图1是本专利技术的机载钻杆推送装置的结构示意图；
[0034]图2是本专利技术的综掘机的结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水力超前预裂钻杆推送装置，其特征在于，包括滑轨梁、滑动连接在滑轨梁上方的钻杆夹具、滑动连接在滑轨梁下方的固定装置；所述钻杆夹具的一端部与第四伸缩油缸的一端连接，所述第四伸缩油缸的另一端与滑轨梁的竖直端部连接；所述固定装置的下方固定连接有第二铰接点，所述第二铰接点位于第三伸缩油缸与固定装置的配合处；所述第三伸缩油缸的一端与滑轨梁下方设置的第一铰接点铰接；所述固定装置远离第三伸缩油缸的一端与铰接梁的一端铰接，所述铰接梁的另一端与旋转底座铰接；所述旋转底座上设置有第五铰接点，所述第五铰接点与第一伸缩油缸的一端连接，所述第一伸缩油缸的另一端与第四铰接点铰接；所述第四铰接点设置铰接梁的一侧，且所述铰接梁的另一侧设置有第三铰接点，所述第三铰接点与第二伸缩油缸的一端铰接，所述第二伸缩油缸的另一端与第二铰接点铰接。2.根据权利要求1所述的一种基于水力超前预裂钻杆推送装置，其特征在于，所述滑轨梁的竖直端部上安装有限位装置，所述限位装置上设有沿钻杆夹具轴线方向上同轴设置的安装孔。3.根据权利要求2所示的一种基于水力超前预裂钻杆推送装置，其特征在于，所述限位装置的高度与钻杆夹具的高度一致。4.根据权利要求3所述的一种基于水力超前预裂钻杆推送装置，其特征在于，所述钻杆夹具的夹具孔大小可调。5.一种综掘机，其特征在于，包括如权利要求1～4中任意一项所述的钻杆推送装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建壮，龙军，高波，阳伟，王襄禹，赵嘉鑫，袁成金，范勤英，谢荣，李有平，
申请(专利权)人：四川嘉阳集团有限责任公司中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：