[发明专利]大孔径螺旋深孔钻机

说明书

技术领域

本发明涉及一种大孔径钻机，尤其涉及一种大孔径螺旋深孔钻机。

背景技术

我国煤矿瓦斯爆炸事故频发，死亡人数众多。加之近年来随着矿井采深的不断增加，动力灾害也更加明显，给矿井生产和安全带来极大威胁。如何对瓦斯聚集区进行探测和抽放，如何对煤岩层进行地压释放，需要安全、高效的钻探设备，以从根本上实现煤矿安全生产。

钻孔瓦斯抽放技术研究：从上世纪60年代起，美、德、澳等发达国家就开始进行瓦斯抽采技术研究，通过采取行之有效的措施，基本实现了煤矿安全生产。就煤矿瓦斯抽采工艺而言，除美国部分煤矿采取地面抽采之外，多数矿井采取本煤层钻孔抽采。发达国家采用的井下瓦斯钻机，虽然种类繁多，功能各异，但根据驱动钻头回转的动力来源不同，可分成两大类：一类是常规的孔口回转钻机(钻机通过钻杆柱驱动钻头回转)。如浅孔钻机及德、日为代表的一些国家生产的深孔钻机；另一类是孔底动力回钻钻机(钻进时钻杆柱不回转，由孔底马达驱动钻头回转)。如美国多以孔底动力为主，我国引进的几种钻机都属于这种类型。从整体上看，国外煤矿井下瓦斯钻机在整机设计及元、部件的选用上，较国内钻机要先进，性能更可靠，功能更完善。

我国常用方法是本煤层钻孔抽放瓦斯，但由于钻孔直径小，孔壁产生的裂隙小，抽放效果不太理想。通过加大钻孔的直径和数量，以提高孔口抽放负压，可以弥补前者不足。但受钻具强度及成孔难度大影响，目前还未得到良好解决。

钻孔卸压防治煤矿冲击地压技术研究：煤矿动力灾害一直是岩体力学及矿山压力防治研究难点之一，从理论到防治都尚未完全解决。煤矿冲击地压属矿井动力现象，是矿山压力的一种特殊显现形式，它往往造成采掘空间中支护设备的破坏以及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷毁坏，甚至引起地表塌陷而造成局部地震。作为一种世界性的灾害现象，冲击地压在国际上主要井工开采的国家普遍存在。目前，包括我国在内，德国、南非、前苏联、波兰、加拿大等20多个国家和地区都受到冲击地压灾害的威胁。我国矿井大多建于五六十年代，随着时间的推移和矿产资源开发向深部转移，这些矿井逐步进入深部开采，冲击地压灾害问题更加严重、更加突出、更为普遍。

钻孔卸压是利用钻孔方法消除或减缓冲击地压危险的解危措施。其实质是利用高应力条件下，煤层中积聚的弹性能来破坏钻孔周围的煤体，使煤层卸压、释放能量，消除冲击危险。钻孔卸压作为防止冲击地压的积极措施，正逐渐得到普遍应用。该方法在德国等国家被认为是最实用有效的方法，是德国唯一得到国家监察局批准的标准措施。前苏联也对此进行了大量研究。通过数值模拟得出结论：煤层强度和煤层压力一定的条件下，钻孔破坏半径随着孔径的增大而增大；钻孔直径越大卸压效果越好。另外，长期以来，大直径钻孔卸压未得到充分应用的关键原因就是在国内没有专用的钻机钻具，严重制约了卸压解危措施在我国有冲击地压危险矿井的使用。

随着我国国民经济的不断发展以及能源的紧缺，我国对资源的需求日益突出，国家对瓦斯及动力灾害的治理力度进一步加大，在高瓦斯矿区采取了先放气、再采煤方针，新型大孔径螺旋深孔钻机将成为市场急需的产品。

发明内容

本发明目的是提供一种大孔径螺旋深孔钻机，它通过扩大钻孔直径能够更好实现煤矿瓦斯抽采和消除或减缓冲击地压。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大孔径螺旋深孔钻机，它包括钻具总成、前架总成、推进总成、履带行走总成、旋转支撑总成、钻具驱动总成及泵站总成，钻具总成由钻头、首节钻杆和普通钻杆连接而成钻具总成末端与钻具驱动总成连接，钻具驱动总成主体结构为液压驱动马达及减速器，钻具驱动总成置于推进总成上，推进总成通过液压杆与钻具驱动总成连接，推进总成下部为旋转支撑总成，旋转支撑总成由底部的履带行走总成驱动，泵站总成为动力机构并位于钻机的末端，其特征在于：大孔径螺旋深孔钻机还包括集渣槽总成、运输部总成、运输马达，集渣槽总成为开口向前的扇形收集箱，集渣槽总成的末端与运输部总成衔接，运输部总成主体为一刮板输送机，刮板输送机位于旋转支撑总成下方两履带之间，运输部总成由运输马达提供动力。

上述的一种大孔径螺旋深孔钻机，其特征在于：集渣槽总成前部部分侧板及底板为独立结构，独立部分由液压千斤顶控制其打开张角。

本发明具有以下优点：

1、单钻杆、大孔径钻孔。克服了普通钻机成孔小的缺点，采用了全新设计的螺旋钻杆，钻采时可以形成直径接近500mm的钻孔，以达到大面积释放地压的效果。

2、实现了钻机的自行、旋转，解决了煤矿井下钻机频繁搬迁问题，提高了工作效率。