[发明专利]一种煤层大孔径钻孔施工的钻孔装备

说明书

技术领域

本发明涉及到煤炭开采领域用的钻孔设备，具体的说是一种煤层大孔径钻孔施工的钻孔装备。

背景技术

地质层中存在有压力，在煤矿开采时地层中出现挖空现象，造成压力释放迅速，表现为冲击地压。冲击地压又称岩爆是聚积在矿井和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，产生的动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道跨落破坏等。冲击地压除了破坏巷道、支架和设备外还会引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时会造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。目前解决冲击地压的方法有：（1）振动爆破。（2）煤层注水。（3）钻孔卸压。（4）定向裂缝。振动爆破会带来其它灾害，煤层注水会使巷道内作业环境变得更恶劣，定向裂缝施工难度大，钻孔缷压为比较适合煤矿井下的环境，但现在所用钻机钻大直径的孔时效率极其低下，钻到20米时无法钻进，工人劳动强度大，影响煤矿生产效率。

发明内容

为解决现有技术中钻孔装备无法钻大直径的孔和钻孔效率低的问题，本发明提供了一种煤层大孔径钻孔施工的钻孔装备。通过此种钻孔装备可以在同一煤层中钻入直径超过150毫米长度大于50米的大孔，瓦斯抽放效率提高，且无需掘进底抽巷，煤矿开采成本降低。

本发明为解决上述钻孔时塌孔和压钻杆造成无法钻大孔径孔的问题，所采用的技术方案为：一种煤层大孔径钻孔施工的钻孔装备，由钻具和钻机组成，所述的钻机由行走机构、控制钻具转动的动力输出装置、进给机构、夹持机构以及操作控制台组成，行走机构上设有驱动钻具水平移动的进给机构，进给机构上设有动力输出装置和夹持机构，钻具通过夹持机构与动力输出装置连接驱动钻具钻孔。

本发明所述的钻孔装备上还设有支撑固定机构。

本发明所述的进给机构上设有用于带动动力输出装置移动的滑移座。

本发明所述的钻具由钻杆和安装在钻杆上的钻头组成，所述的钻头由多层钻头沿钻头轴线方向串接在一起组成塔式结构，其包括双翼型硬质合金头、多个三翼硬质合金刚头，双翼型硬质合金头和多个三翼硬质合金头依次连接，多个三翼硬质合金头的旋转直径由钻头头端向钻头尾端逐渐增大，所述的三翼硬质合金头由三翼钻头体和三枚切割片组合而成，切割片安装在三翼钻头体上。

本发明所述的切割片上设有金刚石保径。

本发明所述的相临的两个三翼硬质合金头的切割片交错设置。

本发明所述的钻头的底部和钻杆上均设置有螺旋叶片。

本发明所述的钻杆上套设有排屑管。

本发明所述的排屑管上设有多个排屑孔。

本发明所述的夹持机构包括对称设置的两个卡瓦座，以及分别设置在两个对接设置的卡瓦座座孔内用于夹持钻杆的卡瓦，两个卡瓦座的两端分别设有对其施力的主油缸和副油缸，所述的卡瓦座座孔的边缘设有凹槽，在凹槽内设有与有凹槽相匹配的卡板，卡板将卡瓦固定在卡瓦座座孔内。

本发明有益效果是：本发明通过通达大扭矩高转速钻机给煤层大孔径钻孔施工的钻具提供动力，钻杆在工作过程中能够在效进行起排屑，且在螺旋叶片钻杆体外置排屑筒，可有效进行排屑，能够抵抗地压对钻杆的影响，能够支撑钻杆沿直线方向钻进，保证了煤层大孔径钻孔长深孔施工的成功率，大大提高了钻孔深度和钻孔效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的钻头的结构示意图；

图3为本发明的钻杆的结构示意图；

图4为本发明的排屑筒的结构示意图；

图5为本发明的夹持机构的结构示意图；

图6为本发明的卡瓦座的结构示意图；

图7为本发明的卡板的结构示意图；

图中标记为： 1、行走机构，2、动力输出装置，3、进给机构，4、夹持机构，401、卡瓦座，402、卡瓦，403、主油缸，404、副油缸，405、凹槽，406、卡板，407、前夹持，408、后夹持，409、卡孔凸台，410、固定凸台，5、操作控制台，6、支撑固定机构，601支顶机构，7、滑移座，8、钻头，801、双翼型硬质合金头，802、三翼硬质合金头，803、三翼钻头体，804、切割片，805、螺旋叶片，806、销孔，9、钻杆，901、排屑管，902、排屑孔，903、内螺纹，904、外螺纹，905、滑动螺栓，10、金刚石保径，11、高强螺栓，12旋转大盘，13、支地机构。

具体实施方式