[发明专利]煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机及其施工方法

说明书

一种煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机及其施工方法，该钻机包括平台系统、稳固系统、操纵系统、动力系统、调角系统和钻进系统，以履带车体为平台，可三个方向稳固支撑；钻进系统的主机可在调角系统的机架、回转平台、副回转装置和主回转装置控制下沿平行和垂直于履带车体的两个平面内旋转并任意角度定位；本发明克服了现有技术的不足，既能快速调整开孔倾角，又缩小了运输尺寸，还可清晰观察钻进施工情况，解决了岩层钻进困难的难题，具有搬迁运输方便，全倾角钻孔施工效率高、钻进安全可靠等显著优点。

技术领域

本发明涉及钻探装备的技术领域，尤其涉及一种煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机及其施工方法。

背景技术

瓦斯灾害是煤矿井下最主要、最严重的灾害类型，严重影响矿井安全生产，采用钻孔提前对煤层瓦斯进行预抽采是防治瓦斯灾害事故的主要技术手段，主要包括两个方面：一是预抽待掘煤巷影响区内瓦斯，超前掩护煤巷掘进安全；二是预抽待采工作面内瓦斯，确保工作面煤层回采安全。

松软突出煤层是我国高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井主要煤层类型，在我国分布广泛，瓦斯含量大、压力高，煤层硬度低、透气性差，瓦斯治理难度大。由于松软突出煤层的物理力学特性，其钻进过程中易出现喷孔、塌孔、卡钻等孔内异常现象，钻进困难，目前钻孔深度较浅，平均钻孔深度≤150m，远小于待采工作面和待掘煤巷影响区宽度(一般≥220m)，不能满足递进式抽采需要。因此目前采用的办法是：首先在待掘煤巷下方施工一个底抽巷，然后在底抽巷内施工全倾角扇形穿层钻孔群，覆盖待掘煤巷影响区，待瓦斯抽采达标后进行煤巷掘进(如中国专利CN104314610A示例)；再在掘进好的煤巷内施工顺煤层对穿钻孔抽采工作面内瓦斯，确保矿井安全生产。

底抽巷内全倾角扇形穿层钻孔群的施工效果对瓦斯抽采治理效率影响显著，由于缺乏专用钻机，目前国内底抽巷内全倾角扇形穿层钻孔群钻进时，存在以下不足：①每组全倾角扇形穿层钻孔群一般由5～9个穿层钻孔组成，为达到均匀覆盖待掘煤巷影响区，需要不同倾角开孔，现有钻进装备在每个钻孔施工完成后一般均需要重新移动、稳固钻机并调整钻机开孔倾角，搬迁麻烦、调角复杂，严重影响钻进施工效率；②底抽巷空间狭窄，钻机运输不便，目前部分钻机虽然设置了倾角快速调整装置，但其只可在一个平面内旋转，钻进主机与履带车体垂直，导致钻机宽度超限，严重影响钻机运输搬迁；③钻机操纵台固定在钻机侧方或后方，集成功能较多，部分倾角钻孔施工时，司钻人员视线受阻，不利用观察钻进情况，存在重大安全隐患；④穿层钻孔需要钻穿煤层底板，然后进入煤层，中硬以上岩层钻进困难。

为此，本发明的设计者通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，针对目前煤矿井下底抽巷内全倾角扇形穿层钻孔群钻进存在的不足，开发了一种煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机及其施工方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是针对目前煤矿井下底抽巷内全倾角扇形穿层钻孔群钻进时存在的搬迁运输麻烦、开孔倾角调整和施工效率低、不便于观察钻进施工情况等不足，提供了一种煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机及其施工方法。

为解决上述问题，本发明公开了一种煤矿井下底抽巷全倾角钻孔用履带式钻机，包括平台系统、稳固系统、操纵系统、动力系统、调角系统和钻进系统，其特征在于：

所述平台系统包含履带车体，所述履带车体包含车体平台和位于车体平台两侧的履带体，所述车体平台为中部内凹式的结构，其中部设有凹槽以作为安装平台，所述调角系统可至少包含机架、回转平台、副回转装置和主回转装置，所述机架设置于履带车体的前部且连接于主回转装置，所述回转平台通过所述主回转装置可旋转的连接于机架，且所述回转平台上设置所述副回转装置，所述钻进系统包含主机和钻进机构，所述主机连接于副回转装置，以通过调角系统实现运输时的放平状态和钻进时的垂直状态以及钻进的全倾角调节，所述主机上设置有钻进机构。