[发明专利]一种开挖式自动化辐射井水平钻机

说明书

本发明公开了一种开挖式自动化辐射井水平钻机，它包括回转工作台及其驱动部件Ⅰ，回转工作台通过转动部件安装在底座上且在驱动部件Ⅰ的驱动下回转工作台可在360度范围内调整方向；矩形框架及其支撑部件Ⅱ，矩形框架通过滑动机构Ⅰ安装在回转工作台上，动力头总成，所述动力头总成通过滑动机构Ⅱ和进给油缸安装在矩形框架上，且所述动力头总成夹持钻杆并驱动钻杆进行转动和直线进给；还包括钻杆供应总成及其驱动部件Ⅱ、钻杆抓取部件，和钻杆夹持部件。本发明结构简单紧凑，可自动换向，且采用模块化的装杆装置，缩短整个换杆周期，可以适用于开挖工作方式的井下工作环境。

技术领域

本发明涉及一种在辐射井施工过程中铺设水平辐射管的专用工程机械技术领域，具体涉及一种开挖式自动化辐射井水平钻机。

背景技术

浅层地下水易补给、易抽取，是我国优先开发的地下水资源。辐射井相较普通井，可以极大地增加出水量，宜广泛推广。

开挖式自动化辐射井水平钻机应用于在采用开挖方式进行辐射井施工过程中铺设水平辐射管。

目前，开挖式辐射井施工通常是通过大型的旋挖钻机旋挖竖井，并铺设竖井管道，管道直径通常在1.5m至4m之间。在竖井施工完成后再进行水平辐射管施工。水平辐射管的施工设备需要吊装至井下，在井下展开水平钻孔工作。通常方法是，通过在地面处，使用起重设备将一个与竖井直径相当的圆形工作平台悬吊在竖井中，并安装在竖井中需要铺设水平辐射孔的水平高度的位置。

然后，再将辐射井水平钻机放在该工作平台上，通过液压设备支撑住竖井管壁将钻机固定在要铺设水平辐射管的方向。钻杆通过起重设备运送到井下工作平台上，通过井下工作人员手动装夹。钻杆的长度通常在0.9m至1.2m之间，直径通常在100mm至130mm之间，壁厚在6mm至8mm之间。钻杆通常也是集水管，即钻杆在铺设完成后并不抽出而是作为集水管保留在砂石或土壤中。钻杆上有集水孔，孔的直径通常在10mm至15mm。孔的数量根据当地水文状况有所增减。每条连续的辐射管道的长度根据当地的水文状况有所变化，从几米至几十米不等。在铺管时每根钻杆首尾之间通过螺纹连接。在完成一个方向的辐射孔铺管后需要通过起重设备悬吊水平钻机转换方向，多条辐射管道以竖井轴线为基准进行辐射布置，所以也称为辐射井。在完成一个水平高度全部的辐射孔铺管后，需要通过起重设备悬吊圆形工作平台调整水平高度，进行多层次的辐射管道的铺设。

可以看出，目前通常采用的水平钻机以及其工作方式存在诸多不足之处。其一，需要工作人员在井下采用人工方式安装钻杆，也就是是说，需要进行井下作业。其二，在同一水平高度更换钻进方向时，需起重设备悬吊再通过井下工作人员搬动钻机进行换向。这些不足会导致工作人员需要在具有一定危险性的井下长时间工作且工作强度大。通常需要3至4名工作人员在井下配合工作完成铺管工作。另外，纯人工的装杆作业，水平管铺设效率低，工期时间长等结果。

由CN 1556301 A已知一种辐射井水平辐射管全液压施工设备。该设备包括井上与井下两部分，井上部分包括动力站、液压油站与液压泵站，通过高压管道与井下部分相连。井下部分包括机架、液压推进装置、动力头、支撑装置、调平装置等。该钻机应用在竖井井下铺设水平辐射管。工作时，通过调平装置调平钻机并通过支撑装置固定钻机。通过工作人员将钻杆通过螺纹连接安装到动力头主轴上，启动动力头并通过液压推进装置推进动力头，完成一根钻杆的铺设。

由CN 1556301 A可知该钻机缺点在于：该钻机需要工作人员在井下通过人工安装钻杆且在同水平高度换向时需要起重设备配合人工完成操作。存在工作人员井下工作时间长，劳动强度大的不足，导致水平管铺设效率低，工期时间长等结果。

由CN 104358516 A已知一种结构紧凑的微开挖水平钻机，该设备包括液压泵站、液压管道、液压操作台、主机架、可拆卸夹持器、水泥管托架、旋转动力头和顶撑装置。该钻机在开挖井下工作时需要通过顶撑装置固定钻机，通过工作人员人工将钻杆安装在可拆卸夹持器上，通过动力头旋转带动钻杆旋转，通过油缸进给装置推动钻杆，完成一支钻杆钻进。