[发明专利]一种钻孔装置

说明书

本发明涉及一种矿用锚杆安装机，用于在矿井顶板上钻孔和插入锚杆；尤其涉及一种用于支承钻箱并用于更精确地控制钻孔方向的转臂装置及其控制系统。

矿用锚杆安装机用于采矿工业，用于在矿井顶板上钻孔并间隔一定距离插入顶板锚杆，以防止冒顶并减少落岩。该矿井锚杆安装机可在矿井内移动，并可在几英尺长的路线上向上移动钻杆垂直上部岩层钻孔。将钻杆固定于采矿车辆的转臂上，采矿车辆的转臂将钻杆升至顶板，这些都是公知的。因为当其向上回转时，转臂划出的是弧形路线，所以已经开发出象连杆机构等很多装置，当钻杆钻入岩层中时，使其保持在真正的垂直路线上。所有这些不同的装置都受体积、复杂性、成本，或不精确性的影响。如果钻杆划过的路线并非精确垂直，那么就会产生偏离，这种偏离会产生非常大的应力，而应力又是使钻杆和卡住钻杆的卡盘之磨损和破坏的主要因素。

钻孔后，必须插入一个锚杆，使其达到一特定的扭矩。公知的方法被用来测定锚杆的扭矩，但这些方法通常要有操作人员。所以，就需要一种能够自动插入锚杆使其达到合适扭矩的装置。

本发明的一个目的是在整个钻孔过程中，通过简单、紧凑而可靠的装置自动使钻头或钻杆沿一基本唯一的轴线“对中”。

本发明的另一目的是不管岩层特性的变化，而使钻孔速度控制在一适合的水平。

本发明的又一目的是收集钻杆转速和冲击力的时间序列数据，以了解岩层的特性。

本发明的再一目的是自动插入锚杆，并使其达到一合适的扭矩。

本发明的另一目的是提供一个覆盖安装机操作人员的护罩，免受落岩的伤害，可以可靠地在多个方位使用该护罩。

本发明的另一目的是提供一个使用可靠而简便的装置，当钻岩层时，可以用真空除去钻出的岩石。

根据前述的目的，本发明涉及在钻孔过程中自动保持钻杆处于其正确路线上的装置。钻杆被固定于可伸长的转臂之端部，其伸出部分可液压控制。钻杆相对转臂的方向也可液压控制。转臂可由液压装置升起以驱动钻杆钻入上部岩层。钻杆的位置可通过几个传感器被控制器计算出来。然后，控制器调整转臂的伸长量和转臂的角度及钻杆相对转臂的方位，以保持钻杆在整个钻孔过程中处于合适的位置。

图1为具有左右钻臂组件的采矿车辆之顶视图；

图2为图1之采矿车辆的侧视图；

图3为除去钻孔顶梁后图1的左钻臂组件的顶视图；

图4为图3之左钻臂组件的侧视图；

图5为图3之左钻臂组件的侧视图，其中钻臂已升起并部分伸长；

图6为装上钻孔顶梁的左钻臂组件之侧视图；

图7为钻杆定位系统的示意图；

图8为钻孔和安装锚杆的控制系统之示意图；

图9为岩层和钻孔率的曲线图。

参照图1，示出了一个带轮的可移动的锚杆安装机1，该锚杆安装机有一后框架部分3、一中间框架部分5和一前框架部分7，其中中间框架部分5位于后框架部分3之前，前框架部分7位于中间框架5之前，并可转动地连接到中间框架部分5上。一纵轴9沿锚杆安装机1的长度方向，框架部分3、5和7与纵轴9对中，这是公知的。固定于锚杆安装机1上的都是公知的操作系统，象电缆盘、电动机、真空鼓风机和控制装置(未示出)。这些装置不构成本发明的一部分，所以没有具体示出。设置于前框架部分7上并沿轴9延伸的是自动操纵的临时顶板支架(ARTS)11。ARTS11的结构和操作如美国专利5，156，497和5，312，206所述。

钻臂支架14在ARTS11和轴9的两侧上可转动地连接到前框架部分7上，这两个钻臂组件14互为镜像对称。图3至5描绘出一个左转臂组件14。为方便和清晰起见，本说明书仅详细描述了左转臂组件14。

左转臂组件14的后部包括一转臂支架组件16，该组件16包括一内板18，一外板20和一背板22。背板22在回转铰接点24处可转动地被连接到前框架7上。在固定到框架7上各个回转铰接点24内侧的是回转驱动装置，由26表示，它包括一液压操纵的油缸28，在油缸28内有一可伸长的活塞杆30，这些都是公知的。可伸长的活塞杆30在铰接点32处可转动地连接到转臂支架组件16的内板18上。通过移动可伸长的活塞杆30，回转驱动装置26能够使钻臂组件14在水平面内绕回转铰接点24转动一定角度范围。