一种煤矿定向钻机

技术领域

本发明属于钻孔设备技术领域，尤其是涉及一种煤矿定向钻机。

背景技术

近年来，随着煤矿采掘活动向纵深发展，煤炭开采条件日趋复杂，煤层瓦斯赋存“四高两低”(高应力、高瓦斯、高可塑性结构、高吸附性、低渗透性和低强度煤体)特征更加明显，因此常通过定向钻孔技术孔防治瓦斯、“以孔代巷”技术防治瓦斯、定向拦截钻孔防治瓦斯和井上下联合立体化抽采瓦斯。

目前在煤矿井定向钻孔时因定向钻机的钻头距离定向钻机旋转位置较远，钻头的抖动幅度较大，而且煤矿井内壁凹凸不平，进一步加深钻机钻孔初期抖动的幅度，影响定向钻孔的效率和精准度，因此在定向钻孔前工作人员常通过钻孔设备开钻一个定向预钻孔，使钻机的钻头能够伸入定向预钻孔，通过定向预钻孔的孔壁能够防止定向钻机钻头抖动，并提高定向钻孔的效率和精准度，但人工打孔的稳定性较差，受打孔设备反作用力影响工作人员带动打孔设备晃动，甚至影响定向钻孔的品质，而且人工开挖定向预钻孔的时候钻孔时容易迸溅小颗粒物质，而且小颗粒物质容易损伤人员和设备，进而影响定向预钻孔作业的安全性。

为此，我们提出一种煤矿定向钻机来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种煤矿定向钻机。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种煤矿定向钻机，包括底板，所述底板的下表面四角处均固定连接有万向轮，所述底板的上表面四角处均开设有通孔，且通孔的孔壁固定连接有第一电动液压杆，所述第一电动液压杆的底端固定连接有支撑块，所述底板的上表面铰接有L形连接板，所述L形连接板的下表面通过铰接件铰接有多级电动伸缩杆，所述多级电动伸缩杆的底端铰接有连接块，所述连接块的下表面与底板的上表面固定连接，所述L形连接板的下表面通过铰接件铰接有竖板，所述竖板的下表面与底板的上表面固定连接，所述L形连接板的上表面开设有滑槽，且滑槽的槽壁滑动连接有空心箱，所述L形连接板的侧壁开设有通孔，且通孔的孔壁固定连接有第二电动液压杆，所述第二电动液压杆的侧端与空心箱的外壁固定连接，所述空心箱的两端均开设有通孔，且通孔的孔壁通过滚动轴承连接有连接筒，所述连接筒的内壁固定连接有三爪夹盘，所述三爪夹盘的内壁连接有空心杆，所述空心杆的侧端固定套接有收料筒，所述收料筒的筒壁开设有排气孔，所述收料筒的侧端固定连接有空心钻头，所述空心箱的外壁固定连接有防溅伤机构，所述空心箱的上表面固定连接有驱动机构，所述空心杆远离收料筒的一端固定连接有间接供水冷却机构，所述底板的外壁固定连接有防后坐力移位机构。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述防溅伤机构包括与空心箱侧壁固定连接的多个外筒，所述外筒的内壁连接有内杆，多个所述内杆的侧壁共同固定连接有防护筒，所述内杆的杆壁活动套接有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与空心箱外壁和防护筒外壁固定连接。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述驱动机构包括与空心箱外壁固定连接的驱动电机，所述驱动电机的输出端穿过空心箱的内壁，所述驱动电机的输出端固定连接有斜齿轮，所述连接筒的外壁固定套接有斜齿环，所述斜齿环的外壁与斜齿轮的外壁垂直啮合。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述间接供水冷却机构包括与空心杆侧端固定套接有密封轴承，所述密封轴承的外壁固定套接有软管，所述软管的底端固定连接有水泵，所述连接筒的外壁固定连接有弧形凸块，所述空心箱的内壁固定连接有连接罩，所述连接罩的内壁固定连接有导电块，所述导电块的外壁与空心箱的内壁固定连接，所述导电块的下表面活动连接有导电棉块，所述连接罩的内壁活动连接有导电杆，所述导电杆的上表面与导电棉块的下表面固定连接，所述导电杆的底端开设有弧形面，所述导电杆的杆壁固定套接有绝缘环，所述导电杆的杆壁活动套接有第二弹簧，所述第二弹簧的两端分别与绝缘环的上表面和连接筒的下表面固定连接，所述空心杆的外壁和收料筒的内部共同开设有排水槽，且排水槽的孔壁开设有斜出水孔。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述防后坐力移位机构包括与底板上表面固定连接的U形板，所述U形板的外壁固定连接有自锁电机，所述自锁电机的输出端穿过U形板的内壁，所述自锁电机的输出端通过安全联轴器固定连接有卷收辊，所述卷收辊的侧端通过滚动轴承与U形板的内壁固定连接，所述卷收辊的两端外壁固定连接有钢丝绳，所述钢丝绳的外端固定连接有限位组件，所述底板的侧壁固定连接有移动杆，所述移动杆的侧端固定连接有导电圆块，所述导电圆块的外壁活动套接有绝缘套，所述绝缘套的侧壁固定连接有导电筒，所述导电筒和绝缘套的外壁共同固定套接有绝缘筒，所述绝缘筒的外壁固定连接有L形支撑板，所述L形支撑板的上表面开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有第一插杆。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述限位组件包括与钢丝绳侧端固定连接的连接环，所述连接环的外壁固定连接有第二插杆，所述第二插杆的杆壁固定套接有支撑环。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述防护筒的内壁通过滚动轴承与收料筒外壁固定连接，所述收料筒的外壁固定套接有挡环。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述防护筒的底端开设有排料斜面，所述防护筒的侧壁固定连接有橡胶垫。

在上述的一种煤矿定向钻机中，所述竖板和多级电动伸缩杆的外壁共同连接有第三电动液压杆，所述第三电动液压杆的两端分别通过铰接件与竖板和多级电动伸缩杆的外壁铰接。

与现有的技术相比，一种煤矿定向钻机的优点在于：

1、通过设置的间接供水冷却机构、驱动机构、空心钻头和收料筒，当煤矿内需要钻孔的时候，首先通过多级电动伸缩杆使L形支撑板在竖板上偏转，并调整钻孔的角度，使定向预钻孔的角度符合定向钻孔要求，同时把水泵放置在供水箱内，接着启动驱动机构和第二电动液压杆，驱动机构使空心钻头旋转，第二电动液压杆使空心钻头靠近钻孔位置，连接筒旋转过程中，间接供水冷却机构把冷却水间歇输送到钻孔位置，实现对空心钻头冷却降温和钻孔降尘，避免空心钻头损坏，避免持续输送冷却水造成水资源浪费的情况，该机构使钻机具有冷却水间距输送的能力，在保证钻孔降温除尘的情况下，能够有效降低钻孔水资源的消耗，提高钻机的环保性能。

2、通过设置的防溅伤机构，当钻机工作的时候，空心钻头和收料筒深入定向预钻孔位置的过程中，防溅伤机构使防护筒能够防止钻孔产生的小颗粒物质迸溅损伤人员和设备的情况，该机构能够有效提高钻机钻孔时的防护能力，避免发生钻孔产生的小颗粒物质迸溅损伤设备和人员的情况，提高定向预钻孔作业的安全性。

3、通过设置的防后坐力移位机构，当钻机在煤矿井内壁钻孔受钻孔反作用力作用，钻机底部发生位移而影响定向钻孔的稳定性和定向钻孔品质时，在钻孔前把第一插杆和第二插杆插入地面，并使钢丝绳绷紧，之后底板受钻孔反作用力而后移的初始阶段，底板带动移动杆的导电圆块接触导电筒，此时自锁电机立即启动，而且自锁电机通过安全联轴器使卷收辊使钢丝绳持续绷紧，保证钻机底部不受反作用影响而位移，该机构使煤矿定向钻机具有防反作用力位移的功能，提高钻机工作的稳定性，并保证定向预钻孔符合钻机定向钻孔的要求，进而提高了煤矿定向钻孔的品质。

附图说明

图1是本发明提供的一种煤矿定向钻机的结构示意图；

图2是本发明提供的一种煤矿定向钻机局部放大的结构示意图；

图3是本发明提供的一种煤矿定向钻机中间接供水冷却机构部分的结构示意图；

图4是本发明提供的一种煤矿定向钻机中间接供水冷却机构局部侧视的结构示意图；

图5是本发明提供的一种煤矿定向钻机中防后坐力移位机构局部侧视的结构示意图；

图6是本发明提供的一种煤矿定向钻机中防后坐力移位机构局部放大的结构示意图。

图中：1底板、2万向轮、3第一电动液压杆、4L形连接板、5限位组件、51连接环、52第二插杆、53支撑环、6防溅伤机构、61外筒、62内杆、63防护筒、64第一弹簧、7驱动机构、71驱动电机、72斜齿轮、73斜齿环、8间接供水冷却机构、81密封轴承、82软管、83水泵、84弧形凸块、85连接罩、86导电块、87导电棉块、88导电杆、89绝缘环、810第二弹簧、811排水槽、812斜出水孔、9防后坐力移位机构、91U形板、92自锁电机、93卷收辊、94钢丝绳、95移动杆、96导电圆块、97绝缘套、98导电筒、99绝缘筒、910L形支撑板、911第一插杆、10连接块、11空心箱、12第二电动液压杆、13连接筒、14三爪夹盘、15收料筒、16空心钻头、17多级电动伸缩杆、18挡环、19橡胶垫、20空心杆、21支撑块、22竖板、23第三电动液压杆。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

如图1-6所示，一种煤矿定向钻机，包括底板1，底板1的下表面四角处均固定连接有万向轮2，底板1的上表面四角处均开设有通孔，且通孔的孔壁固定连接有第一电动液压杆3，第一电动液压杆3的底端固定连接有支撑块21，底板1的上表面铰接有L形连接板4，L形连接板4的下表面通过铰接件铰接有多级电动伸缩杆17，多级电动伸缩杆17的底端铰接有连接块10，连接块10的下表面与底板1的上表面固定连接，L形连接板4的下表面通过铰接件铰接有竖板22，竖板22的下表面与底板1的上表面固定连接，竖板22和多级电动伸缩杆17的外壁共同连接有第三电动液压杆23，第三电动液压杆23的两端分别通过铰接件与竖板22和多级电动伸缩杆17的外壁铰接，第三电动液压杆23与多级电动伸缩杆17配合保证L形连接板4角度调整后能够稳定保持，L形连接板4的上表面开设有滑槽，且滑槽的槽壁滑动连接有空心箱11，L形连接板4的侧壁开设有通孔，且通孔的孔壁固定连接有第二电动液压杆12，第二电动液压杆12的侧端与空心箱11的外壁固定连接，空心箱11的两端均开设有通孔，且通孔的孔壁通过滚动轴承连接有连接筒13，连接筒13的内壁固定连接有三爪夹盘14，三爪夹盘14的内壁连接有空心杆20，空心杆20的侧端固定套接有收料筒15，收料筒15的筒壁开设有排气孔，收料筒15的侧端固定连接有空心钻头16。

空心箱11的外壁固定连接有防溅伤机构6，防溅伤机构6包括与空心箱11侧壁固定连接的多个外筒61，外筒61的内壁连接有内杆62，多个内杆62的侧壁共同固定连接有防护筒63，防护筒63的底端开设有排料斜面，防护筒63的侧壁固定连接有橡胶垫19，橡胶垫19能够提高防护筒63与煤矿内壁连接的稳定性，防护筒63的内壁通过滚动轴承与收料筒15外壁固定连接，该滚动轴承的外圈外壁与防护筒63固定连接，改滚动轴承的内圈内壁与收料筒15外壁滑动连接，收料筒15的外壁固定套接有挡环18，挡环18能够防止防护筒63与收料筒15分离，内杆62的杆壁活动套接有第一弹簧64，第一弹簧64的两端分别与空心箱11外壁和防护筒63外壁固定连接，该机构能够有效提高钻机钻孔时的防护能力，避免发生钻孔产生的小颗粒物质迸溅损伤设备和人员的情况，进而提高了定向预钻孔作业的安全性。

空心箱11的上表面固定连接有驱动机构7，驱动机构7包括与空心箱11外壁固定连接的驱动电机71，驱动电机71的输出端穿过空心箱11的内壁，驱动电机71的输出端固定连接有斜齿轮72，连接筒13的外壁固定套接有斜齿环73，斜齿环73的外壁与斜齿轮72的外壁垂直啮合，该机构能够使空心钻头16旋转进行钻孔作业。

空心杆20远离收料筒15的一端固定连接有间接供水冷却机构8，间接供水冷却机构8包括与空心杆20侧端固定套接有密封轴承81，密封轴承81的外壁固定套接有软管82，软管82的底端固定连接有水泵83，连接筒13的外壁固定连接有弧形凸块84，空心箱11的内壁固定连接有连接罩85，连接罩85的内壁固定连接有导电块86，导电块86的外壁与空心箱11的内壁固定连接，导电块86的下表面活动连接有导电棉块87，连接罩85的内壁活动连接有导电杆88，导电杆88的上表面与导电棉块87的下表面固定连接，导电杆88的底端开设有弧形面，导电杆88的杆壁固定套接有绝缘环89，导电杆88的杆壁活动套接有第二弹簧810，第二弹簧810的两端分别与绝缘环89的上表面和连接筒13的下表面固定连接，空心杆20的外壁和收料筒15的内部共同开设有排水槽811，且排水槽811的孔壁开设有斜出水孔812，该机构使定向钻机具有冷却水间距输送的能力，在保证钻孔降温除尘的情况下，能够有效降低钻孔水资源的消耗，提高钻机的环保性能。

底板1的外壁固定连接有防后坐力移位机构9，防后坐力移位机构9包括与底板1上表面固定连接的U形板91，U形板91的外壁固定连接有自锁电机92，自锁电机92的输出端穿过U形板91的内壁，自锁电机92的输出端通过安全联轴器固定连接有卷收辊93，卷收辊93的侧端通过滚动轴承与U形板91的内壁固定连接，卷收辊93的两端外壁固定连接有钢丝绳94，钢丝绳94的外端固定连接有限位组件5，限位组件5包括与钢丝绳94侧端固定连接的连接环51，连接环51的外壁固定连接有第二插杆52，第二插杆52的杆壁固定套接有支撑环53，限位组件5的支撑环53能够扩大第二插杆52的连接面积，保证第二插杆52连接的稳定性。

底板1的侧壁固定连接有移动杆95，移动杆95的侧端固定连接有导电圆块96，导电圆块96的外壁活动套接有绝缘套97，绝缘套97的侧壁固定连接有导电筒98，导电筒98和绝缘套97的外壁共同固定套接有绝缘筒99，绝缘筒99的外壁固定连接有L形支撑板910，L形支撑板910的上表面开设有通孔，且通孔的孔壁活动连接有第一插杆911，该机构使煤矿定向钻机具有防反作用力位移的功能，提高钻机工作的稳定性，并保证定向预钻孔符合钻机定向钻孔的要求，进而提高了煤矿定向钻孔的品质，本发明中用电设备和导电结构均通过导线和电路控制开关组件与外部电源电性连接，此电性连接技术为现有技术，且属于本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

现对本发明的操作原理做如下描述：当煤矿内需要钻孔的时候，首先通过万向轮2把钻机移动的钻孔位置，之后启动第一电动液压杆3，第一电动液压杆3推动支撑块21接触地面稳定钻机，同时通过多级电动伸缩杆17使L形连接板4在竖板22上偏转，并调整钻孔的角度，使定向预钻孔的角度符合定向钻孔要求，工作人员在控制多级电动伸缩杆17伸出推动L形连接板4向下偏转的初期时，同步启动第三电动液压杆23收缩，若工作人员在控制多级电动伸缩杆17缩回使L形连接板4向上偏移的初期时，同步控制第三电动液压杆23伸出，进而保障多级电动伸缩杆17调整L形连接板4角度后能够与第三电动液压杆23配合，并利用三角形具有稳定性的特点保障L形连接板4的倾斜角度持续稳定，之后把水泵83放置在供水箱内，接着启动驱动机构7和第二电动液压杆12，驱动机构7的驱动电机71通过斜齿轮72和斜齿环73使连接筒13旋转，连接筒13通过空心杆20使收料筒15和空心钻头16旋转，第二电动液压杆12使空心箱11在滑槽内滑块，并使旋转的空心钻头16靠近钻孔位置，连接筒13旋转过程中，弧形凸块84挤压导电杆88上，导电杆88上移推动导电棉块87与导电块86接触，而且第二弹簧810压缩蓄能，此时水泵83通电启动，水泵83通过软管82、空心杆20、排水槽811和斜出水孔812把冷却水间歇输送到钻孔位置，实现对空心钻头16冷却降温和钻孔降尘，避免空心钻头16损坏，弧形凸块84远离导电杆88后，导电杆88在第二弹簧810的恢复力作用下使导电棉块87与导电块86分离，而且间歇输送冷却水避免持续输送冷却水造成水资源浪费的情况，当钻机工作的时候，空心钻头16和收料筒15深入定向预钻孔位置的过程中，防护筒63在外筒61、内杆62和第一弹簧64的配合下始终紧贴煤矿井内壁上，而且防护筒63能够防止钻孔产生的小颗粒物质迸溅损伤人员和设备的情况，该机构使定向钻机具有冷却水间距输送的能力，在保证钻孔降温除尘的情况下，能够有效降低钻孔水资源的消耗，提高钻机的环保性能，而且能够有效提高钻机钻孔时的防护能力，避免发生钻孔产生的小颗粒物质迸溅损伤设备和人员的情况，进而提高了定向预钻孔作业的安全性。

当钻机在煤矿井内壁钻孔受钻孔反作用力作用，钻机底部发生位移而影响定向钻孔的稳定性和定向钻孔品质时，在钻孔前把第一插杆911和第二插杆52插入地面，并使钢丝绳94绷紧，之后底板1受钻孔反作用力而后移的初始阶段，底板1带动移动杆95的导电圆块96接触导电筒98，此时自锁电机92立即启动，而且自锁电机92通过安全联轴器使卷收辊93使钢丝绳94持续绷紧，保证钻机底部不受反作用影响而位移，进而保证钻机能够稳定持续定向钻孔，该机构使煤矿定向钻机具有防反作用力位移的功能，提高钻机工作的稳定性，并保证定向预钻孔符合钻机定向钻孔的要求，进而提高了煤矿定向钻孔的品质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。