本發(fā)明涉及一種松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸鉆桿裝置及其使用方法，屬于礦山機械領域。

背景技術：

目前松軟煤層瓦斯鉆機一直是我國礦山機械領域的研究熱點，國內很多鉆機在鉆進過程中，當接續(xù)下一根螺旋鉆桿時，需要已鉆入煤層的長鉆桿停止轉動，導致已鉆進煤層的鉆桿部分頻繁啟動、停止，無法連續(xù)排出煤孔內的煤渣，造成鉆孔內部煤粉堆積，頻繁啟停不僅浪費能源，而且啟停過程的沖擊容易造成已鉆孔壁坍塌，使鉆桿被抱死無法啟動，嚴重時導致鉆桿斷裂，鉆桿丟失，鉆孔無法使用等安全事故，帶來巨大的經濟損失。

技術實現要素：

本發(fā)明旨在提供一種松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸鉆桿裝置，用于突出和高瓦斯的軟煤層鉆孔，創(chuàng)新點在于接續(xù)下一根鉆桿時仍可實現煤粉的連續(xù)排出，防止了由于停鉆而發(fā)送抱（夾）鉆事故。本發(fā)明還提供了該裝置的使用方法。

本發(fā)明提供了一種松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸鉆桿裝置，包括螺旋鉆桿，還包括鉆桿的前動力頭和后動力頭、測速裝置、給進裝置、機架，機架四周設有液壓頂柱，液壓頂柱的作用是：鉆機工作時頂緊巷道，保證其穩(wěn)定性；機架上表面中部設有給進裝置，包括導軌和給進液壓缸；機架側后方設有液壓動力源裝置，包括電機泵組，油箱，機架底部為履帶行走裝置，履帶便于在井下轉移鉆機；所述測速裝置包括速度傳感器；所述導軌上方兩端分別設有前動力頭和后動力頭，中間固定輔助夾持定位裝置；前動力頭包括液壓卡盤和液壓馬達，液壓卡盤由液壓馬達提供動力；輔助夾持定位裝置包括支架、液壓缸和兩個L型定位塊，兩個對稱設置的L型定位塊內部固定液壓卡盤，L型定位塊端部固定在支架上；后動力頭設有第二液壓卡盤，減速器，動力液壓柱塞馬達，第二液壓卡盤安裝在后動力頭前部，后動力頭后部設有動力液壓柱塞馬達，通過減速器為第二液壓卡盤傳動動力；在前動力頭、后動力頭上分別設有速度傳感器。

進一步地，所述導軌為兩根平行設置，通過螺栓固定在機架上表面的中部，前動力頭固定在導軌前部，后動力頭安裝在導軌上方。

進一步地，在前動力頭的液壓馬達下方設有第一速度傳感器，在后動力頭的第二液壓卡盤上方設有第二速度傳感器。

進一步地，在前動力頭的液壓卡盤前部設有五星馬達。

進一步地，所述輔助夾持定位裝置的支架通過螺釘固定在導軌側面，保持L型定位塊與導軌相對位置不變，便于接續(xù)鉆桿的工作；支架兩側分別設有液壓缸，用于調節(jié)L型定位塊的位置。

進一步地，所述給進液壓缸在后動力頭兩側分別設有一個，給進液壓缸體尾部與后動力頭基座底部固定，帶動后動力頭移動；兩個液壓缸活塞桿分別通過連接軸固定在導軌內兩側。本發(fā)明提供了一種松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸鉆桿裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)當鉆機行進到工作位置時，下放液壓頂柱，使下部的底盤壓緊地面，并使鉆機整體提升2cm，履帶離開地面，減少工作時鉆機的震動、傾斜對履帶的損壞；上部4個頂柱頂緊巷道，8個液壓頂柱共同作用，為鉆機工作提供固定支撐作用；

(2)鉆機整體固定后，L型定位塊向中間移動，到達設定位置，使得鉆桿能順利落入兩個定位塊中間，機械手夾緊從鉆桿庫運送過來的第一根接續(xù)鉆桿，前端母接頭搭到L型定位塊上，兩個定位塊開始繼續(xù)向中間移動，抱緊鉆桿；

(3)后動力頭開始工作，向前移動并使前端的第二液壓卡盤夾緊鉆桿，此過程夾緊鉆桿力主要由L型定位塊承擔，鉆桿庫機械手只起輔助定位作用；

(4)自動裝卸螺旋鉆桿裝置初始狀態(tài)已由人工在井外安裝位于前動力頭的第一根鉆桿，當后動力頭夾緊鉆桿后，機械手松開鉆桿，L型定位塊稍微后撤松開鉆桿，與鉆桿兩側存在2mm間隙，為鉆桿提供導向作用；后動力頭向前移動使得后一根鉆桿母接頭貼近前一根鉆桿的公接頭，此時后動力頭的轉速要大于前動力頭的鉆桿轉速，產生差速旋緊上一根鉆桿后，前動力頭中的液壓卡盤松開鉆桿，L型定位塊在此后移，為后動力頭前移騰出空間，后動力頭向前推動鉆桿并保持旋轉運動，做鉆孔和排出煤渣工作，如此往復實現不停鉆自動接續(xù)鉆桿；

后動力頭工作過程中前動力頭并不停止轉動，而是繼續(xù)保持與鉆桿的同步轉速，只是前動力頭的液壓卡盤微微松開鉆桿，起定心和導向作用，或稱為空轉過程；后動力頭帶動向前推入接續(xù)的一根鉆桿后，前動力頭的液壓卡盤開始夾緊鉆桿，帶動已鉆入煤層的鉆桿繼續(xù)旋轉排出煤粉，后動力頭第二液壓卡盤松開鉆桿，后退準備接續(xù)下一根鉆桿。如此循環(huán)即可接入一根根鉆桿，直到達到所需的鉆進孔深。

(5)鉆進任務完成后，拆卸鉆桿：此時狀態(tài)為后動力頭第二液壓卡盤夾緊鉆桿，前動力頭液壓卡盤松開鉆桿，給進裝置帶動后動力頭夾緊的整套鉆桿向后移動，到達設定位置，此時前一根鉆桿的后端伸出前動力頭3cm；前動力頭液壓卡盤夾緊鉆桿，后動力頭反向旋轉使最后一根鉆桿與前一根分離；機械手夾緊鉆桿，后動力頭第二液壓卡盤松開鉆桿，后動力頭后移與鉆桿分離，機械手運送鉆桿回收到鉆桿庫；后動力頭前移夾緊前一根鉆桿后部繼續(xù)上述工作，進行如此往復，完成卸載鉆桿工作；

(6)全部鉆桿拆卸完畢，8個液壓頂柱收起，將履帶放回地面，轉移鉆機到下一個工作位置。

本發(fā)明所用鉆桿皆為螺旋鉆桿。

本發(fā)明提供的松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸螺旋鉆桿裝置，由鉆桿前動力頭、后動力頭緊密配合工作，使鉆機在不停鉆的情況下，不斷地接續(xù)下一根鉆桿，其中鉆桿主要使用螺旋鉆桿，持續(xù)向前推進鉆孔，實現無停車鉆進。鉆桿前動力頭在鉆機的最前部，為已鉆入煤層的鉆桿回轉和推進提供夾持、簡單定向作用。前動力頭內裝有能旋轉的液壓卡盤，其動力由液壓馬達提供。分為兩個工作狀態(tài)，當鉆桿鉆進時，液壓卡盤松開鉆桿，只起到簡單的定心導向作用。當后動力頭后移時，鉆桿前動力頭的液壓卡盤夾緊鉆桿，為鉆入煤層的鉆桿部分提供旋轉動力，有效地避免接續(xù)鉆桿帶來的停機過程。導軌裝有L型定位塊，當鉆桿庫機械手夾住鉆桿，前端母接頭置于L型定位塊上，能起到關鍵的定位、定心作用，方便與前一根鉆桿的母接頭連接。定位塊夾緊鉆桿，能減少對機械手工作要求。

本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明提供的松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸螺旋鉆桿裝置，可實現自動裝卸鉆桿鉆進，無需停止轉動即可接續(xù)下一根鉆桿，不僅能提高鉆孔效率，而且能防止由于停鉆而造成抱（夾）鉆事故的發(fā)生，減少經濟損失；

（2）在前動力頭的卡盤兩側設置L型定位塊，能起到關鍵的定位、定心作用，便于同前一根鉆桿的母接頭連接和拆卸，還能夾緊鉆桿，減少對機械手工作要求；

（3）自動裝卸鉆桿可以避免人工操作造成的對鉆機、鉆桿、鉆孔的損壞以及人身傷害，保證井下安全；

（4）始終保持切削運動可將鉆孔內部前端的煤渣運至孔外，為下次鉆進騰出存放煤渣的空間，同時減少鉆進時摩擦阻力，降低能耗；

（5）始終保持切削運動能避免停鉆帶來的啟動力矩虛高，動力馬達過大而造成的資源浪費；采用功率稍小的馬達就可以完成此項工作，降低鉆機造價。

（6）自動裝卸鉆桿可以縮短工作周期，提高工作效率，為企業(yè)帶來巨大的經濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸螺旋鉆桿裝置的立體效果圖。

圖2為圖1的主視圖。

圖3為自動裝卸鉆桿部分的放大示意圖。

圖4為圖3中的K向視圖。

圖中：1—螺旋鉆桿；2—前動力頭；3—后動力頭；4—液壓頂柱；5—液壓動力裝置；6—給進裝置；7—機架；8—履帶行走裝置；9—五星馬達；10—支架；11—第一速度傳感器；12—第二液壓卡盤；13—液壓柱塞馬達；14—連接軸；15—后動力頭基座；16—給進液壓缸；17—液壓卡盤；18—第二速度傳感器；19—液壓缸；20—L型定位塊。

具體實施方式

下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。

實施例：

如圖1~4所示，一種松軟煤層瓦斯鉆機自動裝卸鉆桿裝置，包括螺旋鉆桿1，還包括鉆桿的前動力頭2和后動力頭3、測速裝置、給進裝置6、機架7，機架7四周設有液壓頂柱4，液壓頂柱4的作用是：鉆機工作時頂緊巷道，保證其穩(wěn)定性；機架7上表面中部設有給進裝置6，包括導軌和給進液壓缸16；機架7側后方設有液壓動力裝置5，包括電機泵組，油箱，機架7底部為履帶行走裝置8，履帶便于在井下轉移鉆機；所述測速裝置包括速度傳感器；所述導軌上方兩端分別設有前動力頭2和后動力頭3，中間固定輔助夾持定位裝置；前動力頭2包括液壓卡盤17、五星馬達9，液壓卡盤由五星馬達提供動力；輔助夾持定位裝置包括支架10、液壓缸19和兩個L型定位塊20，L型定位塊20端部固定在支架10上；后動力頭3設有第二液壓卡盤12、減速器、動力液壓柱塞馬達13，液壓卡盤12安裝在后動力頭3前部，后動力頭3后部設有動力液壓柱塞馬達13，通過減速器為第二液壓卡盤12傳動動力；在前動力頭、后動力頭上分別設有速度傳感器。

進一步地，所述導軌為兩根平行設置，通過螺栓固定在機架上表面的中部，前動力頭固定在導軌前部，后動力頭安裝在導軌上方。

進一步地，在后動力頭的液壓卡盤上方設有第一速度傳感器11，在前動力頭的馬達下方設有第二速度傳感器18。

進一步地，在前動力頭3的第一液壓卡盤前部設有五星馬達9。

進一步地，所述輔助夾持定位裝置的支架10通過螺釘固定在導軌側面，保持L型定位塊與導軌相對位置不變，便于接續(xù)鉆桿的工作；支架兩側分別設有液壓缸，用于調節(jié)L型定位塊的位置。

進一步地，所述給進液壓缸16在后動力頭3兩側分別設有一個，給進液壓缸體尾部與后動力頭基座15底部固定，帶動后動力頭移動；兩個液壓缸活塞桿分別通過連接軸14固定在導軌內兩側。

下面具體說明上述裝置的使用方法，包括以下步驟：

(1)當鉆機行進到工作位置時，下放液壓頂柱，使下部的底盤壓緊地面，并使鉆機整體提升2cm，履帶離開地面，減少工作時鉆機的震動，傾斜對履帶的損壞；上部4個頂柱頂緊巷道，8個液壓頂柱共同作用，為鉆機工作提供固定支撐作用；

(2)鉆機整體固定后，L型定位塊向中間移動，到達設定位置，使得鉆桿能順利落入兩個定位塊中間，機械手夾緊從鉆桿庫運送過來的第一根接續(xù)鉆桿，前端母接頭搭到L型定位塊上，兩個定位塊開始繼續(xù)向中間移動，抱緊鉆桿；

(3)后動力頭開始工作，向前移動并使前端的第二液壓卡盤夾緊鉆桿，此過程夾緊鉆桿力主要由L型定位塊承擔，鉆桿庫機械手只起輔助定位作用；

(4)自動裝卸螺旋鉆桿裝置初始狀態(tài)已由人工在井外安裝位于前動力頭的第一根鉆桿，當后動力頭夾緊鉆桿后，機械手松開鉆桿，L型定位塊稍微后撤松開鉆桿，與鉆桿兩側存在2mm間隙，為鉆桿提供導向作用；后動力頭向前移動使得后一根鉆桿母接頭貼近前一根鉆桿的公接頭，此時后動力頭的轉速要大于前動力頭的鉆桿轉速，產生差速旋緊上一根鉆桿后，前動力頭中的液壓卡盤松開鉆桿，L型定位塊在此后移，為后動力頭前移騰出空間，后動力頭向前推動鉆桿并保持旋轉運動，做鉆孔和排出煤渣工作，如此往復實現不停鉆自動接續(xù)鉆桿；后動力頭工作過程中前動力頭并不停止轉動，而是繼續(xù)保持與鉆桿的同步轉速，只是前動力頭的液壓卡盤微微松開鉆桿，起定心和導向作用，或稱為空轉過程。后動力頭帶動向前推入接續(xù)的一根鉆桿后，前動力頭的液壓卡盤開始夾緊鉆桿，帶動已鉆入煤層的鉆桿繼續(xù)旋轉排出煤粉，后動力頭第二液壓卡盤松開鉆桿，后退準備接續(xù)下一根鉆桿。如此循環(huán)即可接入一根根鉆桿，直到達到所需的鉆進孔深。

(5)鉆進任務完成后，拆卸鉆桿：此時狀態(tài)為后動力頭第二液壓卡盤夾緊鉆桿，前動力頭液壓卡盤松開鉆桿，給進裝置帶動后動力頭夾緊的整套鉆桿向后移動，到達設定位置，此時前一根鉆桿的后端伸出前動力頭3cm。前動力頭液壓卡盤夾緊鉆桿，后動力頭反向旋轉使最后一根鉆桿與前一根分離。機械手夾緊鉆桿，后動力頭第二液壓卡盤松開鉆桿，后動力頭后移與鉆桿分離，機械手運送鉆桿回收到鉆桿庫；后動力頭前移夾緊前一根鉆桿后部繼續(xù)上述工作，進行如此往復，完成卸載鉆桿工作；

(6)全部鉆桿拆卸完畢，8個液壓頂柱收起，將履帶放回地面，轉移鉆機到下一個工作位置。

本發(fā)明所用鉆桿皆為螺旋鉆桿。