[发明专利]一种可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机

说明书

技术领域

本发明涉及钻井孔装备领域，尤其涉及一种可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机。

背景技术

在钻井作业中，顶锚杆钻机通常用于煤矿巷道顶部围岩的钻孔作业。顶锚杆钻机既可进行锚杆钻孔作业，还可进行锚杆树脂锚固剂的搅拌工作；同时，也可实现锚杆螺母的安装拧紧、对锚杆施加预紧力工作。

在现有技术中，大部分锚杆钻机由气腿部件、气动马达、传动装置、操纵臂等组件实现钻机的支撑、动力源、带动钻杆转动、钻机操控与顶进等核心功能。常规顶锚杆钻机通常都设定了恒定不变的进给速率。对于煤矿巷道顶板岩层来说，大都为沉积岩，每层岩层岩性差异较大，如果在钻进过程中遇到不同岩层时都采用相同进给速率，这样造成钻机钻进的灵活性大大降低。例如，在遇到坚硬难钻的岩层时，采用较快的进给速率，就会造成钻机与岩层之间的相互作用力增大，进而造成钻头磨损较快，钻机损坏的风险性加大；而遇到较松软易钻的岩层时，采用较为保守的进给速率，则会花费相对较长的时间，不能提高钻进效率。

因此，对于常规顶锚杆钻机在钻进过程中不能灵活调节进给速率所引起的前述问题与不足，本发明通过在钻机上增加顶进推力传感器，进而可自动调节顶锚杆钻机的气腿推力来增加或减小顶进推力大小，实现不同岩层中的优化钻孔工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机，以解决上述问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机，所述可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机自上而下依次包括钻头、钻杆、传动装置、钻杆气动马达、可伸缩气腿；所述可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机的侧面还设置有操纵臂、气动阀门、连通所述气动阀门的进气管路、以及安装在所述操纵臂上的指示灯和控制按钮和正面设置的传感器和中央控制器，且所述传感器设置在所述钻杆与顶锚杆钻机接触的连接套上；其中：

所述钻杆的一端与所述钻头固定连接，另一端所述传动装置之间设置的连接套固定；所述钻杆气动马达用于驱动所述传动装置进而带动与所述传动装置同轴固定连接的所述钻杆和钻头旋转钻孔；

所述中央控制器分别与所述传感器、所述指示灯、所述控制按钮和所述气动阀门电连接；

所述传感器，用于实时采集钻头接触当前围岩地层后的当前推进压力参量，并将当前推进压力参量发送给所述中央控制器；

所述中央控制器，用于接收所述传感器发送的当前推进压力参量，并判定所述当前推进压力参量是否大于压力阈值；若是，则判定当前围岩地层为坚硬岩层，并发送控制指令给所述气动阀门降低钻头的进给速率；若否，判定当前围岩地层为松散岩层，并发送控制指令给所述气动阀门增加钻头的进给速率；

所述气动阀门，用于接收所述中央控制器发送控制指令后，控制所述可伸缩气腿伸缩速率，进而控制所述钻头的进给速率。

较佳地，所述气动阀门，还用于接收控制按钮发送控制指令后，控制所述可伸缩气腿伸缩速率，进而控制所述钻头的进给速率。

较佳地，所述传感器为压力传感器。

较佳地，所述中央控制器包括本安电源模块，光电隔耦合模块，控制器模块，指示灯接口模块，控制按钮接口模块，电平转换模块，数据采集模块。

较佳地，所述中央控制器，还用于在接收到需要停机的信号后，发送停机指令，并控制所述气动阀门关闭，进而切断所述进气管路的进气操作。

与现有技术相比，本发明实施例的优点在于：

本发明提供的一种可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机，分析上述结构原理可知：本发明的基本原理，位于顶锚杆钻机钻杆上的压力传感器采集顶锚杆钻机的推进压力，根据推进压力判断当前围岩地层，当顶进推力过大时表明当前岩层为坚硬岩层，此时为保护钻机应降低推进速率以保护钻机；当推进速率过小时标明当前岩层为松散岩层，此时可提高推进速率以提高钻机的钻孔效率。中央控制器通过控制可伸缩气腿的进气阀门来控制气腿的伸缩，进而控制钻机的推进速率。中央控制器根据进给速率(顶进推力，即顶进推力与钻头进给速率呈正相关性)状态来自动调节气腿的伸缩，使得钻机钻头与岩层之间保持一定大小的相互作用力，维持正常接触状态进行钻进作用。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的可自动调节顶进推力的智能气动顶锚杆钻机控制流程结构示意图；