[发明专利]煤矿井下树状钻孔的气动推进装置

说明书

技术领域

本发明属于煤矿井下煤层气抽采技术领域，涉及一种高压树脂管的推进装置，可适用于在煤矿井下树状钻孔时对高压树脂管进行安全高效地输送。

背景技术

随着矿区煤层向深部延伸，地应力与瓦斯压力增大的同时，煤层瓦斯含量有所增加。而且由于我国大部分矿区煤层赋存复杂的特点，在抽放瓦斯时不能实现煤体大范围卸压，造成大采长回采工作面超前排放钻孔过程中单孔瓦斯抽放范围小、抽放量少、抽放浓度低、瓦斯预抽时间长。针对上述情况，有学者提出自进式水力喷射树状钻孔增加煤层透气性技术，即在原瓦斯抽采母孔基础上，利用高压水射流破岩原理，实现完全射流钻进多个子孔的新技术。

在利用高压水射流进行钻进中深树状水平孔或不同角度的树状仰孔时，由于管线自身的阻力，管线与钻孔壁的摩擦力以及自进式钻头所产生的自推力不足，可能无法完成长距离钻孔的钻进，因此，需要相应的推进装置对高压树脂管线进行输送。中国专利CN1443920公布的《水射流连续推进的定向钻机》中提到了类似的装置，是一种水射流连续推进定向钻机的钢管推进装置。它利用传动齿轮组带动固定在箱体上的钢管对滚摩擦轮转动，通过摩擦轮与钢管之间的摩擦力推动钢管前进。该机构只有两个对滚摩擦轮提供摩擦力，接触面积小，所产生的摩擦力小，即提供的推力不足。中国专利CN1558084公布的《连续管的强力推进装置》是一种为连续钢管提供推力的机构。它是在连续钢管上下对称安置的传输链条上固定摩擦块，通过摩擦块上的V型槽与连续钢管之间的摩擦力来提供推力，并可以实现正反转，提供正反推力。该机构提供推进力大，对连续钢管的局部损伤小，但是结构复杂，体积庞大。再则，煤矿井下作业条件复杂，以上装置均由电机带动，安全系数低，且无法实现无极变速。

因此，由于在钻进中深钻孔时，钻孔长，管路长，阻力大，或钻孔倾角大的仰孔时，孔的倾角越大，管路在垂直方向上的分力就越大大，故阻力也越大，这两种情况下管道的前进阻力都很大，单靠自进式钻头的自推力是不够的，因此需要额外提供推力装置。

目前，用于水射流钻进的推进装置较少，大多是为连续钢管提供推力的装置，而高压树脂管的推进装置则很少，已有推进装置的设计仍存在需要解决的问题：

（1）机构与连续管之间的摩擦力小，所提供的推进力不足；

（2）设备结构复杂，体积庞大；

（3）为高压树脂管提供推力的机构少，对管线的局部损伤大；

（4）安全系数低，无法实现无级变速。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有推进技术的不足，提供一种适用于煤矿井下树状钻孔的气动推进装置，满足结构简单，体积小，提供推进力大，对连续管的局部损伤小，本质安全等要求，从而使钻进中、深孔和大角度仰孔成为了可能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明为一种煤矿井下树状钻孔的气动推进装置，主要包括推进装置机架、同步带轮（包括主动带轮和从动带轮）、压紧带轮、异型同步齿形带、带减速机的气动马达、减速机输出轴、从动轮轴、压紧轮轴、压紧杆、弹簧、弹簧盖、蝶形螺母、管托机构、防尘罩以及相应的链接机构如螺栓（螺钉）、螺母、垫片、轴销等。

本发明在高压树脂管上下两侧对称设置一对带轮，下侧为传动带轮，上侧为压紧带轮，各侧带轮上均套有相同的异型同步齿形带，通过齿形带与高压树脂管的充分接触所产生的摩擦力来提供推进力，具体地：

一对同步带轮安装在机架上，一个为主动轮，与气动马达的减速机输出轴连接，另一个为从动轮，两带轮之间通过异形同步齿形带连接，异形同步齿形带的外表面有与高压树脂管外径匹配的U形槽。一对压紧带轮通过压紧轮轴安装在机架上，与同步带轮上下正对配合，两压紧带轮之间通过另一条异形同步齿形带连接，通过异形同步齿形带与高压树脂管的充分接触所产生的摩擦力来提供推进力，从而实现对高压树脂管的输送和收线。

本发明的高压树脂管上部的压紧带轮是上下可调的，通过调节蝶形螺母压紧弹簧来实现上部压紧带轮的下移，从而实现对高压树脂管的压紧。具体结构是，压紧轮轴的一端、弹簧以及弹簧盖均套在压紧杆上，蝶形螺母拧入在压紧杆上端紧抵弹簧盖，弹簧下端压在压紧轮轴上，通过调节蝶形螺母可以使压紧杆上的弹簧压缩，实现压紧带轮上下调节。这种压紧机构有一定弹性，能够在不良环境下工作。