[发明专利]竖向复合式掘进工艺

权利要求书

1.一种竖向复合式掘进工艺，其特征在于：所述工艺基于一种竖向复合式掘进系统，所述系统包含有钻机底盘(103)，机械手(101)安装于钻机底盘(103)上，钻杆移动装置(102)位于钻机底盘(103)上旁，两个封口平台(104)滑动设置于钻机底盘(103)上，且两个封口平台(104)之间竖向夹持有钻杆组件(105)，龙门架(106)安装于钻机底盘(103)上，且龙门架(106)上的动力头(108)驱动钻杆组件(105)；所述龙门架(106)的底部通过销轴与钻机底盘(103)相铰接，翻转油缸(107)的两端分别与龙门架(106)和钻机底盘(103)相铰接；龙门架(106)的竖杆内侧竖向设置有导轨，横向水平设置的升降台(109)的左右两端分别滑动于龙门架(106)两侧导轨内，竖向设置的液压油缸(110)的活塞杆与升降台(109)相连接，安装于升降台(109)上的动力头(108)驱动钻杆组件(105)；所述机械手(101)包含有固定于钻机底盘(103)上的基座(1-1)，所述基座(1-1)顶部的回转机构(1-3)安装有支架(1-2)，伸缩机构(1-4)通过横向设置的销轴铰接于支架(1-2)上，所述伸缩机构(1-4)的伸缩臂上安装有平衡件(1-6)，斜撑油缸(1-5)左右对称设置有两组，且斜撑油缸(1-5)的缸座铰接于支架(1-2)，斜撑油缸(1-5)的伸缩臂铰接于伸缩机构(1-4)上；

上述平衡件(1-6)通过一横向设置的销轴铰接有连接件(1-7)，所述连接件(1-7)通过一竖向设置的销轴与夹紧器(1-9)相铰接，平衡油缸(1-8)的缸座铰接于平衡件(1-6)上，所述平衡油缸(1-8)的伸缩臂与连接件(1-7)相铰接，摆动油缸(1-10)的缸座铰接于连接件(1-7)，所述摆动油缸(1-10)的伸缩臂与夹紧器(1-9)相铰接，所述夹紧器(1-9)为U形结构，且夹紧器(1-9)的U形开口端上铰接有横臂(1-11)，所述夹紧器(1-9)和横臂(1-11)上设置有多个滚动件(1-13)；

所述工艺步骤为：

步骤1、液压油缸通过升降台对钻杆施加向下的压力，钻杆将压力传导至钻头的嵌岩作业面上；动力头通过钻杆驱动钻头向下掘进钻孔；

步骤2、当钻杆向下行程达到最大位置时，动力头停止工作，松开动力头与最上端钻杆的连接；

步骤3、钻杆就位：竖向装载有钻杆的托架位于钻杆仓左上角的工作位；

步骤4、利用机械手夹持钻杆并移动至动力头和最上端钻杆之间进行组装；

步骤5、油缸一动作，将空的托架推动至钻杆仓左下角的空余位；

步骤6、油缸二动作，使得上排托架中紧靠工作位的托架带着其上的钻杆移动至工作位；

步骤7、油缸三动作，油缸三的活塞杆拉动上排托架中最右端的托架，从而带动上排托架中剩余的托架均向左移动，使得钻杆仓的右上角成为一个空位；

步骤8、油缸四动作，将下排托架(2-2)中最右端的托架(2-2)向上推动至钻杆仓(2-1)的右上角的空位；

步骤9、油缸五(2-8)动作，油缸五(2-8)活塞杆拉动下排托架(2-2) 中最左端的空的托架(2-2)，从而使得空的托架(2-2)推动下排托架(2-2)中的剩余托架(2-2)向右移动；

步骤10、返回步骤1；

所述步骤1的具体步骤为：

步骤1.1、表面破碎：钻头工作面上的切削刀具与岩石的接触压力小于岩石硬度时，切削刀具不能压入岩石时，岩石的破碎由接触摩擦引起；

步骤1.2、疲劳破碎：液压油缸加压使得钻头工作面上的钻压继续增加，但接触压力仍小于岩石硬度，切削刀具使岩石晶间联系破坏；

步骤1.3、体积破碎：液压油缸加压使得钻头工作面上的钻压进一步增加，切削刀具与岩石的接触压力大于岩石硬度，切削刀具切入岩石，切下岩屑实现破碎；

所述步骤4的具体步骤为：

步骤4.1、钻杆(5)抓取；横臂(1-11)打开的同时斜撑油缸(1-5)动作使得伸缩机构(1-4)斜向上动作至水平状态，随后，回转机构(1-3)旋转使得夹紧器(1-9)的开口端对准钻杆(5)，伸缩机构(1-4)动作带动U形结构的夹紧器(1-9)的开口端包裹钻杆(5)；

步骤4.2、提升；关闭横臂(1-11)，斜撑油缸(1-5)动作使得伸缩机构(1-4)斜向上动作，从而带动钻杆(5)脱离开底座；

步骤4.3、转移；回转机构(1-3)旋转，从而带动钻杆(5)移动至钻杆组件(105)处的安装位；

步骤4.4、定位；先利用夹紧器(1-9)上的摆动油缸(1-10)摆动微调，使得钻杆(5)对准动力头(108)的中心，然后再利用夹紧器(1-9) 和横臂(1-11)上安装的多个滚动件(1-13)旋转钻杆(5)使得螺栓孔上下对准；

步骤4.5、脱离；钻杆(5)通过螺栓连 接后，操作人员打开横臂(1-11)，随后伸缩机构(1-4)收缩离开钻杆(5)。