[发明专利]大直径自导向水平钻机

说明书

本发明大直径自导向水平钻机，涉及一种煤矿瓦斯抽采、煤层注水等类似软岩矿层大直径水平钻孔设备；所要解决的技术问题为提供一种自导向，可钻大直径水平深孔的水平钻机；采用的技术方案为：底盘系统包括行走系统和支撑系统；推进装置可沿钻进方向往复运动；外钻杆系统包括外钻杆和驱动外钻杆旋转的外钻杆驱动装置；内钻杆系统包括内钻杆和驱动内钻杆旋转的内钻杆驱动装置，还包括推动内钻杆驱动装置沿钻进方向往复运动的两个内钻杆油缸；内钻杆套装在外钻杆内部，前端安装有截割钻头，夹持装置为多对油缸，固定在底盘系统上，夹持在外钻杆两侧，锁口法盘固定在矿体上，外钻杆穿过锁口法盘钻进；本发明用于大直径长距离的水平钻孔。

技术领域

本发明大直径自导向水平钻机，属于钻孔设备技术领域，尤其是涉及一种煤矿瓦斯抽采、煤层注水等类似软岩矿层大直径水平钻孔设备。

背景技术

我国煤矿的地质分布条件极为复杂，超过一半以上的煤矿是高瓦斯矿井，这严重威胁了我国煤矿开采的效率与安全性，瓦斯同时也是一种清洁、高效的可燃气体；煤矿通常在井下本煤层进行瓦斯抽采，这样既可以有效的改善煤矿开采条件，保障煤矿与工人的安全，又能提供大量的清洁能源，提高经济效益。目前，瓦斯抽采工艺中，在本煤层施工钻孔最为普遍，但是受钻机的功能和性能的限制，瓦斯抽采钻孔存在孔径小、大孔径距离短、偏斜率大等技术问题，使得瓦斯抽采难度增大、抽采率低、抽采浓度不高，对瓦斯抽采效果影响较大，同时也存在钻孔施工量大、综合成本高的问题。针对煤矿井下施工直径200~300mm、孔深50~100m的本煤层水平钻孔，尚没有成熟的钻机能够完成设计要求的钻孔。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为提供一种自导向，可钻大直径水平深孔的水平钻机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：大直径自导向水平钻机，包括：底盘系统、推进装置、外钻杆系统、内钻杆系统、截割钻头、夹持装置和锁口法盘；

所述底盘系统的结构为：长方体箱体固定在底板上方，两组履带式行走机构垂直于钻进方向安装在底板的下方，四个立柱油缸竖直固定在底板的四角上，每个立柱油缸上部均固定一个上立柱，每个立柱油缸下部均固定一个下立柱；

所述推进装置整体为槽形，骑跨滑动安装在底盘系统中长方体箱体上，且与长方体箱体之间安装有驱动推进装置沿钻进方向往复运动的推进驱动装置；

所述外钻杆系统包括外钻杆驱动装置和外钻杆，两个外钻杆驱动装置固定在推进装置上端面上且位于外钻杆两侧，两个外钻杆驱动装置的输出端均连接有小齿轮且与一个齿轮-回转支承啮合，齿轮-回转支承竖直安装在推进装置上，转盘的外圆周与齿轮-回转支承外圈固定，中心与外钻杆的一端连接并传动，外钻杆由多根中空的外钻杆分杆通过螺纹连接而成；

所述内钻杆系统包括内钻杆驱动装置和内钻杆，内钻杆驱动装置滑动安装在推进装置上端面上，内钻杆驱动装置的输出端与内钻杆端头连接，两个内钻杆油缸一端连接在推进装置上，另一端连接在内钻杆驱动装置上，推动内钻杆驱动装置沿钻进方向往复运动，内钻杆由多根内钻杆分杆通过螺纹连接而成；

所述内钻杆套装在外钻杆内，外钻杆和内钻杆之间形成空腔，截割钻头的直径与外钻杆的外径相适应，截割钻头安装在内钻杆的最前端，外钻杆靠近截割钻头的一端设有凹槽，外钻杆与齿轮-回转支承连接处设有排渣口；

所述截割钻头为螺旋导向结构且设有喷水孔，其螺旋导向向后；

所述夹持装置为多对固定在底盘系统中长方体箱体上的液压油缸，每对液压油缸均位于外钻杆两侧且相对于外钻杆对称设置，每对液压油缸的中心线均与外钻杆中心线在同一平面内垂直；

所述锁口法盘为圆环状，其上具有多个圆周均布的螺栓孔，固定螺栓穿过螺栓孔将锁口法盘固定在矿体上，外钻杆穿过锁口法盘钻进矿体中。