[发明专利]一种煤矿井下坑道钻机用自动加杆装置及加杆方法

说明书

本发明公开一种煤矿井下坑道钻机用自动加杆装置及加杆方法，包括给进装置、动力头、夹持器、主动钻杆、钻杆仓和机械臂；机械臂包括机械臂外套、第一驱动单元、机械臂内套、手爪机构和第一伸缩油缸；钻杆仓包括外仓、内仓、升降机构、推出油缸；机械臂能从钻杆仓夹持钻杆，并将其送入钻孔中心线，与动力头主动钻杆配合实现钻杆的加接；手爪机构具备自补偿浮动功能，能补偿人工操作过程中出现的上扣速度与给进速度不匹配的问题。本发明配套采用卡盘式动力头加单夹持器结构，自动化高、控制系统简单可靠、操作简单、易与现有常规钻机集成，能满足钻机主轴倾角在±90°范围内的钻杆加接。

技术领域

本发明属于煤矿钻机装备技术领域，具体涉及一种煤矿井下坑道钻机用自动加杆装置及加杆方法。

背景技术

煤矿井下坑道钻机广泛应用于煤矿井下探放水、瓦斯抽采、顶底板注浆、地质构造勘探、大直径卸压等施工。不同于地面施工，受制于煤矿井下空间狭小、钻探工艺复杂、钻孔倾角范围大及设备功率能力大等复杂条件，能成功推广应用的自动加杆装置甚少，大部分煤矿井下坑道钻机仍然采用人工上装钻杆方式。施工人员需将钻杆人力送至给进装置中部或后部，再由另一操作人员操作动力头，配合完成钻杆丝扣的拧紧，当开孔高度较高或角度较大时，还需要施工人员攀爬至高处，整个过程劳动强度较大，并需要多人配合进行，施工效率低，若出现操作不当，易发生安全事故。现有报道的煤矿井下自动加杆钻机在结构上大多采用无卡盘式动力头加双夹持器结构，这与各大矿区上保有量最大、使用最普遍的卡盘式动力头加单夹持器结构区别明显；在加杆功能方面，大多都是将钻杆放入夹持器中，机械臂本身无法配合动力头完成丝扣拧合。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种煤矿井下坑道钻机用自动加杆装置及加杆方法，以解决普通人力加杆过程中的劳动强度大、效率低、安全风险大等问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种煤矿井下坑道钻机用自动加杆装置，包括给进装置、动力头和夹持器，所述动力头能沿给进装置的直线滑轨移动且动力头夹持有主动钻杆，主动钻杆与夹持器同轴相对；还包括分别设在所述给进装置两侧且相对的钻杆仓和机械臂；

所述机械臂能从钻杆仓夹持钻杆，并将其送入钻孔中心线，与动力头主动钻杆配合实现钻杆的加接；机械臂包括：机械臂外套、与机械臂外套滑动连接且固定在给进装置侧部以驱动机械臂外套沿垂直于给进装置方向伸缩的第一驱动单元、设在机械臂外套内的机械臂内套、设在机械臂内套一端且伸出机械臂外套的靠近给进装置的手爪机构以及连接在机械臂内套和机械臂外套之间的第一伸缩油缸以驱动机械臂内套及手爪机构在垂直于给进装置方向伸缩；

所述钻杆仓包括：安装在给进装置一侧且顶部和外侧壁均开口的外仓、设在外仓内且底部贯通的内仓、设在外仓内底部的升降机构；所述外仓两侧分别设有推出油缸且该推出油缸与内仓两侧铰接以推动内仓转动；所述外仓上方两端设有挡板，挡板下端设有第一限位块以限制内仓中位于顶部的钻杆使其与手爪机构保持同轴，在挡板上还设有档杆机构以使内仓中位于顶部的钻杆只在手爪机构抓持时能横移出钻杆仓。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述第一驱动单元包括固定在给进装置侧部且位于机械臂外套下方的连接底座、设在连接底座上端且与机械臂外套平行的轨座以及安装在连接底座上且与轨座平行的第二伸缩油缸；

所述机械部外套下方设有平行的导轨，该导轨与所述轨座配合安装；第二伸缩油缸的活塞杆通过连接件连接机械臂外套，以驱动机械臂沿轨座移动。

具体的，所述机械臂外套和机械臂内套均为方形钢管结构且二者之间不接触，在机械臂外套的四个侧壁上均设有矩形通孔；在机械臂外套上设有间隙调整机构以调整机械臂外套和机械臂内套之间的间隙；