[发明专利]一种竖井钻机

说明书

本发明公开了一种竖井钻机，包括钻杆系统、护盾、刀盘、用于安装在地面上的井架以及安装在井架上的上部驱动装置、换杆装置和提升油缸，钻杆系统的一端连接于上部驱动装置，钻杆系统的另一端连接于减速器的输入端，减速器的输出端连接于刀盘，护盾的上设有主梁，主梁上设有滑动架，滑动架通过撑紧装置连接于用于撑紧井壁以提供反推力的撑靴，撑靴和护盾之间连接有推进装置，减速器固定安装于护盾上。驱动扭矩经上部驱动装置、钻杆系统和减速器传递至刀盘，使得刀盘驱动扭矩大幅度增加，同时可使刀盘可获得更大的推进力，提高单位转速下的破岩进尺，大幅度减小卡刀盘风险，钻杆无需承载大扭矩，降低了对钻杆性能的要求和制造成本。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，更具体地说，涉及一种竖井钻机。

背景技术

竖井工程在矿山、抽水蓄能水电站、隧道通风竖井、地铁及铁路隧道盾构始发等地下开发领域应用广泛。目前，竖井工程广泛采用的是人与钻眼爆破结合的普通法凿井技术，需要工作人员井下作业，直接与井壁接触，由于爆破对围岩扰动较大，工作环境非常危险。普通钻进法工作强度大、施工速度慢、成本高，安全性差，故机械化的钻井法是未来的发展方向。

钻井法凿井是利用竖井钻机等设备钻凿井筒的方法，其原理是利用钻机的钻杆带动钻头旋转钻进、滚刀破岩，利用泥浆临时支护井壁，并利用压气反循环方式排出开挖岩渣。该方法主要适用于以冲积层为主的含水地层，而在坚硬岩石地层中由于驱动扭矩小、推力小导致钻进效率低下。因此，提高钻机井下作业部分的驱动扭矩和推力成为是关键的技术发展方向。

现有竖井钻机的刀盘驱动扭矩小、推力小。钻机刀盘驱动系统布置在地面，驱动扭矩依靠钻杆传递到井下刀盘，受钻杆材结构和料性能制约，不能传递过大扭矩和推力，钻井深度受限，在1000m以上的大深度掘进时，钻杆过长，无法承受巨大的扭矩和推力，故井下刀盘钻进推力全部依赖配重，推力无法调节，在硬岩地层掘进困难甚至无法掘进。

因此，如何解决竖井钻机的刀盘驱动扭矩小、推力小的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种竖井钻机，该竖井钻机可使刀盘驱动扭矩大幅度增加。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种竖井钻机，包括钻杆系统、护盾、刀盘、用于安装在地面上的井架以及安装在所述井架上的上部驱动装置、换杆装置和提升油缸，所述钻杆系统的一端连接于所述上部驱动装置，所述钻杆系统的另一端连接于减速器的输入端，所述减速器的输出端连接于刀盘，所述护盾的上设有主梁，所述主梁上设有滑动架，所述滑动架通过撑紧装置连接于用于撑紧井壁以提供反推力的撑靴，所述撑靴和所述护盾之间连接有推进装置，所述减速器固定安装于所述护盾上。

优选的，所述上部驱动装置的驱动源为电机。

优选的，所述电机的个数为4个，每个所述电机的功率为160KW。

优选的，所述推进装置为推进油缸。

优选的，所述撑紧装置为撑紧油缸。

优选的，所述减速器为三级行星减速器。

本发明所提供的竖井钻机，驱动扭矩经上部驱动装置、钻杆系统和减速器传递至刀盘，即本发明中，钻杆系统不是直接与刀盘相连接，而是连接到减速器进行扭矩放大，减速器将扭矩传递给刀盘，从而驱动刀盘旋转，然后推进油缸启动，提供掘进推力，从而使得刀盘驱动扭矩大幅度增加，同时可使刀盘获得更大的推进力，提高单位转速下的破岩进尺，大幅度减小卡刀盘风险，另外钻杆无需承载大扭矩，降低了对钻杆性能的要求和制造成本。