一种履轨两用坑道岩心钻机及使用方法

摘要

本发明涉及坑道岩心钻机，属于钻探装备领域，具体涉及一种履轨两用坑道岩心钻机及使用方法，包括履轨两用主机和柴油动力拖车，所述履轨两用主机与柴油动力头拖车通过拖车钩子铰接；所述柴油动力拖车与履轨两用主机之间的液压系统采用液压胶管连接，液压胶管安装有液压快接接头。当无轨道时，履带驱动钻机行走，在有轨道矿井，采用液压推动轨道轮释放，在井下有轨道机车时，推动轨道轮使履带完全离地，利用轨道机车行驶。在无轨道机车条件下采用轨道轮作为导向轮，履带驱动钻机行走。灵活便捷的底盘切换方式，可降低钻机转场对路面等运输条件的要求，提高转场效率及使用便捷性。

说明书

技术领域

本发明涉及属于钻探装备领域，尤其涉及一种履轨两用坑道岩心钻机及使用方法。

背景技术

目前深部勘探有地面勘探和坑道勘探两种施工方式。地表勘探需要穿越上部采空区，泥浆漏失、卡钻埋钻风险大，钻进难度高；无效进尺多，钻探成本高。

坑道勘探是利用现有地下井、巷进行勘探，可避开采空区，相对于地表勘探，既能节省大量的钻探工程量，也可方便实现坑道内多角度钻探施工，达到沿矿床层带钻探的目的，是在老矿区对深部资源进行勘探的理想方法。

目前深部勘探有地面勘探和坑道勘探两种施工方式。地表勘探需要穿越上部采空区，泥浆漏失、卡钻埋钻风险大，钻进难度高；无效进尺多，钻探成本高。坑道勘探是利用现有地下井、巷进行勘探，可避开采空区，相对于地表勘探，既能节省大量的钻探工程量，也可方便实现坑道内多角度钻探施工，达到沿矿床层带钻探的目的，是在老矿区对深部资源进行勘探的理想方法。

坑道钻探目前主要采用模块化分体式全液压坑道钻机，通过模块化设计，减小模块重量，将各模块独立运输到钻孔位置，然后进行现场组装。钻机拆装过程中不仅费时费力，而且在拆装过程中容易造成油液污染，设备损坏等问题，降低了整机的可靠性和稳定性。随着坑道钻探工作量的增加钻机转场频繁，需要频繁的拆装钻机，同时随着钻孔深度的增加，钻机能力随之提升，钻机各模块重量随之增加，受制于坑道运输条件，钻机转场运输成了制约坑道钻探综合效率提升的关键。

履带底盘具有接地比压低，有利于在松软路面行驶，具有加大的牵引力，通过性和爬坡能力强，可以适应矿山巷道较差的道路条件，但是履带行驶速度相对较慢，在长距离运输过程时，转场不便，而且在有轨运输巷道，履带会对地面及轨道造成破坏，从而限制了履带式坑道钻机的使用，另一方面，受制于坑道封闭空间及通风条件，钻机施工过程中，一般采用电机驱动，履带式钻机转场过程中，需要拖拽电缆行走，存在较大的安全风险。而且长距离转场时，由于无法拖拽过长的电缆，因此需要频繁的接电，这就要求巷道中预留有足够多的接线口，这无疑增加了巷道建设及维护成本，而且频繁的拆接电缆，其作业安全性也无法保障。部分条件较好的矿井巷道中铺设有轨道，轨道运输用途广，生产率高，运距不受限制，经济性好，调度灵活，部分矿山利用有轨运输条件，将钻机各部件通过轨道车进行转场运输，是目前常用的方式，然而，轨道车高度较高，在有限的空间将钻机往轨道车上吊装难度较大，危险性高，同时由于巷道高度有限，轨道运输过程中，要求坑道钻机高度降低，因此不得不把钻机进一步拆卸，以便运输，这无疑增加了钻机转场运输的工作量。从综合转场效率来看，有轨运输高效性并没有充分发挥。

发明内容

本发明提供一种履轨两用坑道岩心钻机及使用方法，以解决现有坑道钻机转场不便、设备运输安全性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种履轨两用坑道岩心钻机，包括履轨两用主机和柴油动力拖车，其中，履轨两用主机与柴油动力头拖车通过拖车钩子铰接；所述履轨两用主机包括履带底盘、两套轨道轮对、支腿、行走操纵台、钻机操纵台、电机泵组、液压油箱、冷却系统和执行机构，其中，所述钻机操纵台、电机泵组、液压油箱、冷却系统、执行机构安装于履带底盘平台上，支腿安装于平台底部用于支撑，两套轨道轮对分别安装于履带底盘前后大梁上；

所述柴油动力拖车包括轮式拖挂底盘、柴油动力总成、第二主液压泵和第二副液压泵，其中，所述第二主液压泵与第二副液压泵串联并由柴油动力总成同时驱动，所述第二主液压泵与钻机操纵台、行走操纵台通过液压胶管连接，第二副液压泵与钻机操纵台通过液压胶管连接，柴油动力总成驱动第二主液压泵及第二副液压泵。

进一步的，所述电机泵组包括电机、钟罩、联轴器、第一主液压泵和第一副液压泵，其中，所述钟罩与电机和第一主液压泵和第一副液压泵固定连接，所述第一主液压泵与第一副液压泵串联，并由电机同时驱动，所述联轴器固定电机的主轴与第一主液压泵和第一副液压泵的主轴。

进一步的，所述第一主液压泵与第二主液压泵并联，第二副液压泵与第一副液压泵并联。

进一步的，在第一主液压泵与液压控制及执行系统之间高压油路上设置有第一单向阀，第一副液压泵与液压控制及执行系统之间高压油路上设置有第二单向阀，第一主液压泵反馈口设置有梭阀，梭阀与液压控制及执行系统连接。

进一步的，所述第一主液压泵与第二主液压泵之间高压管路上设置有第一快速接头，第二副液压泵与第一副液压泵之间高压管路上设置有第二快速接头，所述第二主液压泵与梭阀之间高压管路上设置有第三快速接头。

进一步的，所述轨道轮对包括轨道轮支架、支撑油缸和两个轨道轮，其中，所述轨道轮支架与履带底盘铰接，支撑油缸的缸筒与履带底盘铰接，缸杆与轨道轮支架铰接。

另一方面，本发明提供了一种履轨两用坑道岩心钻机使用方法，在无轨道时，所述支撑油缸缩回，提升轨道轮对离开地面，履带底盘与地面接触，通过液压系统驱动行走；在有轨道但无牵引车时，支撑油缸推动轨道轮支撑在轨道上，通过控制油缸的推力，使得轨道轮与轨道接触而不使履带底盘离开轨道，此时通过履底盘驱动钻机行走；在有轨道牵引车时，支撑油缸推动轨道轮，使得轨道轮完全支撑在轨道上，同时支撑起履带底盘使其不与轨道接触，通过牵引车拖动钻机行走。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用履轨两用底盘作为钻机行走机构，其中履带底盘为液压驱动，轨道轮轮对为随动。轨道轮采用液压驱动收放。当无轨道时，轨道轮对收起，履带驱动钻机行走，在有轨道矿井，可采用液压推动轨道轮释放，在井下有轨道机车时，可推动轨道轮使履带完全离地，利用轨道机车高行驶速度特点，快速转场。在无轨道机车条件下，可采用轨道轮作为导向轮，履带驱动钻机行走。灵活便捷的底盘切换方式，可降低钻机转场对路面等运输条件的要求，提高转场效率及使用便捷性，同时避免额专场拖曳电缆行走和频繁接电，提高了设备运输安全性。

2、钻机行驶采用柴油动力及电动双动力，在供电不便的情况下，可采用柴油为钻机提供动力，拖挂式柴油动力拖车，快速与钻机连接，灵活机动。在供电条件具备的情况下，可采用电力驱动，节能环保。

3、通过双动力切换方法，可快速根据实际需求快速切换动力源，且两套动力均可以单独作为动力源，为钻机行走及作业提供动力，可根据需要实时切换动力，提高了钻机使用便捷性。

附图说明

图1是本发明的履轨两用坑道岩心钻机的结构图；

图2是履轨两用主机结构图；

图3是电机泵组结构图；

图4是柴油动力拖车结构图；

图5是轨道轮对结构图；

图6是履轨两用底盘的工作状态转换示意图；

图7是履轨两用切换液压原理图。

附图标记：

1-履轨两用主机；

101-履带底盘、102-轨道轮对、103-支腿、104-行走操纵台、105-钻机操纵台、106-电机泵组、107-液压油箱、108-冷却系统、109-执行机构；

1021-轨道轮支架、1022-支撑油缸、1023-轨道轮；

1061-电机、1062-钟罩、1063-联轴器、1064-第一主液压泵、1065-第一副液压泵、1066-第一单向阀、1067-第二单向阀、1068-梭阀、1069-第一快速接头；

1070-第二快速接头、1071-第三快速接头、1072-液压控制及执行系统；

2-柴油动力拖车；

201-轮式拖挂底盘、202-柴油动力总成、203-第二主液压泵、204-第二副液压泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体的实施例，详细说明本发明的技术方案。

参见图1，本发明给出的一种履轨两用坑道岩心钻机，包括履轨两用主机1和柴油动力拖车2，其中，履轨两用主机1与柴油动力头拖车2通过拖车钩子铰接。这样在实现双动力驱动的同时，减小整机尺寸及转弯空间要求。所述柴油动力拖车2与履轨两用主机1之间的液压系统采用液压胶管连接，液压胶管安装有液压快接接头，可实现柴油动力拖车2与履轨两用主机1的快速连接及分离。

参见图2，所述履轨两用主机1包括履带底盘101、轨道轮对102、支腿103、行走操纵台104、钻机操纵台105、电机泵组106、液压油箱107、冷却系统108和执行机构109，其中，所述钻机操纵台105、电机泵组106、液压油箱107、冷却系统108、执行机构109安装于履带底盘101平台上，支腿103安装于平台底部用于支撑，两套轨道轮对102分别安装于履带底盘101前后大梁上。 所述行走操纵台104安装有控制履带底盘101行走、转弯及停止的液压控制元件，所述钻机操纵台105安装有钻机执行机构的控制元件，用于控制钻机工作，电机泵组106、液压油箱107、冷却系统108为电机动力及液压系统组成部分。

参见图3，所述柴油动力拖车2包括轮式拖挂底盘201、柴油动力总成202、第二主液压泵203和第二副液压泵204，其中，所述第二主液压泵203与第二副液压泵204串联并由柴油动力总成202同时驱动，所述第二主液压泵203与钻机操纵台105、行走操纵台104通过液压胶管连接，第二副液压泵204与钻机操纵台105通过液压胶管连接，柴油动力总成202驱动第二主液压泵203及第二副液压泵204为履轨两用主机1行走及作业提供高压油源。

参见图4，所述电机泵组106包括电机1061、钟罩1062、联轴器1063、第一主液压泵1064和第一副液压泵1065，其中，钟罩1062与电机1061和第一主液压泵1064和第一副液压泵1065固定连接，第一主液压泵1064与第一副液压泵1065串联，并由电机1061同时驱动，联轴器1063固定电机1061的主轴与第一主液压泵1064和第一副液压泵1065的主轴；所述第一主液压泵1064与第一副液压泵1065与液压系统各元件通过胶管连接，并提供高压油源。参见图5动力头系统切换液压原理简图，所述第一主液压泵1064与第二主液压泵203并联，可分别为液压控制及执行系统1072提供高压油源，第二副液压泵204与第一副液压泵1065并联，可分别为液压控制及执行系统1072提供高压油源，在第一主液压泵1064与液压控制及执行系统1072之间高压油路上设置有第一单向阀1066，第一副液压泵1065与液压控制及执行系统1072之间高压油路上设置有第二单向阀1067，第一主液压泵1064反馈口设置有梭阀1068，梭阀1068的C口与液压控制及执行系统1072连接；所述第一主液压泵1064与第二主液压泵203之间高压管路上设置有第一快速接头1069，第二副液压泵204与第一副液压泵1065之间高压管路上设置有第二快速接头1070，所述第二主液压泵203与梭阀1068之间高压管路上设置有第三快速接头1071。通过优化设计，当采用电机1061驱动第一主液压泵1064、第一副液压泵1065为液压控制及执行系统1072供油时，同时断开第一快速接头1069、第二快速接头1070和第三快速接头1071，可防止第一主液压泵1064与第二主液压泵203、第二副液压泵204与第一副液压泵1065之间高压油的影响。当使用柴油动力总成202驱动第二主液压泵203和第二副液压泵204供油时，同时连接第一快速接头1069、第二快速接头1070及第三快速接头1071，由于在第一主液压泵1064、第一副液压泵1065高压口设置了第一单向阀1066、第二单向阀1067，可防止高压油回流，反向拖动第一主液压泵1064、第一副液压泵1065，同时由于在第一主液压泵1064反馈回路设置了梭阀1068，防止第一主液压泵1064与第二主液压泵203反馈信号的相互影响。通过以上设计可方便快捷的完成柴油动力拖车2与钻机操纵台105和辅助液压系统之间连接的液压管路的连接与断开。该设计下，所述第一单向阀1066、第二单向阀1067用于在第二主液压泵203及第二副液压泵204提供高压油时，避免带动第一主液压泵1064、第一副液压泵1065工作在马达状态，造成两个动力相互影响，从而可快速、方便、安全的实现两种动力之间的切换。连接以后，柴油动力拖车2中的高压油源可替代履轨两用主机1中的电机驱动的高压油源，从而使得履轨两用主机1中的液压系统切换为柴油动力。

参见图6-图7，所述轨道轮对102包括轨道轮支架1021、支撑油缸1022和两个轨道轮1023，其中，轨道轮支架1021与履带底盘101铰接，实现轨道轮对102与履带底盘101之间铰接安装，支撑油缸1022的缸筒与履带底盘101铰接，缸杆与轨道轮支架1021铰接，支撑油缸1022缸杆伸出，轨道轮1023下放支撑起履带底盘101；支撑油缸1022杆缩回，轨道轮1023提起。

参见图7，本发明的履轨两用坑道岩心钻机的工作状态有三个：第一工作状态为一般道路（即无轨道）行驶状态，所述支撑油缸1022缩回，提升轨道轮1023对离开地面，履带底盘101与地面接触，通过液压系统驱动行走；第二工作状态为有轨道但无牵引车工作状态，此时，支撑油缸1022推动轨道轮1023支撑在轨道上，通过控制支撑油缸1022的推力，使得轨道轮1023只是与轨道接触而不使履带底盘101离开轨道，此时依然通过履底盘101驱动钻机行走；第三工作状态为有轨道牵引车时，支撑油缸1022推动轨道轮1023，使得轨道轮1023完全支撑在轨道上，同时支撑起履带底盘101使其不与轨道接触，通过牵引车拖动本发明的钻机行走。

本发明还公开了一种履轨两用坑道岩心钻机使用方法，在采用无轨运输的巷道，以履带作为钻机行走机构，充分利用履带的越野及爬坡能力；在有轨运输巷道，在有轨道机车的情况下，支撑油缸1022推动轨道轮1023支撑在运输轨道上，支撑履带底盘101完全离地，充分利用轨道机车的高速特点，实现长距离快速转场。在无轨道机车时，轨道轮1023支撑在轨道上，履带底盘101不离地，轨道轮1023起导向作用，利用履带驱动钻机在轨道上行走。

本发明还公开了一种履轨两用坑道岩心钻机使用方法，履轨两用钻机采用双动力分体式，履轨两用主机1固定安装有电机泵组106，在有电力条件下，采用电机驱动液压系统，节能环保。在无接电条件时，柴油动力拖车2驱动液压系统，钻机使用灵活，优化设计的动力并联系统，可实现柴油动力系统和电力系统可独立运行，且相互不干扰。

本发明还公开了一种履轨两用坑道岩心钻机使用方法，在采用无轨运输的巷道，以履带底盘101作为行走机构，充分利用履带底盘101的越野及爬坡能力，重心低、附着系数大，具有良好的抵抗翻倾和下滑的坡地稳定性性，同时还具有转弯半径小的机动性、爬坡能力强的越野性等特点；履带底盘101具有较高的行驶适应性，但存在行驶速度一般只有2km/h，不适于远距离运输，在有轨巷道易损坏轨道，本发明在有轨运输巷道，在有轨道机车的情况下，可利用轨道轮1023支撑在运输轨道上，支撑履带底盘101，利用牵引车行驶速度可达30km/h，充分利用轨道机车的高速特点，实现长距离快速转场。在无轨道机车时，轨道轮1023支撑在轨道上，履带底盘101不离地，轨道轮起导向作用，利用履带驱动钻机在轨道上行走，可有效避免对巷道原有轨道的损伤。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。