一种凿岩钻车排渣系统及其控制方法与流程

本发明涉及一种凿岩钻车排渣系统及其控制方法，属于凿岩施工。

背景技术：

1、随着地表矿产资源的日渐枯竭，地下矿山的开采逐渐增多，适龄劳动力的不断减少、年轻人择业观念的改变、国家对安全生产管控力度加大等因素，促进了地下凿岩类设备的使用，凿岩钻车是这些设备中的主力设备，其主要用于钻孔作业。

2、凿岩钻车可以钻空间各类方向的孔，至少一半以上钻孔的方向为向上，包括正上方、斜上方等，一般使用液压凿岩机进行钻孔作业，液压凿岩机的冲击能通过钎尾、钻杆、钻头传递给岩层，将岩石碎裂成岩渣，同时，通过水系统将高压水从钎尾、钻杆、钻头通入孔底，高压水携带岩渣形成悬浊液，从孔壁与钻杆之间的环形通道排至孔外。由于惯性作用，悬浊液沿着钻杆向下流向推进器，最终岩屑被堆积在凿岩机端部钎尾、推进油缸及凿岩机安装座滑块处。岩屑堆积在钎尾处，随着钎尾的伸缩而进入凿岩机，造成铜导向套、水密封的快速磨损，处理不及时甚至造成冲击活塞等关键元件损坏，造成严重损失；岩屑在推进油缸处堆积，会造成油缸活塞杆镀层及密封磨损，磨损至一定程度将会造成油缸漏油、泄压；岩屑在安装座滑块处堆积将造成滑块快速磨损，除了更换频率增加外，还会造成凿岩机推进过程中跳动增大，钎尾倾覆力矩增大及铜套偏磨，大幅增加维保强度及元件更换成本。为解决上述问题，目前行业内公知的做法如图1所示，是在推进器顶架处安装带孔夹布橡胶或带孔钢板，这种做法存在以下问题：

3、第一，带孔钢板的做法中，钢板的孔径大于钻杆镦粗段直径，钻杆的镦粗段直径大于钻杆标准段直径；带孔钢板的孔径与钻杆标准段的间隙较大，钻孔过程中，仍有大量悬浊液从此间隙进入推进器。

4、第二，带孔夹布橡胶的做法中，带孔夹布橡胶的孔径略大于钻杆标准段直径，由于夹布橡胶有一定延展性，钻杆镦粗段通过时，带孔夹布橡胶的孔被挤大至紧密包裹钻杆镦粗段，可以实现在钻孔过程中，整根钻杆穿过夹布橡胶孔，且钻杆与带孔夹布橡胶的孔保持较小间隙，可阻止悬浊液进入推进器；但带孔夹布橡胶与推进器顶架相对固定，钻孔过程中由于凿岩机的冲击作用，钻杆不可避免会发生小幅度的周期性摆动，导致高速转动的钻杆高频摩擦带孔夹布橡胶上的孔，进而造成带孔夹布橡胶的孔径快速增大，孔与钻杆间的间隙随之增大，悬浊液从此间隙进入推进器。

5、第三，悬浊液流到带孔钢板或带孔夹布橡胶后，会向四周不规则流动，造成推进器及钻臂的污染。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种凿岩钻车排渣系统及其控制方法，此系统能够防止钻孔过程中排出的悬浊液进入推进器，避免造成各类损坏；同时可将悬浊液有序导出主机，防止造成推进器及钻臂的污染。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种凿岩钻车排渣系统，包括钻杆以及设置于钻杆上的排渣机构，所述排渣机构包括上支撑部、下支撑部以及排渣部，所述排渣部设置于上支撑部与下支撑部之间，其中，

4、所述下支撑部包括下平板、下导流壁、下导流板、下连接管以及a导流口，所述下导流壁环绕设置于下平板上，且所述下导流壁上开设有所述a导流口，所述下导流板设置于下平板上，且所述下导流板往a导流口方向向下倾斜，所述下连接管贯穿所述下平板和下导流板；

5、所述上支撑部的结构与所述下支撑部结构相同，所述上支撑部包括上平板、上导流壁、上导流板、上连接管以及b导流口；

6、所述排渣部包括设置在下导流壁上的两组大直径半卡和两组小直径半卡，两组大直径半卡相互结合为圆环状，两组小直径半卡相互结合为圆环状；

7、所述钻杆依次穿过上连接管、大直径半卡、小直径半卡以及下连接管。

8、进一步的，所述排渣部还包括两组支撑立板、多组导向支撑杆、两组油缸以及两组连接板，两组支撑立板对称设置于下导流壁上，两组油缸分别安装于两侧的支撑立板上，且两组油缸输出端反向设置，两组油缸的输出端均穿过支撑立板与连接板相连接，两组连接板上均安装有所述大直径半卡、小直径半卡，多组导向支撑杆两端分别固定于两侧的支撑立板上，且多组导向支撑杆分别贯穿大直径半卡与小直径半卡，使得大直径半卡与小直径半卡在导向支撑杆上滑动。

9、进一步的，所述排渣部还包括多组复位弹簧，多组复位弹簧分别安装于支撑立板与大直径半卡之间，以及支撑立板与小直径半卡之间，多组复位弹簧分别套设于导向支撑杆上，且多组复位弹簧分别对大直径半卡、小直径半卡施加向内的预紧力。

10、进一步的，所述大直径半卡包括相互连接的大半卡体和大半卡连接杆，所述大半卡连接杆远离大半卡体的一端与所述连接板相连接，所述大半卡体包括大半卡体导向孔、大半卡体上弧面、大半卡体下弧面、大半卡体卡杆弧，所述导向支撑杆穿过所述大半卡体导向孔，所述大半卡体上弧面、大半卡体下弧面分别位于大半卡体的上端面和下端面，所述大半卡体卡杆弧开设于大半卡体的内侧，与所述钻杆相贴合。

11、进一步的，所述小直径半卡的结构与大直径半卡的结构相同，且所述小直径半卡的直径小于所述大直径半卡的直径。

12、进一步的，所述大直径半卡、小直径半卡分别与钻杆的镦粗段与标准段过盈配合。

13、进一步的，所述下平板、下导流板之间成20°至30°角，所述上平板、上导流板之间成20°至30°角。

14、第二方面，本发明提供一种控制方法，适用于前述任一项所述的凿岩钻车排渣系统，所述控制方法包括：

15、钻孔过程中，控制油缸处于全缩状态，两个大直径半卡相互贴合，两个小直径半卡相互贴合，在钻杆的标准段和镦粗段通过排渣机构过程中，均能保证大直径半卡或小直径半卡中至少有一组与钻杆良好贴合；从孔中流出的悬浊液一部分进入上支撑部，在上导流壁、上导流板、上连接管的作用下，从b导流口排出；其他悬浊液进入下支撑部，因被大直径半卡或小直径半卡阻挡，而沿着大直径半卡或小直径半卡流下，在下导流壁、下导流板、下连接管的作用下，从a导流口排出。

16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

17、1.钻孔过程中，从孔中流出的悬浊液一部分进入上支撑部，在上导流壁、上导流板、上连接管的作用下，从b导流口排出；其他悬浊液进入下支撑部，因被大半卡体或小半卡体阻挡，而沿着大半卡体上弧面或小半卡体上弧面流下，在下导流壁、下导流板、下连接管的作用下，从a导流口排出；悬浊液被引导后集中排出，不会对推进器内的元件造成损伤，同时避免对推进器及钻臂造成污染。

18、2.钻孔过程中，两根钻杆连接处，镦粗段与标准段连接的区域，直径相差比较大，一组大直径半卡在上、一组小直径半卡在下，可以保证一组大半卡体卡杆弧及一组小半卡体卡杆弧中至少有一组与钻杆良好贴合，阻挡悬浊液进入推进器，有效避免对推进器内的元件造成损伤，同时避免对推进器及钻臂造成污染。

19、3.钻孔过程中，不可避免会发生因地质不均匀等原因造成的钻杆偏摆，复位弹簧可保证一组大半卡体卡杆弧及一组小半卡体卡杆弧中至少有一组与钻杆良好贴合，阻挡悬浊液进入推进器，有效避免对推进器内的元件造成损伤，同时避免对推进器及钻臂造成污染。