一种钻架智能进给机构及防堵钻方法与流程

本发明属于井下锚护设备的，具体公开了一种钻架智能进给机构及防堵钻方法。

背景技术：

1、目前井下锚杆支护使用的机载锚杆钻架，多采用人工观测钻孔深度，在发生堵钻时需要人工处理，劳动强度大，工作环境恶劣。

技术实现思路

1、本发明提供了一种钻架智能进给机构及防堵钻方法，可实现钻孔深度的自动化精确控制，以及堵钻后的自动化处理。

2、本发明提供一种钻架智能进给机构，包括进给框架、进给油缸、上链轮、下链轮、进给链条、进给导向座、导轨、钻箱、钻杆、角度编码器、转速传感器、压力传感器、进给油缸控制阀、钻箱控制阀、冲孔组件和控制箱；进给框架包括顶板、底板和支撑立板；顶板和底板平行设置，通过支撑立板连接；进给油缸垂直于顶板和底板，包括活塞杆和缸筒，活塞杆的两端分别与顶板和底板相接，缸筒滑动安装在活塞杆外；两个上链轮对称安装在缸筒的两侧，两个下链轮对称安装在缸筒的两侧，同侧的上链轮和下链轮通过进给链条连接，进给链条通过链条定位块与支撑立板连接；进给导向座固定在两条进给链条上，设置有导向孔；导轨垂直于顶板和底板，穿过导向孔，两端分别与顶板和底板相接；钻箱安装在进给导向座上，钻杆接头与钻杆的底端连接；角度编码器与上链轮或下链轮连接，用于检测链轮的旋转角度并将链轮的旋转角度转化为进给导向座的进给位置和进给速度；转速传感器与钻箱连接，用于检测钻杆的转速；压力传感器与钻箱连接，用于检测钻杆的钻进压力；进给油缸控制阀与进给油缸的液压管路连接，用于控制进给油缸中缸筒的移动位置和移动速度；钻箱控制阀与钻箱的液压管路连接，用于控制钻箱马达的转速；冲孔组件包括水路和水路控制阀，水路用于冲洗钻孔，水路控制阀用于控制水路的开闭和流速；控制箱通过角度编码器、转速传感器、压力传感器的检测值控制进给油缸控制阀、钻箱控制阀、水路控制阀。

3、上述钻架智能进给机构中，进给框架还包括活塞杆托板；进给框架的底板上设置有活塞杆安装孔；进给油缸中，活塞杆的顶端设置有法兰，法兰通过螺钉与进给框架的顶板连接，法兰与进给框架的顶板之间设置有o型圈ⅰ和o型圈ⅱ，活塞杆的底端插设在活塞杆安装孔内，活塞杆托板自活塞杆安装孔的底端装入压紧活塞杆的底端并通过螺钉与进给框架的底板连接。

4、上述钻架智能进给机构还包括链条张紧组件；链条张紧组件与上链轮或下链轮配合，包括张紧套管、张紧调整杆和张紧螺母；张紧套管固定在进给油缸的缸筒上；张紧调整杆穿过张紧套管，顶端设置有轮座与上链轮连接或底端设置有轮座与下链轮连接，表面设置有外螺纹；张紧螺母套设在张紧调整杆上，位于张紧套管的两侧。

5、上述钻架智能进给机构中，进给油缸的缸筒上设置有链轮轴和编码器安装座；链轮与链轮轴转动连接；角度编码器的输入轴穿入链轮的中心空内，通过顶丝紧固，角度编码器的外壳固定在编码器安装座内。

6、上述钻架智能进给机构中，导轨的两端为螺纹段，分别穿过进给框架的顶板和进给框架的底板，通过螺母固定；导轨采用空心结构。

7、上述钻架智能进给机构中，进给导向座的导向孔内设置有环形凹槽，环形凹槽与导轨围合成储油腔；进给导向座上设置有与环形凹槽连通的两个油口，两个油口上分别设置有堵头和黄油嘴。

8、上述钻架智能进给机构中，进给导向座和导轨之间设置有防尘环、密封圈和耐磨环；防尘环、密封圈和耐磨环位于储油腔的上下两侧，与储油腔之间的距离依次减小。

9、上述钻架智能进给机构中，进给导向座上设置有钻箱固定耳和链条固定销；钻箱固定耳与钻箱连接；链条固定销与进给链条连接。

10、上述钻架智能进给机构中，进给油缸控制阀、钻箱控制阀、水路控制阀均采用电磁阀。

11、本发明提供一种防堵钻方法，采用上述钻架智能进给机构实施，包括下述步骤：

12、s1、角度编码器、转速传感器、压力传感器将检测值实时反馈至控制箱，当进给速度降低且钻杆的转速下降、钻杆的钻进压力增加时，说明存在堵钻问题；

13、s2、降低进给油缸控制阀的的输出量，增加钻箱控制阀的输出量；

14、若进给速度、钻杆的转速、钻杆的钻进压力恢复正常，则将进给油缸控制阀和钻箱控制阀调整至正常；

15、若进给速度、钻杆的转速、钻杆的钻进压力未有改善，则进行步骤s3；

16、s3、改变进给油缸控制阀输出量的方向，使进给油缸的缸筒下降，开启水路控制阀，水路冲洗钻孔中的残渣，再次改变进给油缸控制阀输出量的方向并控制输出量处于低输出量，使进给油缸的缸筒慢速上升，钻箱控制阀的输出量为高输出量，使钻杆高速旋转，以低速进给高速旋转进行钻孔；

17、s4、根据实际情况多次重复步骤s3，直至进给速度、钻杆的转速、钻杆的钻进压力恢复正常。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

19、1、采用本发明提供的钻架智能进给机构进行自动锚钻作业时，通过角度编码器、转速传感器、压力传感器能够实时检测钻孔的各项参数，从而精确控制钻孔深度，提升巷道支护智能化程度和提高支护的成功率。

20、2、通过角度编码器、转速传感器、压力传感器实时检测钻孔的各项参数判断是否发生堵钻故障，并能够自主处理堵钻故障，减轻工作人员的劳动强度，提高了操作的安全性。

21、3、采用角度编码器检测链轮的旋转角度并将链轮的旋转角度转化为进给导向座的进给位置和进给速度，测量更为直接，提高了钻架智能进给机构的进给定位精度。

技术特征：

1.一种钻架智能进给机构，其特征在于，包括进给框架、进给油缸、上链轮、下链轮、进给链条、进给导向座、导轨、钻箱、钻杆、角度编码器、转速传感器、压力传感器、进给油缸控制阀、钻箱控制阀、冲孔组件和控制箱；

2.根据权利要求1所述的钻架智能进给机构，其特征在于，所述进给框架还包括活塞杆托板；

3.根据权利要求1或2所述的钻架智能进给机构，其特征在于，还包括链条张紧组件；

4.根据权利要求1所述的钻架智能进给机构，其特征在于，进给油缸的缸筒上设置有链轮轴和编码器安装座；

5.根据权利要求1所述的钻架智能进给机构，其特征在于，导轨的两端为螺纹段，分别穿过进给框架的顶板和进给框架的底板，通过螺母固定；

6.根据权利要求1或5所述的钻架智能进给机构，其特征在于，进给导向座的导向孔内设置有环形凹槽，环形凹槽与导轨围合成储油腔；

7.根据权利要求6所述的钻架智能进给机构，其特征在于，进给导向座和导轨之间设置有防尘环、密封圈和耐磨环；

8.根据权利要求7所述的钻架智能进给机构，其特征在于，进给导向座上设置有钻箱固定耳和链条固定销；

9.根据权利要求1所述的钻架智能进给机构，其特征在于，进给油缸控制阀、钻箱控制阀、水路控制阀均采用电磁阀。

10.一种防堵钻方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的钻架智能进给机构实施，包括下述步骤：

技术总结本发明提供了一种钻架智能进给机构及防堵钻方法，属于锚护设备的技术领域，包括进给框架、进给油缸、上链轮、下链轮、进给链条、进给导向座、导轨、钻箱、钻杆、角度编码器、转速传感器、压力传感器、进给油缸控制阀、钻箱控制阀、冲孔组件和控制箱。本发明可实现钻孔深度的自动化精确控制，以及堵钻后的自动化处理。技术研发人员：周旭,张云波,米豪鼎,王军强,闫金宝,兰辉敏,孟震宇,安四元,吕继双,宋扬,张东宝,朱振天,米雄伟,张福祥,康鹏受保护的技术使用者：中国煤炭科工集团太原研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18