高昌樂(lè)，尚廣耀，尚廣來(lái)

(1.國(guó)家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)公司 技術(shù)研究院，陜西 榆林 719315；2.包頭市大成重工制造有限公司，內(nèi)蒙古 包頭 014060)

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，煤礦井下巷幫懸掛管徑較大的管線時(shí)，常采取巷道兩幫預(yù)埋槽鋼的固定方式，這種方式需要在巷幫兩側(cè)不同的高度鉆大量的預(yù)埋孔用于預(yù)埋槽鋼。常見(jiàn)的地質(zhì)鉆體積大而笨重，有些巷道已安裝有皮帶機(jī)等設(shè)備，受通道寬度和高度的限制，現(xiàn)有的大型鉆孔設(shè)備不能到達(dá)作業(yè)場(chǎng)地，傳統(tǒng)的手持鉆孔工具不能滿足大孔徑(Φ180 mm)以及深孔(800 mm)的要求，由于鉆孔高度一般在3 m左右，手持大扭矩鉆具在高空作業(yè)時(shí)需要搭建腳手架，移動(dòng)不便、勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低、安全隱患多、難以保證施工質(zhì)量。鑒于煤礦井下部分通道寬度和高度、狹小施工空間的局限性以及對(duì)鉆孔孔徑和孔深要求的特殊性，為提高鉆孔施工的安全性，需要一種帶有可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的小型鉆孔專用裝置。目前常見(jiàn)的升降機(jī)構(gòu)有剪叉式、鏈條提吊式、絲杠式、鋼繩提吊式等[1]，尚未見(jiàn)到適用于狹窄皮帶巷鉆預(yù)埋孔的帶有可伸縮垂直升降導(dǎo)向的小型鉆孔專用裝置的文獻(xiàn)報(bào)道和產(chǎn)品。本文介紹了新研制的一種可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，用于煤礦井下鉆預(yù)埋孔的小型鉆孔裝置。

1 可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖1所示，由1個(gè)升降立柱頂梁1、2個(gè)升降立柱2、2個(gè)固定立柱3、摩擦塊4、4根固定導(dǎo)向桿5、4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿6、鉆機(jī)7和2根升降導(dǎo)向桿8組成。

1.1 固定立柱與固定導(dǎo)向桿的連接

固定立柱與固定導(dǎo)向桿的連接如圖2所示，固定立柱1用鋼板制成C型斷面結(jié)構(gòu)，固定立柱的下端固定在裝置的底板上，固定導(dǎo)向桿3通過(guò)設(shè)置在固定立柱兩端的固定導(dǎo)向桿安裝座2連接在固定立柱上。

1.2 升降立柱與升降導(dǎo)向桿的連接

升降立柱與升降導(dǎo)向桿的連接如圖3所示，升降立柱用鋼板制成凸字形斷面，升降導(dǎo)向桿2通過(guò)設(shè)置在升降立柱兩端的升降導(dǎo)向桿安裝座4連接在升降立柱上。2根升降立柱1的腔內(nèi)各設(shè)置1個(gè)舉升油缸3作為升降立柱升降的執(zhí)行元件。

1.3 固定立柱與升降立柱的連接

固定立柱與升降立柱的連接如圖4所示，升降立柱1套裝在固定立柱2的腔內(nèi)，固定立柱2的內(nèi)表面與升降立柱1的外表面之間設(shè)有滑動(dòng)摩擦塊3，滑動(dòng)摩擦塊3固定在固定立柱2的內(nèi)表面，升降立柱可在固定立柱的腔內(nèi)滑動(dòng)伸縮，從而固定在升降立柱外露部位的升降導(dǎo)向桿(圖3中的2)也可隨之伸縮，如此便實(shí)現(xiàn)了垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的可伸縮功能。2根升降立柱1的升降動(dòng)作由設(shè)置在升降立柱1腔內(nèi)的舉升油缸(圖3中的3)執(zhí)行，2根升降立柱1同步升降。

1-升降立柱;2-固定立柱;3-摩擦塊 1-固定導(dǎo)向桿；2-下導(dǎo)向套；3-鉆機(jī)導(dǎo)向桿；4-升降導(dǎo)向桿；5-鉆機(jī)；6，8-連接板;7-上導(dǎo)向套 1-鉆機(jī)導(dǎo)向桿；2-鉆機(jī)；3-鉆機(jī)導(dǎo)向套

1.4 鉆機(jī)導(dǎo)向桿與固定導(dǎo)向桿及升降導(dǎo)向桿的連接

鉆機(jī)導(dǎo)向桿與固定導(dǎo)向桿及升降導(dǎo)向桿的連接如圖5所示。共有4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿，其中的2根鉆機(jī)導(dǎo)向桿3設(shè)置在鉆機(jī)的一側(cè)，另外2根鉆機(jī)導(dǎo)向桿3設(shè)置在鉆機(jī)的另一側(cè)，對(duì)稱布置。每2根鉆機(jī)導(dǎo)向桿3的兩端分別用一個(gè)連接板6和一個(gè)連接板8固定在一起，連接板6上的上導(dǎo)向套7套裝在升降導(dǎo)向桿4上滑動(dòng)，連接板8上的下導(dǎo)向套2套裝在固定導(dǎo)向桿1上滑動(dòng)。當(dāng)鉆機(jī)導(dǎo)向桿需要升降時(shí)，固定導(dǎo)向桿1和升降導(dǎo)向桿4共同為鉆機(jī)導(dǎo)向桿3提供導(dǎo)向。4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿采用鋼絲繩提吊的方式同步升降。

1.5 鉆機(jī)與鉆機(jī)導(dǎo)向桿的連接

鉆機(jī)與鉆機(jī)導(dǎo)向桿的連接如圖6所示。鉆機(jī)2上共設(shè)置了8個(gè)鉆機(jī)導(dǎo)向套3，鉆機(jī)2的兩側(cè)各設(shè)置4個(gè)鉆機(jī)導(dǎo)向套3；共有4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿1，鉆機(jī)上每2個(gè)鉆機(jī)導(dǎo)向套3共同套裝在1根鉆機(jī)導(dǎo)向桿1上，如此便實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)的垂直升降導(dǎo)向。鉆機(jī)2的升降采用鋼絲繩提吊的方式。

2 垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的工作原理

如圖1所示，當(dāng)本垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(包括鉆機(jī))到達(dá)煤礦井下的作業(yè)地點(diǎn)后，由舉升油缸(圖3中的3)將2個(gè)升降立柱(圖1中的2)升起，讓升降立柱頂梁與巷道頂板頂緊，使得本導(dǎo)向機(jī)構(gòu)整體穩(wěn)定，此時(shí)，安裝在升降立柱(圖1中的2)上的升降導(dǎo)向桿(圖1上的8)也已升起。

1-升降立柱頂梁;2-升降立柱;3-固定立柱;4-摩擦塊;5-固定導(dǎo)向桿;6-鉆機(jī)導(dǎo)向桿;7-鉆機(jī);8-升降導(dǎo)向桿 1-固定立柱;2-固定導(dǎo)向桿安裝座;3-固定導(dǎo)向桿 1-升降立柱;2-升降導(dǎo)向桿;3-舉升油缸;4-升降導(dǎo)向桿安裝座

如圖5所示，升起后的2根升降導(dǎo)向桿4連同4根固定導(dǎo)向桿1共同為4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿3提供導(dǎo)向，此時(shí)，上導(dǎo)向套7在升降導(dǎo)向桿4上滑動(dòng)，下導(dǎo)向套2在固定導(dǎo)向桿1上滑動(dòng)。

如圖6所示，鉆機(jī)導(dǎo)向套3在鉆機(jī)導(dǎo)向桿1上滑動(dòng)。

如圖5所示，當(dāng)鉆機(jī)5需要升降時(shí)，采用小型卷?yè)P(yáng)機(jī)將鉆機(jī)5連同4根鉆機(jī)導(dǎo)向桿3一同提吊到所需的高度并鎖定卷?yè)P(yáng)機(jī)，隨后就可以施鉆。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)采用C形固定立柱和凸字形升降立柱組合的方式為圓柱形固定導(dǎo)向桿以及圓柱形升降導(dǎo)向桿提供了安裝組件，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)向桿的伸縮升降，而圓柱形固定導(dǎo)向桿和圓柱形升降導(dǎo)向桿進(jìn)一步為圓柱形鉆機(jī)導(dǎo)向桿提供導(dǎo)向，圓柱形鉆機(jī)導(dǎo)向桿又為鉆機(jī)提供升降導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)便形成了一種可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。與完全固定形式的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)相比，由于本垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可以伸縮，結(jié)構(gòu)尺寸小，故可滿足煤礦井下低矮、狹窄通道及狹小作業(yè)空間對(duì)鉆機(jī)裝置結(jié)構(gòu)尺寸的要求。并且滿足了鉆機(jī)裝置的工作載荷、穩(wěn)定性及安全性要求，實(shí)現(xiàn)了鉆機(jī)作業(yè)高度的方便調(diào)節(jié)。

(2)本文介紹的這種可伸縮的垂直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于煤礦井下小型鉆機(jī)的升降作業(yè)，已在神華神東煤炭分公司井下使用，效果良好。