一种远程控制卸压钻机推进系统的设计.pdf

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1、2012年第4期煤矿支护49石家庄中煤杯参评论文一种远程控制卸压钻机推进系统的设计魏群[煤炭科学研究总院南京研究所，江苏南京2]00181摘要针对冲击地压治理中钻屑法施工安全性差的现状，研究了一种气动远控卸压钻机。该钻机通过气控和监视系统，可以使工人远离钻孔位置进行操作，避免了突发情况带来的人身伤害。介绍了该钻机的推进系统的结构和原理，并对推进系统中气——液联动的阻尼机构的工作原理进行了阐述。关键词远程控制钻机推进系统统等组成。整机分为主机和操作台两部分，刖罱如图1所示。冲击地压是煤矿开采中典型的动力灾害之一，通常是在煤、岩力学系统达到极限强度时，以突然、急剧、猛烈的形式释放弹

2、性能，导致煤岩层瞬时破坏并伴随煤粉和岩石的冲击，造成井巷的破坏及人身伤亡事故l_】]。钻屑法通常是在煤层中打直径42～50mm的钻孔，根据排出的煤粉量及其变化规律和有关动力效应，鉴别冲击危险的一种l一主机；2一操作台方法。]。在我国冲击地压监测预报领域，图1气动远控卸压钻机钻屑法是经常使用的方法之一，该方法实主机和操作台之间通过胶管和防爆电缆用、可靠。然而其钻孔机具多为手持式设连接。通过手动换向阀控制气控换向阀动备，人员需要在钻孔附近操作。钻孔实施过作，进而控制执行元件的动作，实现远程控程中操作人员的危险性是成为钻屑法的突出制。引人矿用监视系统，该系统由隔爆摄像缺点[4]。为此

3、，兖州煤业股份有限公司济宁头、控制器、显示器组成。隔爆摄像头安装二号煤矿与煤炭科学研究总院南京研究所合于主机处，将主机处的情况传输并显示到显作研究了气动远控卸压钻机。该钻机使用远示器，为工人的操作提供支持。控系统，使操作人员可以远离钻孑L位置操钻孔工作时，在监视系统的辅助下，工作，降低了钻孔过程的危险性。人在操作台处操作手动换向阀实现各执行部件的运动。主机钻杆储存箱中存有多根钻1气动远控卸压钻机简介杆。一根推进完成后，工人在操作台处即可实现新钻杆的接入，继续钻进工作。通过监气动远控卸压钻机采用全气动驱动由钻视系统发现有煤粉突出等状况发生时，可以进系统、推进系统、阻尼系统、钻杆自

4、动装远程采取必要的应对措施。如此，可以实现卸系统、辅助支撑系统、气控系统、监视系整个钻孑L工作面的无人化，避免钻孔处由于50煤矿支护2012年第4期煤粉突出导致的安全事故发生。的缸体运动。缸体运动速度为推进缸运动速度的二分之一，运动过程中油液通过活塞杆2推进系统结构内部的通道在油缸和油箱之间流动，从而保证推进系统运动的平稳。推进系统是整机的核心系统，其作用是为了在发生吸钻情况时防止钻杆被吸人带动钻进马达做直线运动，实现钻孔过程中孔内，设计了气～液联动系统，原理示意图钻杆沿钻孔方向的推进。推进系统由气缸、如图3所示。钢丝绳组件、夹紧机构等部件组成。推进气缸缸筒采用玻璃钢材质，活塞

5、采用尼龙材质，具有强度高质量轻的特点。以钢丝绳代替活塞杆，内部与活塞固定，外部与钻进马达安装板固定，构成闭合的环形。采用双导柱式结构，实现钻进马达的直线运动。该结构与其它形式的导轨相比，结构紧凑质量轻，导向精度好。推进与阻尼系统的整体结构如图2所示。1一气控换向阀；2一推进气缸；3一气缸；4一阻尼油缸；5一液压行程换向阀}6一气控换向阀；7一手动换向阀圈3阻尼机构原理气缸3活塞杆与弹簧复位的液压行程换向阀的阀芯接触，能够推动阀芯实现换向动作。正常推进时，手动换向阀同时给气控换1一端头；2一气缸缸体；3一阻尼油缸；4一前端头；向阀1信号，气控换向阀给推进气缸供气进5一夹紧头；6一

6、钢丝绳；7一钻进马达；8一导杆行推进动作。同时，手动换向阀的控制气使图2推进和阻尼系统得气控换向阀6动作，进而使气缸3动作，推进气缸供气时，推动缸内部的活塞运推动液压行程换向阀，使得阻尼油缸的油路动，活塞通过钢丝绳带动马达，在双圆形导轨上实现推进和后退动作。畅通，阻尼油缸缸体与推进气缸联动。当操作人员发现要发生吸钻情况时停止3阻尼机构的设计及工作原理推进，即手动换向阀6回中位。由于失去了控制气，推进气缸停止供气；气缸3的气控阻尼机构能够在停止推进时锁定推进缸阀也停止供气，其活塞处于浮动状态。由于的位置，并能使推进平稳，主要由双活塞杆弹簧的作用，行程换向阀动作，使得阻尼油油缸、油

7、箱等组成。阻尼油缸为双活塞杆油缸4的左腔中的油液无法排出，从而实现了缸，行程约为推进气缸行程一半。活塞杆固油缸运动的锁死。由于阻尼油缸4的缸体与定于机架上，缸体通过钢丝绳倍增机构与钻推进气缸钢丝绳联动，因此其锁定推进气进马达的安装板固定。相较于链式及其它倍缸，进而保证钻杆不被吸人孑L内。增机构，所采用的钢丝绳倍增机构质量轻，所使用的改向轮结构简单易加工。4应用情况推进系统工作时，推进缸带动钻进马达运动，钻进马达通过倍增机构带动阻尼油缸2011年3月，气动远控卸压钻机成套2012年第4期煤矿支