煤礦用智能在線深孔鉆車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了煤礦用智能在線深孔鉆車，它包括推進(jìn)器（12），推進(jìn)器包括旋轉(zhuǎn)動力頭（11）、智能在線鉆桿、夾持器（10）、工作機構(gòu)（14）和糾偏裝置，糾編裝置包括糾偏座（7）和間隔設(shè)置在糾偏座內(nèi)的壓力傳感器（6），所述糾編裝置內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器（6），智能在線鉆桿包括鉆桿（3）和與鉆桿一端相連的鉆頭（1），鉆桿另一端與壓力傳感器相連，鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器（2），鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜（4），光纖光纜一端通過快換接頭（5）與處理控制器（9）相連，本發(fā)明將傳感器和光纖光柵安裝在鉆桿內(nèi)部，能實時在線監(jiān)測（包括巖石硬度、瓦斯?jié)舛?、地?zé)釡囟?、水、鉆孔深度等），提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)；采集到的信號通過數(shù)據(jù)處理器PLC自動處理，再發(fā)出指令實現(xiàn)自動精確控制。
【專利說明】煤礦用智能在線深孔鉆車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦用深孔鉆車，尤其涉及到深孔鉆車中的智能在線深孔鉆車。

【背景技術(shù)】
[0002]我國煤礦瓦斯爆炸頻發(fā)，死亡人數(shù)眾多，瓦斯事故是煤礦生產(chǎn)的最大威脅。在采煤之前先采出煤氣層，有利于從根本上防止煤礦瓦斯事故。目前，我國煤礦使用的探水探瓦斯、排水排瓦斯鉆機或鉆車基本上都是鉆完孔后根據(jù)工作面布置的瓦斯報警儀判斷瓦斯?jié)舛龋龠M(jìn)行抽放處理，存在著一定的滯后性，對于高瓦斯礦井來說，無形中在安全方面埋下了重大隱患。另外，由于深孔鉆車鉆孔深度可達(dá)200米以上，鉆頭鉆進(jìn)時會由于鉆孔面不平等導(dǎo)致所鉆孔發(fā)生偏移，鉆孔越深，偏移越大，甚至所鉆孔會偏出巷道斷面，失去鉆孔探測的作用，也會造成卡釬、鉆進(jìn)困難和斷釬現(xiàn)象，甚至損壞液壓系統(tǒng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述深孔鉆車存在的安全隱患和損壞的問題，本發(fā)明提供了一種可靠性高、能長期適應(yīng)各種惡劣環(huán)境工作、高效安全的智能在線深孔鉆車。
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:所述智能在線深孔鉆車包括設(shè)置在掘進(jìn)機行走架上的推進(jìn)器，所述推進(jìn)器包括旋轉(zhuǎn)動力頭、智能在線鉆桿、夾持器、工作機構(gòu)和糾偏裝置，所述糾編裝置包括糾偏座和間隔設(shè)置在糾偏座內(nèi)的壓力傳感器，所述智能在線鉆桿一端支撐在夾持器上、另一端穿過糾偏座并與其內(nèi)的壓力傳感器接觸后再與旋轉(zhuǎn)動力頭用螺紋相連，旋轉(zhuǎn)動力頭由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)動力頭設(shè)置在工作機構(gòu)上，所述工作機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)油缸和俯仰油缸，所述智能在線鉆桿包括鉆桿和與鉆桿一端相連的鉆頭，鉆桿另一端與壓力傳感器相連，所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過快速接頭與處理控制器相連，所述的處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器并與顯示器、控制鍵、打印機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與液晶顯示器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。
[0005]本發(fā)明的工作原理是:在工作機構(gòu)的鉆桿中嵌入基于非接觸傳感信號傳輸?shù)墓饫w光柵傳感系統(tǒng)，實現(xiàn)深孔鉆機鉆探速度、輸出扭矩的自動控制；并由鉆頭部內(nèi)置的光纖傳感器實現(xiàn)工作時在線監(jiān)測(包括地壓、瓦斯、溫度、一氧化碳、位移等，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)；采集到的信號通過數(shù)據(jù)處理器PLC自動處理，再發(fā)出指令實現(xiàn)自動精確控制)。通過與負(fù)載反饋液壓系統(tǒng)的配合，遇到硬巖層時鉆桿轉(zhuǎn)速下降，輸出扭矩增加；遇到軟巖層時鉆桿轉(zhuǎn)速上升，輸出扭矩減小，并自動調(diào)整推進(jìn)器的俯仰油缸和回轉(zhuǎn)油缸，糾正鉆桿的下沉和偏移。實現(xiàn)了煤礦瓦斯、水探測的超前預(yù)警，并解決了鉆頭在剛開始鉆孔時由于巷道鉆進(jìn)面不平而導(dǎo)致鉆頭偏移、下沉等現(xiàn)象。
[0006]本發(fā)明一是通過布置在鉆頭內(nèi)的光纖傳感器，將監(jiān)測到的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息通過布置在鉆桿里的光纖光柵傳輸至數(shù)據(jù)處理器。鉆桿加長連接時，光纖光柵通過快換接頭互相連接。鉆桿通過在線監(jiān)測系統(tǒng)與負(fù)載反饋液壓系統(tǒng)的配合，工作時遇到硬巖層鉆桿轉(zhuǎn)速自動下降，輸出扭矩增加；遇到軟巖層時鉆桿轉(zhuǎn)速自動上升，輸出扭矩減小。二是通過在糾偏裝置內(nèi)設(shè)有對稱布置的壓力傳感器，并與鉆桿尾部接觸，如果鉆孔時因斷面不平或巖石硬度不均勻?qū)е裸@頭受力不均而發(fā)生偏移時，鉆桿也會產(chǎn)生一定的偏移，這樣在糾偏裝置里的壓力傳感器所監(jiān)測到的壓力就各不相同，通過自動控制系統(tǒng)處理后，就會自動調(diào)整推進(jìn)器的俯仰油缸和回轉(zhuǎn)油缸，糾正鉆桿的下沉和偏移。
[0007]本發(fā)明將傳感器和光纖光柵安裝在鉆桿內(nèi)部，能實時在線監(jiān)測(包括巖石硬度、瓦斯?jié)舛?、地?zé)釡囟?、水、鉆孔深度等)，提前反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)；采集到的信號通過數(shù)據(jù)處理器PLC自動處理，再發(fā)出指令實現(xiàn)自動精確控制；還可通過光纖與煤礦井下監(jiān)控系統(tǒng)接駁，第一時間將監(jiān)測診斷數(shù)據(jù)傳送至地面物聯(lián)網(wǎng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明所述智能在線鉆桿的主剖視結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3是本發(fā)明處理控制器連接關(guān)示意圖。
[0009]在圖中，1、鉆頭2、光纖傳感器3、鉆桿4、光纖光纜5、快換接頭6、壓力傳感器7、糾偏座8、通水孔9、處理控制器10、夾持器11、旋轉(zhuǎn)動力頭12、推進(jìn)器13、回轉(zhuǎn)油缸14、工作機構(gòu)15、俯仰油缸16、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)。

【具體實施方式】
[0010]在圖1、圖2和圖3中，所述智能在線深孔鉆車包括設(shè)置在掘進(jìn)機行走架上的推進(jìn)器12，所述推進(jìn)器包括旋轉(zhuǎn)動力頭11、智能在線鉆桿、夾持器10、工作機構(gòu)14和糾偏裝置，所述糾編裝置包括糾偏座7和間隔設(shè)置在糾偏座內(nèi)的壓力傳感器6，糾偏座為圓盤形，所述智能在線鉆桿一端支撐在夾持器上、另一端通過糾偏座并與其風(fēng)的壓力傳感器接觸后再與動力頭螺紋相連，旋轉(zhuǎn)動力頭由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)16驅(qū)動,旋轉(zhuǎn)動力頭設(shè)置在工作機構(gòu)上,所述工作機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)油缸13和俯仰油缸15，所述智能在線鉆桿包括鉆桿3和鉆頭I，所述鉆桿一端與鉆頭固定相連，所述鉆桿和鉆頭內(nèi)具有彼此相通的用于冷卻和排渣的通水孔8，鉆桿另一端上與壓力傳感器相連，所述鉆頭內(nèi)(通水孔中)并排設(shè)置有三只光纖傳感器2，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜4，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過快換接頭5與處理控制器9(PLC數(shù)據(jù)處理器)相連。所述的處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器，它還與顯示器、控制鍵、打印機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與液晶顯示器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。所述處理控制器具有信息監(jiān)測、收集、識別、比對和傳輸以及發(fā)出指令等處理功能，在工作過程中，通過布置在鉆頭內(nèi)的光纖傳感器，可將監(jiān)測到的地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息通過布置在鉆桿里的光纖光纜傳輸至處理控制器中，經(jīng)處理控制器數(shù)據(jù)過濾、綜合分析及處理后，再將信息向外傳輸，從而實現(xiàn)進(jìn)下鉆孔實時在線監(jiān)測。
【權(quán)利要求】
1.煤礦用智能在線深孔鉆車，它包括設(shè)置在掘進(jìn)機行走架上的推進(jìn)器(12)，其特征是:所述推進(jìn)器包括旋轉(zhuǎn)動力頭(11 )、智能在線鉆桿、夾持器(10)、工作機構(gòu)(14)和糾偏裝置，所述糾編裝置包括糾偏座(7)和間隔設(shè)置在糾偏座內(nèi)的壓力傳感器(6)，所述智能在線鉆桿一端支撐在夾持器上、另一端穿過糾偏座并與其內(nèi)的壓力傳感器接觸后再與旋轉(zhuǎn)動力頭用螺紋相連，旋轉(zhuǎn)動力頭由旋轉(zhuǎn)機構(gòu)(16)驅(qū)動，旋轉(zhuǎn)動力頭設(shè)置在工作機構(gòu)上，所述工作機構(gòu)包括回轉(zhuǎn)油缸(13)和俯仰油缸(15)，所述智能在線鉆桿包括鉆桿(3)和與鉆桿一端相連的鉆頭(1)，鉆桿另一端與壓力傳感器相連，所述鉆頭內(nèi)設(shè)置有光纖傳感器(2)，所述鉆桿內(nèi)設(shè)置有光纖光纜(4)，所述光纖光纜一端與光纖傳感器相連，光纖光纜另一端通過快換接頭(5)與處理控制器(9)相連，所述的處理控制器為PLC數(shù)據(jù)處理器并與顯示器、控制鍵、打印機、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、報警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸出與液晶顯示器的輸入連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與打印機的輸出連接，PLC數(shù)據(jù)處理器的輸入與報警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數(shù)據(jù)處理器連接，通信接口與PLC數(shù)據(jù)處理器連接。
【文檔編號】E21B7/04GK104196448SQ201410377948
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】李楊, 李曄, 李凱, 陳振英, 趙火英 申請人:江西華煤重裝有限公司