掘鉆機的設計研究

摘 要：本文簡述了一種掘鉆機，并詳細介紹了其設計原則、結構、特點。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。

關鍵詞：掘鉆機 設計原則 結構 特點 技術參數(shù)

中圖分類號：[H085.6]

0 前言

隨著煤礦采掘的延伸，煤與瓦斯突出成為影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，尤其在機械化掘進工作面，由于沒有配套的防突設備，掘進速度受到嚴重影響，并危及到煤礦的安全生產(chǎn)；研制一種適合機械化掘進使用的防突設備對提高機掘速度，保證安全生產(chǎn)有著重要的意義。

目前國內(nèi)煤礦井下鉆瓦斯抽（排）放孔，都是由單體液壓鉆機完成，該機由泵站、動力頭、機架、立柱框架、操縱臺和鉆具等部分組成，效率比較低，勞動強度大，操作也很危險。在整個掘進循環(huán)中，單體液壓鉆機在掘進機前后反復拆卸搬運安裝，影響快速掘進。因此，鉆探效率是影響巷道綜合進尺的瓶頸因素。因此，如何把現(xiàn)有的掘進開采設備與液壓鉆機巧妙地聯(lián)為一體——掘鉆機，提高綜合進尺效率是勢在必行的。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。受國內(nèi)巷道地質(zhì)條件的影響，掘鉆機必須具備結構簡單、重量輕、操作方便和適應性強等特點。

1 掘鉆機的設計原則

掘鉆機要求實現(xiàn)巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性，整機結構在兩種工作狀態(tài)中不會產(chǎn)生干涉影響，要求工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換迅速，鉆孔效率高，巷道斷面適應性好，操控簡單，運行安全可靠。掘鉆機應符合以下設計原則：

（1） 以掘進機為基礎設計，融入鉆探機。

（2） 鉆探機采用滑道式結構，安裝在截割部上方。

（3） 掘進機工作時鉆探機收回；鉆探機工作時，截割部落地不動探放機伸出工作。

（4） 掘鉆機可完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

（5） 掘鉆機應滿足安全系數(shù)高、可靠性高、效率高、適應性強。

（6） 掘鉆機應滿足結構簡單、重量輕、操作方便。

（7） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

2 掘鉆機的主要結構

掘鉆機由掘進機、鉆探機兩部分組成，其中，鉆探機安裝在掘進機截割部上方，隨截割部上下、左右移動，也可由人工輔助擺動，掘進機工作時鉆探機由人工旋轉(zhuǎn)收回；鉆探機工作時，截割部落地不動鉆探機可以由人工上下、左右調(diào)整角度完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

圖1 掘鉆機結構示意圖（鉆探機工作狀態(tài)）

1- 掘進機；2-鉆探機

圖2 掘鉆機結構示意圖（鉆探機收回狀態(tài)）

1-掘進機；2-鉆探機

2.1 掘進機

掘進機是由截割部、鏟板部、第一運輸機、本體部、行走部、后支承部、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。掘進機能實現(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)，該機適用于煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進，也可在鐵路、公路、水力工程等隧道施工中使用。最大定位截割斷面可達32m2，截割硬度為80MPa。

2.2 鉆探機

鉆探機由安裝架、補償油缸、滑座、鉆機部、截割部蓋板、操作箱等組成。鉆探機結構簡單緊湊，重量輕，尤其在工作中獨立于掘進機，所以，它對掘進機主機方面不會有影響，從整機的結構使用角度來講，兩機完全具有獨立性。

鉆探機基本是一套獨立機構，利用掘進機截割部上安裝板，將鉆探機連接固定在截割部上，掘進機截割工作時，不影響掘進機截割工作，鉆探機隨截割部上下移動左右移動，也可由人工輔助自主擺動，鉆探機安裝簡便、拆卸容易、操控靈活、工作可靠。鉆探機的安裝調(diào)整主要是針對液壓管線而言，安裝時要確保整機操作過程中，管線配置合理，拖動速度可靠，不會造成損壞，安裝后要全程循環(huán)操作幾次。

3 掘鉆機的特點

（1） 掘、鉆一體化；

（2） 結構簡單、重量輕、操作方便、適應性強；

（3） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

4 掘鉆機的技術參數(shù)

（1） 鉆機數(shù)量：1個

（2） 旋轉(zhuǎn)額定壓力：19 MPa

（3） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)矩：350 N.m

（4） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速：240～480 r/min

（5） 鉆機推進力：2.5～12 kN

（6） 鉆孔直徑：≤90 mm

（7） 鉆孔深度：≤30 mm

（8） 釬套尺寸：□13、□18、□24 mm

（9） 配套鉆具：1 m（螺旋鉆桿）

（10） 推進速度：11.5～17.5 m/min

（11） 鉆進工作行程：1250 mm

5 小結

綜上所述，掘鉆機提供一種集掘進、瓦斯鉆探于一體的掘鉆一體機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。工作中其最大的價值體現(xiàn)在整機效率的提高，能耗的降低，操作者勞動強度的降低以及操作的安全性得到了保障，具有十分顯著的社會效益。

參考文獻：

[1] 霍春秀，蘇文叔. 掘進機機載防突鉆機的應用[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保 ， 2001，（ 4） .

[2] 趙學社. 煤礦高效掘進機技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 煤炭科學技術 ， 2007， （ 4） .

[3] 呂有廠. 突出煤層掘進巷道沖擊地壓防治技術[J]. 煤炭科學技術 ， 2008，（ 4） .

作者簡介：

趙成雷（1982-），遼寧遼陽人，工程師，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學機械設計制造及其自動化專業(yè)，本科學歷，現(xiàn)在三一重型裝備有限公司從事煤炭機械研發(fā)工作endprint

摘 要：本文簡述了一種掘鉆機，并詳細介紹了其設計原則、結構、特點。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。

關鍵詞：掘鉆機 設計原則 結構 特點 技術參數(shù)

中圖分類號：[H085.6]

0 前言

隨著煤礦采掘的延伸，煤與瓦斯突出成為影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，尤其在機械化掘進工作面，由于沒有配套的防突設備，掘進速度受到嚴重影響，并危及到煤礦的安全生產(chǎn)；研制一種適合機械化掘進使用的防突設備對提高機掘速度，保證安全生產(chǎn)有著重要的意義。

目前國內(nèi)煤礦井下鉆瓦斯抽（排）放孔，都是由單體液壓鉆機完成，該機由泵站、動力頭、機架、立柱框架、操縱臺和鉆具等部分組成，效率比較低，勞動強度大，操作也很危險。在整個掘進循環(huán)中，單體液壓鉆機在掘進機前后反復拆卸搬運安裝，影響快速掘進。因此，鉆探效率是影響巷道綜合進尺的瓶頸因素。因此，如何把現(xiàn)有的掘進開采設備與液壓鉆機巧妙地聯(lián)為一體——掘鉆機，提高綜合進尺效率是勢在必行的。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。受國內(nèi)巷道地質(zhì)條件的影響，掘鉆機必須具備結構簡單、重量輕、操作方便和適應性強等特點。

1 掘鉆機的設計原則

掘鉆機要求實現(xiàn)巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性，整機結構在兩種工作狀態(tài)中不會產(chǎn)生干涉影響，要求工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換迅速，鉆孔效率高，巷道斷面適應性好，操控簡單，運行安全可靠。掘鉆機應符合以下設計原則：

（1） 以掘進機為基礎設計，融入鉆探機。

（2） 鉆探機采用滑道式結構，安裝在截割部上方。

（3） 掘進機工作時鉆探機收回；鉆探機工作時，截割部落地不動探放機伸出工作。

（4） 掘鉆機可完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

（5） 掘鉆機應滿足安全系數(shù)高、可靠性高、效率高、適應性強。

（6） 掘鉆機應滿足結構簡單、重量輕、操作方便。

（7） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

2 掘鉆機的主要結構

掘鉆機由掘進機、鉆探機兩部分組成，其中，鉆探機安裝在掘進機截割部上方，隨截割部上下、左右移動，也可由人工輔助擺動，掘進機工作時鉆探機由人工旋轉(zhuǎn)收回；鉆探機工作時，截割部落地不動鉆探機可以由人工上下、左右調(diào)整角度完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

圖1 掘鉆機結構示意圖（鉆探機工作狀態(tài)）

1- 掘進機；2-鉆探機

圖2 掘鉆機結構示意圖（鉆探機收回狀態(tài)）

1-掘進機；2-鉆探機

2.1 掘進機

掘進機是由截割部、鏟板部、第一運輸機、本體部、行走部、后支承部、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。掘進機能實現(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)，該機適用于煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進，也可在鐵路、公路、水力工程等隧道施工中使用。最大定位截割斷面可達32m2，截割硬度為80MPa。

2.2 鉆探機

鉆探機由安裝架、補償油缸、滑座、鉆機部、截割部蓋板、操作箱等組成。鉆探機結構簡單緊湊，重量輕，尤其在工作中獨立于掘進機，所以，它對掘進機主機方面不會有影響，從整機的結構使用角度來講，兩機完全具有獨立性。

鉆探機基本是一套獨立機構，利用掘進機截割部上安裝板，將鉆探機連接固定在截割部上，掘進機截割工作時，不影響掘進機截割工作，鉆探機隨截割部上下移動左右移動，也可由人工輔助自主擺動，鉆探機安裝簡便、拆卸容易、操控靈活、工作可靠。鉆探機的安裝調(diào)整主要是針對液壓管線而言，安裝時要確保整機操作過程中，管線配置合理，拖動速度可靠，不會造成損壞，安裝后要全程循環(huán)操作幾次。

3 掘鉆機的特點

（1） 掘、鉆一體化；

（2） 結構簡單、重量輕、操作方便、適應性強；

（3） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

4 掘鉆機的技術參數(shù)

（1） 鉆機數(shù)量：1個

（2） 旋轉(zhuǎn)額定壓力：19 MPa

（3） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)矩：350 N.m

（4） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速：240～480 r/min

（5） 鉆機推進力：2.5～12 kN

（6） 鉆孔直徑：≤90 mm

（7） 鉆孔深度：≤30 mm

（8） 釬套尺寸：□13、□18、□24 mm

（9） 配套鉆具：1 m（螺旋鉆桿）

（10） 推進速度：11.5～17.5 m/min

（11） 鉆進工作行程：1250 mm

5 小結

綜上所述，掘鉆機提供一種集掘進、瓦斯鉆探于一體的掘鉆一體機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。工作中其最大的價值體現(xiàn)在整機效率的提高，能耗的降低，操作者勞動強度的降低以及操作的安全性得到了保障，具有十分顯著的社會效益。

參考文獻：

[1] 霍春秀，蘇文叔. 掘進機機載防突鉆機的應用[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保 ， 2001，（ 4） .

[2] 趙學社. 煤礦高效掘進機技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 煤炭科學技術 ， 2007， （ 4） .

[3] 呂有廠. 突出煤層掘進巷道沖擊地壓防治技術[J]. 煤炭科學技術 ， 2008，（ 4） .

作者簡介：

趙成雷（1982-），遼寧遼陽人，工程師，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學機械設計制造及其自動化專業(yè)，本科學歷，現(xiàn)在三一重型裝備有限公司從事煤炭機械研發(fā)工作endprint

摘 要：本文簡述了一種掘鉆機，并詳細介紹了其設計原則、結構、特點。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。

關鍵詞：掘鉆機 設計原則 結構 特點 技術參數(shù)

中圖分類號：[H085.6]

0 前言

隨著煤礦采掘的延伸，煤與瓦斯突出成為影響煤礦安全生產(chǎn)的重要因素，尤其在機械化掘進工作面，由于沒有配套的防突設備，掘進速度受到嚴重影響，并危及到煤礦的安全生產(chǎn)；研制一種適合機械化掘進使用的防突設備對提高機掘速度，保證安全生產(chǎn)有著重要的意義。

目前國內(nèi)煤礦井下鉆瓦斯抽（排）放孔，都是由單體液壓鉆機完成，該機由泵站、動力頭、機架、立柱框架、操縱臺和鉆具等部分組成，效率比較低，勞動強度大，操作也很危險。在整個掘進循環(huán)中，單體液壓鉆機在掘進機前后反復拆卸搬運安裝，影響快速掘進。因此，鉆探效率是影響巷道綜合進尺的瓶頸因素。因此，如何把現(xiàn)有的掘進開采設備與液壓鉆機巧妙地聯(lián)為一體——掘鉆機，提高綜合進尺效率是勢在必行的。掘鉆機是一種綜合性能比較高的中型掘進設備，是掘進機和鉆探機的復合機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。受國內(nèi)巷道地質(zhì)條件的影響，掘鉆機必須具備結構簡單、重量輕、操作方便和適應性強等特點。

1 掘鉆機的設計原則

掘鉆機要求實現(xiàn)巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性，整機結構在兩種工作狀態(tài)中不會產(chǎn)生干涉影響，要求工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換迅速，鉆孔效率高，巷道斷面適應性好，操控簡單，運行安全可靠。掘鉆機應符合以下設計原則：

（1） 以掘進機為基礎設計，融入鉆探機。

（2） 鉆探機采用滑道式結構，安裝在截割部上方。

（3） 掘進機工作時鉆探機收回；鉆探機工作時，截割部落地不動探放機伸出工作。

（4） 掘鉆機可完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

（5） 掘鉆機應滿足安全系數(shù)高、可靠性高、效率高、適應性強。

（6） 掘鉆機應滿足結構簡單、重量輕、操作方便。

（7） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

2 掘鉆機的主要結構

掘鉆機由掘進機、鉆探機兩部分組成，其中，鉆探機安裝在掘進機截割部上方，隨截割部上下、左右移動，也可由人工輔助擺動，掘進機工作時鉆探機由人工旋轉(zhuǎn)收回；鉆探機工作時，截割部落地不動鉆探機可以由人工上下、左右調(diào)整角度完成鉆探不同方位、不同角度的瓦斯壓力釋放孔。

圖1 掘鉆機結構示意圖（鉆探機工作狀態(tài)）

1- 掘進機；2-鉆探機

圖2 掘鉆機結構示意圖（鉆探機收回狀態(tài)）

1-掘進機；2-鉆探機

2.1 掘進機

掘進機是由截割部、鏟板部、第一運輸機、本體部、行走部、后支承部、液壓系統(tǒng)、水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等組成。掘進機能實現(xiàn)連續(xù)切割、裝載、運輸作業(yè)，該機適用于煤巷或半煤巖巷以及軟巖的巷道掘進，也可在鐵路、公路、水力工程等隧道施工中使用。最大定位截割斷面可達32m2，截割硬度為80MPa。

2.2 鉆探機

鉆探機由安裝架、補償油缸、滑座、鉆機部、截割部蓋板、操作箱等組成。鉆探機結構簡單緊湊，重量輕，尤其在工作中獨立于掘進機，所以，它對掘進機主機方面不會有影響，從整機的結構使用角度來講，兩機完全具有獨立性。

鉆探機基本是一套獨立機構，利用掘進機截割部上安裝板，將鉆探機連接固定在截割部上，掘進機截割工作時，不影響掘進機截割工作，鉆探機隨截割部上下移動左右移動，也可由人工輔助自主擺動，鉆探機安裝簡便、拆卸容易、操控靈活、工作可靠。鉆探機的安裝調(diào)整主要是針對液壓管線而言，安裝時要確保整機操作過程中，管線配置合理，拖動速度可靠，不會造成損壞，安裝后要全程循環(huán)操作幾次。

3 掘鉆機的特點

（1） 掘、鉆一體化；

（2） 結構簡單、重量輕、操作方便、適應性強；

（3） 掘進機與鉆探機動作實現(xiàn)互鎖。

4 掘鉆機的技術參數(shù)

（1） 鉆機數(shù)量：1個

（2） 旋轉(zhuǎn)額定壓力：19 MPa

（3） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)矩：350 N.m

（4） 旋轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速：240～480 r/min

（5） 鉆機推進力：2.5～12 kN

（6） 鉆孔直徑：≤90 mm

（7） 鉆孔深度：≤30 mm

（8） 釬套尺寸：□13、□18、□24 mm

（9） 配套鉆具：1 m（螺旋鉆桿）

（10） 推進速度：11.5～17.5 m/min

（11） 鉆進工作行程：1250 mm

5 小結

綜上所述，掘鉆機提供一種集掘進、瓦斯鉆探于一體的掘鉆一體機，實現(xiàn)了巷道掘進開采與瓦斯鉆探釋放作業(yè)的連續(xù)性、一體化。工作中其最大的價值體現(xiàn)在整機效率的提高，能耗的降低，操作者勞動強度的降低以及操作的安全性得到了保障，具有十分顯著的社會效益。

參考文獻：

[1] 霍春秀，蘇文叔. 掘進機機載防突鉆機的應用[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保 ， 2001，（ 4） .

[2] 趙學社. 煤礦高效掘進機技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 煤炭科學技術 ， 2007， （ 4） .

[3] 呂有廠. 突出煤層掘進巷道沖擊地壓防治技術[J]. 煤炭科學技術 ， 2008，（ 4） .

作者簡介：

趙成雷（1982-），遼寧遼陽人，工程師，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學機械設計制造及其自動化專業(yè)，本科學歷，現(xiàn)在三一重型裝備有限公司從事煤炭機械研發(fā)工作endprint