基于煤矿用全液压坑道钻机的设计

摘 要：本文基于煤矿用全液压坑道钻机,简要的分析了其在煤矿行业的应用,以及叙述了煤矿钻井机各部分的结构组成以及其作用及该钻机在应用过程中应考虑的技术指标,而钻机结构的结构特点及其设计方案的优化则是本文论述的重点.

关 键 词：煤矿；全液压坑道钻机；设计研究

前言：煤矿产业是一个利润相当之高的产业,其一直保持着高速度的发展,今年来随着科学技术的发展,煤矿产业的发展更是日新月异,其光鲜的背后高爆发率的安全事故也是总所周知的事情,甚至提起煤矿就令人心惊胆战.在我国,随着煤矿开采量的剧增,每年都会发生多起因煤矿泄漏爆炸而引发的重大安全事故,而这些事故的真正凶手就是瓦斯.煤矿中瓦斯浓度过高就容易发生安全事故,为防止这一事故的发生,对煤矿用钻机的性能等诸多方面提出了更高的要求,以提高煤矿工作的安全性.本文的论述对煤矿用全液压钻机的改进和在煤矿行业更好的运用具有积极的作用.

1.煤矿用全液压坑道钻机的作用与优势

煤矿用全液压坑道钻机在煤矿工作中的作用是井下钻取瓦斯安全抽放孔洞.因而,全液压坑道钻机的工作条件十分的负责和恶劣,所以对其性能和抗冲击、抗荷载能力都有一定的要求,通常要求钻机性能稳定,抗冲击,荷载能力强,有较大动力,以便有能力处理各种问题.煤矿用全液压坑道钻机是一种比较新型的钻机,它是一种履带式全液压打转矩双速深孔钻机,主要用于钻孔难度较大的,挖掘工作中需要双面钻孔的情况；改用不同的钻头也拥有相应不同的功能,可以做到探放水,抽放瓦斯,放顶,注水,深层地质勘探等诸多方面.是煤矿内安全生产不可少的设备之一.总体上它具有：结构功能完备,有动力头、机架、操作台、液压泵站等四大部分；解体性能好,零部件较轻,便于拆卸和安装；具有独特的液压系统,采用双泵,动力系统则采用双马达,钻杆长度可调节不受钻机限制；液压卡盘与液压夹持器卡血钻杆,操作简单、效率高、安全好用.

2.煤矿用全液压坑道钻机主要结构的优化设计

因为煤矿用全液压坑道钻机的功能结构主要分成四部分,所以煤矿用全液压坑道钻机的设计研究主要着眼于这四部分.

2.1.液压泵站.液压泵站是全液压坑道钻机的核心,是提供钻机所有动力的结构构件,通常由两个或两个以上独立的系统组成.在泵站的吸油口出设置有过滤网,以免油中的杂志进入泵内造成堵塞,工作时油料依次通过滤油器、冷却器.液压钻机的液压系统配备方案可采用双泵―双系统以及多泵―多系统的方式,在性能要求一样的情况下可简化系统设计的难度,而且提高燃料的利用率.

2.2.钻机操作台.操作台是整个最人性化的部分,是主要的操纵控制装置,组成比较简单.全液压坑道钻机具有多路换向阀,可实现对推进速度、油缸供给快慢的同时控制；具有两只压力表,分别用来显示动力头的旋转速度和推进中的压力状况.并且还有一可用于储放小配件的空箱,防止在钻机的拆卸搬用过程中发生遗失.

2.3.动力头的优化.马达、卡盘、变速箱等组成动力头的主要构件.首先,卡盘使用频率高,状况恶劣,因而卡盘的性能至关重要,卡盘采用组合液压卡盘的设计以优化其性能,该种卡盘能组成斜面增力机构,很好改善了夹紧器的功能,加紧能力更强.另外,变速箱采用多档输出转速的设计,很好的解决了钻进过程中,遇到不同岩石层钻速不足的问题,同时可以增强其处理多种孔内事故的能力,如：垮孔,抱转等.

2.4.机架.机架作为煤矿用全液压坑道钻机最大的结构构件,是决定钻机大小,质量大小,钻机结构是否坚固的重要方面.通常设计的要求是机身小巧,质量轻便,以适应狭小工作空间的作业要求,并便于安装和拆卸.另外,为了能顺利的钻孔和抽送瓦斯,该钟钻机的机身设计成能在30度到90度之间随意变化的形式.钻机的机架设计为立柱的结构,通过导轨调斜机构的调节作用,可是满足坑道内的任何钻孔需求.必须注意,机架一定要与底座连接牢固形成一个整体.这些结构优化设计,改进了卡盘的性能,使其更加可靠,解决了许多以前累积下来的难题,完善了煤矿钻孔抽放的工艺.

3.煤矿用全液压钻机整体性能检测

钻机整体性能的测试是钻机设计优化的重要步骤,其检测得到的数据参数,也将作为维修或改进时的重要参考.再加之适用于煤矿这个特殊的行业,检测其安全性,功能是否符合国家质检中心对行业制定的标准,就显得至关重要.

在检测过程中,煤矿用全液压钻机最主要的受检指标是输出功率是否满足,还有整体效率是否达标.检测方法的根本是利用其在额定功率下测试钻机的输出各类参数值.目前国内应用到该方面的检测方法有多种,不同的检测方法主要差异表现为功率检测的不同.扭转、转速等钻机的主要参数在检测时主要用加载外荷载的方法,检验其在该模拟条件下的工作状态,测得参数数据.一般钻机的检测分为一下几个方面：负载试验,即在对钻机钻头施加超过负荷的荷载的情况想,测试钻机各个档位的转速,以体现其抗荷载能力；过载测试,让钻机处于长时间荷载的作用下测试其各类参数,以测试其耐久性,确保该钻机能在煤矿恶劣的状况下很好的工作,少出问题；给进机构性能测试,该项测试主要是检验钻机的动力系统,液压系统,是否能在特定的环境下很好的工作,保证钻机的正常运作；最后就是钻机整体性能的测试.

总结：煤矿开采过程中的安全问题是让多学者大伤脑筋的问题,在大多数人看来煤矿安全事故的发生无法避免.话虽如此,利用先进技术改善煤矿内的工作环境,改善传统的开采工艺,设计出更加完美的设备,很好的解决煤矿内瓦斯等燃气的抽送问题,就能大幅度减少安全事故发生的几率.相信煤矿用全液压坑道钻机的应用只是一个良好的开始,相信通过更多人不懈的努力,更多更加安全的设备被投入使用,那是矿井再也不是人间炼狱.