[發(fā)明專利]輔助司鉆系統(tǒng)及鉆機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210330451.2
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102852510A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李延富;楊素玲;王革
• 申請（專利權(quán)）人: 三一重型裝備有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京友聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11343
• 代理人: 梁朝玉;尚志峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦采掘機械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種輔助司鉆系統(tǒng)及鉆機。

背景技術(shù)

采用深孔鉆機進行定向鉆孔，實現(xiàn)預(yù)采預(yù)抽，是當(dāng)前治理高瓦斯礦井的有效方法，尤其適用于快速綜掘巷道的預(yù)抽。采用的鉆孔工藝可以是本煤層鉆孔、頂板下探、頂板分支、底板分支等，這些工藝可以解決各種煤質(zhì)硬度條件下的鉆孔抽放問題。

然而，在煤礦井下的實際鉆進過程中，鉆機遇到的地質(zhì)情況非常復(fù)雜，斷層、褶皺和軟煤層等隨時可能引起卡鉆。由于礦探提供的地質(zhì)報告分辨率不足，無法揭示小尺度范圍內(nèi)的斷層、褶皺、巖性變化和煤層軟硬不同，因此，實際鉆孔工作非常依賴于操作人員的經(jīng)驗和專注。然而每個人都有走神和疏忽大意的時候，尤其是在長期緊張的操作之后，這往往是井下實際鉆孔失敗的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的在于，提供一種輔助司鉆系統(tǒng)，對鉆機鉆孔過程進行全面監(jiān)測，并對卡鉆風(fēng)險進行評估，當(dāng)存在卡鉆風(fēng)險時，可以進行超越控制，能夠降低因人為疏忽導(dǎo)致的卡鉆事故，減少鉆孔失敗、工期延誤和工具丟失等現(xiàn)象的發(fā)生，避免給客戶造成經(jīng)濟和時間上的浪費。另外，本發(fā)明還提供了一種鉆機，司鉆操作臺可以自如地擺動到合適的位置和角度，便于操作人員觀察。

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種輔助司鉆系統(tǒng)，用于鉆機，包括：檢測單元，用于實時檢測鉆機的工況參數(shù)；處理單元，用于將所述工況參數(shù)與預(yù)設(shè)數(shù)值進行比較，發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行命令；執(zhí)行單元，用于執(zhí)行所述執(zhí)行命令。

在該技術(shù)方案中，檢測單元對鉆機的工況參數(shù)進行實時檢測，處理單元將檢測單元的檢測結(jié)果與預(yù)設(shè)數(shù)值進行比較，評估是否存在卡鉆風(fēng)險，存在卡鉆風(fēng)險時，執(zhí)行單元根據(jù)處理單元發(fā)出的執(zhí)行命令進行超越控制，降低了因人為疏忽造成的卡鉆事故，減少了鉆孔失敗、工期延誤和工具丟失等現(xiàn)象的發(fā)生，避免給客戶造成經(jīng)濟和時間上的浪費，提高生產(chǎn)效益。

優(yōu)選地，所述檢測單元包括動力頭驅(qū)動壓力檢測變送器，所述動力頭驅(qū)動壓力檢測變送器安裝在所述鉆機的動力頭液壓馬達上。

動力頭驅(qū)動壓力檢測變送器可以實時檢測動力頭的驅(qū)動壓力，并將檢測到的驅(qū)動壓力傳送至處理單元，為卡鉆風(fēng)險評估提供依據(jù)，提高鉆孔作業(yè)的安全性。

優(yōu)選地，所述檢測單元包括推進油缸推進回路壓力變送器和/或推進油缸回撤油路壓力變送器，所述推進油缸推進回路壓力變送器安裝在所述鉆機的動力頭推進油缸的推進回路上，所述推進油缸回撤油路壓力變送器安裝在所述鉆機的所述動力頭推進油缸的回撤油路上。

這樣可以實時檢測推進油缸推進油路壓力和推進油缸回撤油路壓力，為操作人員提供參考，提高鉆孔作業(yè)的準(zhǔn)確性和安全性；同時在出現(xiàn)緊急情況時，進行超越操作，保證生產(chǎn)安全。

優(yōu)選地，所述檢測單元包括泥漿泵出口壓力變送器，所述泥漿泵出口壓力變送器安裝在所述鉆機的泥漿泵的出口上。

這樣可以實時檢測泥漿泵出口壓力，根據(jù)檢測到的壓力值進行卡鉆風(fēng)險評估，提高鉆孔作業(yè)的可靠性；同時在出現(xiàn)緊急情況時，進行超越操作，保證生產(chǎn)安全。

優(yōu)選地，所述檢測單元包括推進油缸位移傳感器，所述推進油缸位移傳感器安裝在所述鉆機的所述動力頭推進油缸上。

這樣可以對推進油缸的位移進行實時檢測，進一步保證生產(chǎn)安全，降低事故發(fā)生率。

優(yōu)選地，所述推進油缸位移傳感器為磁致伸縮式位移傳感器或拉線式位移傳感器。

磁致伸縮式位移傳感器精度高、線性好、可靠性高、抗環(huán)境干擾能力強、使用壽命長，拉線式位移傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、安裝尺寸小、測量行程長、測量精度高、溫度誤差小、使用壽命長。

優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)數(shù)值為鉆機在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的工況參數(shù)，所述執(zhí)行命令包括顯示數(shù)據(jù)、進行或停止超越控制。

處理單元對是否存在卡鉆風(fēng)險進行分析，無卡鉆風(fēng)險時，將處理單元的處理結(jié)果顯示在司鉆操作臺上；存在卡鉆風(fēng)險時，將結(jié)果顯示在司鉆操作臺上，若此時操作人員因疏忽未采取應(yīng)急措施，執(zhí)行單元根據(jù)執(zhí)行命令進行超越控制，卡鉆風(fēng)險消除后，停止超越控制。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種鉆機，包括鉆機本體、泥漿泵、動力頭液壓馬達、動力頭推進油缸和司鉆操作臺，還包括上述的輔助司鉆系統(tǒng)，處理單元連接至所述司鉆操作臺。

對動力頭的驅(qū)動壓力、動力頭推進油缸推進回路和回撤油路的壓力、泥漿泵的出口壓力、動力頭推進油缸的位移進行實時檢測，對鉆機鉆孔過程進行全面監(jiān)測，并將檢測到的數(shù)據(jù)傳遞至司鉆操作臺，供操作人員參考，在發(fā)生緊急情況時，處理單元可以進行超越控制，避免生產(chǎn)事故的發(fā)生。

優(yōu)選地，所述司鉆操作臺通過多關(guān)節(jié)機械手臂與所述鉆機本體相連。