[發明專利]煤礦用智能在線深孔鉆車

無效

• 申請號: 201410377948.9
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104196448A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 李楊;李曄;李凱;陳振英;趙火英
• 申請（專利權）人: 江西華煤重裝有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/10;E21B44/00
• 代理公司: 萍鄉益源專利事務所 36119
• 代理人: 張放強

技術領域

本發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

我國煤礦瓦斯爆炸頻發，死亡人數眾多，瓦斯事故是煤礦生產的最大威脅。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工作面布置的瓦斯報警儀判斷瓦斯濃度，再進行抽放處理，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200米以上，鉆頭鉆進時會由于鉆孔面不平等導致所鉆孔發生偏移，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、鉆進困難和斷釬現象，甚至損壞液壓系統。

發明內容

針對上述深孔鉆車存在的安全隱患和損壞的問題,本發明提供了一種可靠性高、能長期適應各種惡劣環境工作、高效安全的智能在線深孔鉆車。

本發明要解決的技術問題所采取的技術方案是：所述智能在線深孔鉆車包括設置在掘進機行走架上的推進器，所述推進器包括旋轉動力頭、智能在線鉆桿、夾持器、工作機構和糾偏裝置，所述糾編裝置包括糾偏座和間隔設置在糾偏座內的壓力傳感器，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的壓力傳感器接觸后再與旋轉動力頭用螺紋相連，旋轉動力頭由旋轉機構驅動，旋轉動力頭設置在工作機構上，所述工作機構包括回轉油缸和俯仰油缸，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，所述鉆頭內設置有光纖傳感器，所述鉆桿內設置有光纖光纜，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數據處理器并與顯示器、控制鍵、打印機、模/數轉換器、報警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數轉換器的輸出與PLC數據處理器的輸入連接，PLC數據處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數據處理器的輸出與液晶顯示器的輸入連接，PLC數據處理器的輸入與打印機的輸出連接，PLC數據處理器的輸入與報警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數據處理器連接，通信接口與PLC數據處理器連接。

本發明的工作原理是:在工作機構的鉆桿中嵌入基于非接觸傳感信號傳輸的光纖光柵傳感系統，實現深孔鉆機鉆探速度、輸出扭矩的自動控制；并由鉆頭部內置的光纖傳感器實現工作時在線監測（包括地壓、瓦斯、溫度、一氧化碳、位移等，提前反映地質結構；采集到的信號通過數據處理器PLC自動處理，再發出指令實現自動精確控制）。通過與負載反饋液壓系統的配合，遇到硬巖層時鉆桿轉速下降，輸出扭矩增加；遇到軟巖層時鉆桿轉速上升，輸出扭矩減小，并自動調整推進器的俯仰油缸和回轉油缸，糾正鉆桿的下沉和偏移。實現了煤礦瓦斯、水探測的超前預警，并解決了鉆頭在剛開始鉆孔時由于巷道鉆進面不平而導致鉆頭偏移、下沉等現象。

?????本發明一是通過布置在鉆頭內的光纖傳感器，將監測到的地質結構信息通過布置在鉆桿里的光纖光柵傳輸至數據處理器。鉆桿加長連接時，光纖光柵通過快換接頭互相連接。鉆桿通過在線監測系統與負載反饋液壓系統的配合，工作時遇到硬巖層鉆桿轉速自動下降，輸出扭矩增加；遇到軟巖層時鉆桿轉速自動上升，輸出扭矩減小。二是通過在糾偏裝置內設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導致鉆頭受力不均而發生偏移時，鉆桿也會產生一定的偏移，這樣在糾偏裝置里的壓力傳感器所監測到的壓力就各不相同，通過自動控制系統處理后，就會自動調整推進器的俯仰油缸和回轉油缸，糾正鉆桿的下沉和偏移。

本發明將傳感器和光纖光柵安裝在鉆桿內部，能實時在線監測（包括巖石硬度、瓦斯濃度、地熱溫度、水、鉆孔深度等），提前反映地質結構；采集到的信號通過數據處理器PLC自動處理，再發出指令實現自動精確控制；還可通過光纖與煤礦井下監控系統接駁，第一時間將監測診斷數據傳送至地面物聯網。

附圖說明

圖1是本發明的主視結構示意圖，

圖2是本發明所述智能在線鉆桿的主剖視結構示意圖，

圖3是本發明處理控制器連接關示意圖。

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、旋轉動力頭??12、推進器?13、回轉油缸?14、工作機構?15、俯仰油缸??16、旋轉機構。

具體實施方式

在圖1、圖2和圖3中，所述智能在線深孔鉆車包括設置在掘進機行走架上的推進器12，所述推進器包括旋轉動力頭11、智能在線鉆桿、夾持器10、工作機構14和糾偏裝置，所述糾編裝置包括糾偏座7和間隔設置在糾偏座內的壓力傳感器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的壓力傳感器接觸后再與動力頭螺紋相連，旋轉動力頭由旋轉機構16驅動，旋轉動力頭設置在工作機構上，所述工作機構包括回轉油缸13和俯仰油缸15，所述智能在線鉆桿包括鉆桿3和鉆頭1，所述鉆桿一端與鉆頭固定相連，所述鉆桿和鉆頭內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（通水孔中）并排設置有三只光纖傳感器2，所述鉆桿內設置有光纖光纜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數據處理器）相連。所述的處理控制器為PLC數據處理器，它還與顯示器、控制鍵、打印機、模/數轉換器、報警器、電源接口和通信接口連接，所述模/數轉換器的輸出與PLC數據處理器的輸入連接，PLC數據處理器的輸入與控制鍵的輸出連接，PLC數據處理器的輸出與液晶顯示器的輸入連接，PLC數據處理器的輸入與打印機的輸出連接，PLC數據處理器的輸入與報警器的輸出連接，電源接口的輸出與PLC數據處理器連接，通信接口與PLC數據處理器連接。所述處理控制器具有信息監測、收集、識別、比對和傳輸以及發出指令等處理功能，在工作過程中，通過布置在鉆頭內的光纖傳感器，可將監測到的地質結構信息通過布置在鉆桿里的光纖光纜傳輸至處理控制器中，經處理控制器數據過濾、綜合分析及處理后，再將信息向外傳輸，從而實現進下鉆孔實時在線監測。