技术领域
[0001] 本
发明涉及
煤矿井下巷道工程的技术领域，尤其涉及一种实现等间距双钻孔同时施工的调角装置及其液控方法。
背景技术
[0002] 近年来，随着煤矿开采强度及深度的增加，巷道围岩控制的难度与日俱增，煤矿安全事故频发，其中巷道顶板事故占91％，工作面顺槽顶板事故占巷道总事故90％。目前锚杆支护作为一种有效的巷道支护方式，已成为煤矿巷道的主要支护方式，是煤矿实现高产高效生产不可或缺的技术，锚杆(索)孔钻进是锚固支护施工的重要环节，另外沿顶板施工定向爆破孔，可改善巷道围岩应
力环境，是沿空留巷(掘巷)的重要配套技术，锚杆(索)孔和定向爆破孔的快速施工需要先进可靠的钻孔施工设备来保证。
[0003] 目前，国内煤矿井下锚杆(索)钻孔施工设备主要有
气动式钻机和液压钻机两种，其中，气动式钻机虽然移动方便灵活，但其能力较小且施工范围有限，自动化程度低，安全性能差，并受井下
风压等因素制约，其施工范围有限且钻孔深度不超过3m。而液压钻机一般为常规坑道钻机的简单改型使用，专业化程度低，虽然施工效率较高，但存在移动不便，巷道条件适应性差且整机调角范围有限等问题。
[0004] 此外，煤矿巷道普遍存在地质条件复杂，
底板平整度较差，施工设备调角困难，为保证所有钻孔
位置均处于预先设定的一条直线上，防止交叉串孔，每个钻孔在施工前均需花费大量时间进行调整方位角和倾角，并且一次只施工一个钻孔，因此效率较低，不能满足煤矿井下大量钻孔高效施工的要求。为此，本发明的设计者有鉴于上述
缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种实现等间距双钻孔同时施工的调角装置及其液控方法，以克服上述缺陷。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种实现等间距双钻孔同时施工的调角装置及其液控方法，施工效率高、宽度较窄、适用性强，钻进
定位精确、移动便捷，钻臂可实现全方位调角，并且可同时施工等间距的两个钻孔，钻孔间距为2400mm或2500mm的正约数，钻孔间距
覆盖范围广，从而大大提高了该装置的适用范围和作业能力。
[0006] 为解决上述问题，本发明公开了一种实现等间距双钻孔施工的调角装置，该调角装置包括2个操作台、2个后支腿、2个钻架组件、
履带、
焊接车体、2个钻臂和2个前支腿；其特征在于：
[0007] 所述焊接车体与履带相连接，所述2个钻架组件连接于焊接车体的两侧上方，所述2个前支腿和2个后支腿分别连接于焊接车体的两侧下方，所述2个钻臂和2个操作台分别设置于钻架组件的外侧；
[0008] 其中，所述2个前支腿和2个后支腿的下端分别设置有稳固装置，所述稳固装置与一内置油缸连接，以使其具有一定的
自由度，所述内置油缸行程为600mm，2个前支腿和2个后支腿使整个焊接车体实现2个钻臂最大偏转15°；
[0009] 所述钻架组件包括导向条、
导轨板、驱动元件、2个侧推油缸和
立板，所述2个侧推油缸上下对称布置，其一端安装在立板上，另一端安装在导轨板上，所述驱动元件安装于导轨板，所述导向条横向设置，其为燕尾型且通过
螺栓安装在导轨板上并放置在立板对应的燕尾槽内，导向条内表面、上表面和下表面与燕尾槽内对应表面均采用
过盈配合，且导轨板和立板
接触表面采用间隙配合以保证导向条在侧向推动时承受大部分侧向力而不会对导轨板产生磨损；
[0010] 所述钻臂包括2个
齿轮马达、动力头和给进
机身，所述2个齿轮马达对称布置且通过
联轴器与动力头连接，所述2个齿轮马达包含输出
花键轴，所述给进机身的两侧设有与输出花键轴
啮合的的
齿条结构，所述给进机身的中间设有供所述动力头的底座滑动的滑道从而通过齿轮马达的旋转带动动力头在给进机身上往复滑动。
[0011] 其中：为了最大程度提高操作人员操作空间，所述后支腿采用可旋转的方式，其包括稳固装置、卡销、内置油缸、销轴
块、定位销、主销轴和后支腿底座，所述后支腿底座设有供销轴块插入的凹槽，所述销轴块的一端与后支腿底座通过主销轴进行旋转连接，另一端连接至内置油缸，所述内置油缸的下端通过卡销连接至稳固装置。
[0012] 其中：所述后支腿底座的凹槽内侧封闭，外侧留一半开口，从而所述后支腿的内置油缸以及稳固装置可绕主销轴向外侧旋转。
[0013] 其中：所述后支腿底座以主销轴圆心的圆弧上设置有多个定位孔，所述销轴块的对应所述圆弧的位置也设有多个定位槽，以通过2个定位销进行定位控制。
[0014] 其中：所述驱动元件为回转减速器或侧转油缸和旋
转轴，所述回转减速器安装在导轨板上或所述
旋转轴通过螺栓安装在导轨板上，所述侧转油缸一端安装在导轨板上，另一端安装在旋转轴上，从而驱动钻臂在导轨板上侧向转动。
[0015] 其中：所述给进机身的上端设有夹持器和钻臂稳固装置，所述夹持器采用双油缸对顶方式，所述钻臂稳固装置采用
弹簧连接以使钻臂工作时接触巷道顶板稳固可靠而不会因为巷道顶板凹凸不平导致钻臂跑偏。
[0016] 其中：所述2个动力头之间距离为一确定值，所述钻架组件的底部与焊接车体连接部分设置有V型导向槽，并且在V型导向槽内增加不同高度的中间连接块，中间连接块上端也设置有中间导向槽以将钻架组件的离地高度从600mm均匀调节至1200mm，从而使钻臂适应2.6m至3.2m的巷道高度。
[0017] 还公开了如上所述的实现等间距双钻孔施工的调角装置的液控方法，采用LUDV液压系统，保证2个钻臂同时独立施工，各调角功能互不影响，其特征在于：
[0018] 所述液控系统包括防爆
电机、变量
泵、定量泵、液压油箱、
散热器
液压马达、LUDV多路
阀一、2个LUDV多路阀二和2组液压执行元件，所述防爆电机与
变量泵和定量泵
串联，所述变量泵出油口通过液压胶管与LUDV多路阀一进油口相连通，LUDV多路阀一出油口通过液压胶管分别与2个LUDV多路阀二进油口相连通，2个LUDV多路阀二出油口通过液压胶管分别与2组液压执行元件相连通，LUDV多路阀一保证2组液压执行元件相互独立工作，互不影响，LUDV多路阀二保证液压执行元件各调角功能相互独立工作，互不影响，定量泵出油口通过液压胶管与
散热器液压马达进油口相连通。
[0019] 其中：该液压系统通过防爆电机驱动变量泵转动，变量泵将液压油箱中的油液通过LUDV多路阀一和LUDV多路阀二提供给2组液压执行元件，通过控制LUDV多路阀二相关
手柄，实现调角功能。
[0020] 其中：LUDV多路阀中的梭阀将各个回路中较大负载
信号实时反馈给变量泵，变量泵根据压力信号实时地调节自身的
排量，改变输出压力和流量，使其与各负载需求相适应，并且LUDV多路阀可使通过各个回路的流量仅与各
节流阀的开度有关，开度仅能通过人工设置，与外负载大小变化无关，而系统流量为各执行元件提供动力，从而保证组液压执行元件的各调角功能相互独立，当其中一个调角功能失效或者达不到调节位置时，不会影响其他执行元件，使得各调角功能相对独立，可靠稳定。
[0021] 通过上述结构可知，本发明的实现等间距双钻孔同时施工的调角装置及其液控方法具有如下效果：
[0022] 1、结构简单，操作方便，维护便利。
[0023] 2、改变了目前缺少锚杆(索)孔和定向爆破孔的专业化钻孔施工设备的困境，施工效率高、宽度较窄、适用性强，钻进定位精确、移动便捷，钻臂可实现全方位调角，并且可同时施工等间距的两个钻孔，两孔间距为2400mm或2500mm的正约数，钻孔间距覆盖范围广，从而大大提高了该装置的适用范围和作业能力。
[0024] 3、采用了双钻架结构，可实现等间距双钻孔同时施工，并且单钻臂可全方位调角及离地间隙的调节，双钻臂可完成间距为2400mm和2500mm的正约数，适用绝大多数巷道间距和高度的施工要求。
[0025] 4、钻臂结构采用双齿轮马达驱动动力头的齿
轮齿条结构，定位准确，可靠性高，夹持器为双油缸对顶方式。支腿结构采用可拆卸可旋转的支腿结构，方便可靠，调角稳固功能简单。
[0026] 5、设计的液压系统与整个调角装置进行配合，实现该装置的全方位调角功能，并且两个钻臂相互独立工作，各调角功能互不影响，相互独立，此前并未有类似液压系统。
[0027] 本发明的详细内容可通过后述的说明及所
附图而得到。
附图说明
[0028] 图1为本发明的实现等间距双钻孔同时施工的调角装置及其液控方法的总装示意图；
[0029] 图2为本发明的后支腿示意图；
[0030] 图3为本发明的钻架组件示意图；
[0031] 图4为本发明的钻臂示意图；
[0032] 图5为本发明的液压系统图；
[0033] 图6为本发明的偏转调角示意图；
[0034] 图7为本发明的侧推示意图；
[0035] 图8为本发明的侧转调角示意图；
[0036] 附图的标记含义如下：
[0037] 0为操作台、1为后支腿、2为钻架组件、3为履带、4为焊接车体、5为钻臂、6为前支腿、7为导向条、8为导轨板、9为回转减速器、10为侧推油缸、11为立板、12为液压油箱、13为散热器液压马达、14为定量泵、15为变量泵、16为防爆电机、17为LUDV多路阀一、18为LUDV多路阀二、19为液压执行元件、20为齿轮马达、21为动力头、22为给进机身、23为夹持器、24为钻臂稳固装置、25为稳固装置、26为卡销、27为内置油缸、28为销轴块、29为定位销、30为主销轴、31为后支腿底座。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0039] 如图1所示为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的总装示意图，该调角装置包括2个操作台0、2个后支腿1、2个钻架组件2、履带3、焊接车体4、2个钻臂5和2个前支腿6；其中，所述焊接车体4通过螺栓与履带3相连接，所述2个钻架组件2可通过螺栓连接于焊接车体4的两侧上方，所述2个前支腿6和2个后支腿1分别通过螺栓连接于焊接车体4的两侧下方，所述2个钻臂5和2个操作台0分别通过螺栓设置于钻架组件2的外侧。
[0040] 其中，所述2个前支腿6和2个后支腿1的下端分别设置有稳固装置25，所述稳固装置25通过卡销26与一内置油缸27连接，以使其具有一定的自由度，可实现多角度不同方位进行
支撑，由此，所述2个前支腿6和2个后支腿1均通过内置油缸27进行伸缩，油缸行程可为600mm，由于2个前支腿6和2个后支腿1与焊接车体4采用固定连接方式，可使整个焊接车体4左右偏转，可实现2个钻臂5最大偏转15°，而煤矿中施工巷道的坡度一般不大于15°，所以2个前支腿6和2个后支腿1可保证整个调角装置在坑洼、斜坡等各种工况下均能保证该调角装置调成
水平，且进行稳固支撑。
[0041] 如图2所示为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的后支腿的示意图，由于正常施工时，远离巷帮的后支腿1靠近操作台0，操作人员需要经常夹卸
钻杆，为了最大程度提高操作人员操作空间，所述后支腿1采用可旋转的方式，为实现可旋转的方式，所述后支腿1包括稳固装置25、卡销26、内置油缸27、销轴块28、定位销29、主销轴30、后支腿底座31，所述后支腿底座31与焊接车体4通过螺栓相连接，所述后支腿底座31设有供销轴块28插入的凹槽，所述销轴块28的一端与后支腿底座31可通过主销轴30进行旋转连接，另一端通过连接座螺栓连接至内置油缸27，所述内置油缸27的下端通过卡销26连接至稳固装置
25，而所述后支腿底座31的凹槽内侧封闭，外侧留一半开口，从而所述后支腿1的内置油缸
27以及稳固装置25可绕主销轴30向外侧旋转，而且，所述后支腿底座31以主销轴30圆心的圆弧上设置有多个定位孔，所述销轴块28的对应所述圆弧的位置也设有多个定位槽，以通过2个定位销29进行定位控制，使后支腿1旋转到不同角度时进行定位，而所述2个前支腿6通过螺栓固定连接在焊接车体4上，所述2个前支腿6和2个后支腿1可方便拆卸。
[0042] 如图3所示为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的钻架组件示意图，所述钻架组件2包括导向条7、导轨板8、驱动元件、2个侧推油缸10和立板11，所述立板11的下端两侧分别通过螺栓固定于焊接车体，所述导轨板8位于立板11的外侧，且所述2个侧推油缸10上下对称布置，其一端安装在立板11上，另一端安装在导轨板8上，对称布置相对于安装一条油缸的情况，具有受力均匀，导轨板8不承受力矩，磨损较少、延长使用寿命的优势，可实现钻臂5侧向最大推动400mm，此时钻臂5
重心处在履带3边缘，整个侧推过程中钻臂5重心均在焊接车体4上，该调角装置不存在倾覆的危险，所述驱动元件安装于导轨板8，其可为回转减速器9或侧转油缸和旋转轴，其中，所述回转减速器9安装在导轨板8上，或所述旋转轴通过螺栓安装在导轨板8上，所述侧转油缸一端安装在导轨板8上，另一端安装在旋转轴上，从而驱动钻臂5在导轨板上侧向转动，并且可实现钻臂5最大侧转±45°，并在极限位置设置有定位块，侧转45°可保证钻臂5工作范围满足大部分巷道施工要求，并且钻臂5不会与该装置其他部件干涉。所述导向条7横向设置，其可为燕尾型且通过螺栓安装在导轨板
8上并放置在立板11对应的燕尾槽内，可方便更换，导向条7内表面、上表面和下表面与立板
11槽内对应表面均采用过盈配合，且导轨板8和立板11接触表面采用间隙配合，这样可保证导向条7在侧向推动时承受大部分侧向力，而不会对导轨板8产生磨损。
[0043] 如图4所示为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的钻臂示意图，所述钻臂0包括2个齿轮马达20、动力头21和给进机身22，所述2个齿轮马达20对称布置且通过联轴器与动力头21连接，受力更为均匀，所述2个齿轮马达20包含输出花键轴，所述给进机身22的两侧设有与输出花键轴啮合的的齿条结构，所述给进机身22的中间设有供所述动力头21的底座滑动的滑道，从而通过齿轮马达20的旋转带动动力头21在给进机身22上往复滑动，定位更为准确，所述动力头21夹持钻杆进行钻孔施工，并在给进机身22的极限位置上设置有挡块，保证动力头21运行稳定可靠，不会超出极限位置，所述给进机身22的上端设有夹持器23和钻臂稳固装置24，所述夹持器23采用双油缸对顶方式，夹持力大，安全可靠，夹持器底座高度可通过
垫片进行调角，使双油缸夹持中心与动力头21中心保持一致，所述钻臂稳固装置24采用弹簧连接，即可以使钻臂5工作时接触巷道顶板稳固可靠，不会因为巷道顶板凹凸不平导致钻臂5跑偏，使开孔位置可以达到预先设计位置。
[0044] 所述2个动力头21之间距离为一确定值，可以保证在施工时两钻杆间距为2400mm，所述钻架组件2的底部与焊接车体4连接部分设置有V型导向槽，并且可以在V型导向槽内增加不同高度的中间连接块，中间连接块上端也设置有中间导向槽，可以提高钻架组件2的离地高度，钻架组件2的离地高度从600mm可以均匀调节至1200mm，从而使钻臂可以适应2.6m至3.2m的巷道高度，满足绝大多数巷道施工要求，通过设置在2个钻架组件2上的吊钩可以方便对其进行移动，可单独将其中一个向外移动100mm或同时将2个向外移动50mm，并通过螺栓与焊接车体4连接，
稳定性好，不会使钻架组件2在进行钻孔施工时产生扰动，影响开孔
精度，从而保证两个钻杆间距调整为2500mm，该结构可方便调节钻架组件2的间距和离地高度。
[0045] 如图5所示为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的液压系统，本发明的调角装置的液控方法采用的液压系统为LUDV(Lastdruck unabhä；ngige Durchfluss verteilung)液压系统，可保证该调角装置能达到相应的调角功能，并且可保证2个钻臂5同时独立施工，各调角功能互不影响，所述液压系统包括防爆电机16、变量泵15、定量泵14、液压油箱12、散热器液压马达13、LUDV多路阀一17、2个LUDV多路阀二18和2组液压执行元件19。所述防爆电机16与变量泵15和定量泵14串联，所述变量泵15出油口通过液压胶管与LUDV多路阀一17进油口相连通，LUDV多路阀一17出油口通过液压胶管分别与2个LUDV多路阀二18进油口相连通，2个LUDV多路阀二18出油口通过液压胶管分别与2组液压执行元件19相连通，LUDV多路阀一17可保证2组液压执行元件19相互独立工作，互不影响，LUDV多路阀二18可保证液压执行元件19各调角功能相互独立工作，互不影响。定量泵14出油口通过液压胶管与散热器液压马达13进油口相连通。各液压回路均配置有液压
锁，保证2组液压执行元件19工作稳定可靠，停机时不会突然动作。
[0046] 该液压系统通过防爆电机16驱动变量泵15转动，变量泵15将液压油箱12中的油液通过LUDV多路阀一17和LUDV多路阀二18提供给2组液压执行元件19，液压执行元件为前支的腿内置油缸、后支腿的内置油缸、驱动元件(侧推油缸10或回转减速器9)等主要调角元件，通过控制LUDV多路阀二18相关手柄，实现主要调角功能。LUDV多路阀中的梭阀将各个回路中较大负载信号实时反馈给变量泵15，变量泵15根据压力信号实时地调节自身的排量，改变输出压力和流量，使其与各负载需求相适应，并且LUDV多路阀可使通过各个回路的流量仅与各节流阀的开度有关，开度仅能通过人工设置，与外负载大小变化无关，而系统流量为各执行元件提供动力，从而保证2组液压执行元件19的各调角功能相互独立，当其中一个调角功能失效或者达不到调节位置时，不会影响其他执行元件，使得各调角功能相对独立，可靠稳定。
[0047] 参考图6～图8为本发明的一种实现等间距双钻孔施工的调角装置的全方位调角示意图，通过2个前支腿6和2个后支腿1进行单独或同时伸缩，可实现2个钻臂5最大偏转15°。通过2个侧推油缸10的运动，可实现钻臂5侧向最大推动400mm。通过回转减速器9的转动或者侧转油缸与旋转轴的配合，可实现钻臂5最大侧转±45°。
[0048] 本发明中调角装置的液控方法为：通过操作LUDV多路阀二18相关手柄可以完成整个调角机构的主要功能，首先，通过控制2个前支腿6和2个后支腿1内置油缸进行伸缩，使整个调角装置进行稳固，并使钻臂5达到预定的方位角，其次，控制侧推油缸10对钻臂5进行侧移，使其达到预定位置，最后控制回转减速器9使钻臂5达到预定的方位角，从而完成2个钻臂5各自的调角功能。此时便可以通过动力头21夹持钻杆进行钻孔施工。
[0049] 所述调角装置可满足同时施工等间距的两个钻孔的要求，钻孔间距为2400mm或2500mm的正约数，钻孔间距覆盖范围广。以施工钻孔间距为400mm为例说明其操作方法，依次施工第1个和第7个、第2个和第8个、第3个和第9个，以此类推，完成所有钻孔施工。当需要施工不同巷道高度时，可以在钻架组件2底座增加不同高度的中间连接块，钻架组件的离地高度从600mm可以均匀调节至1200mm。
[0050] 显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在
实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的
说明书和所附的
权利要求的任何实施例。
