煤矿用智能在线深孔钻车的制作方法
【专利摘要】本发明公开了煤矿用智能在线深孔钻车，它包括推进器（12），推进器包括旋转动力头（11）、智能在线钻杆、夹持器（10）、工作机构（14）和纠偏装置，纠编装置包括纠偏座（7）和间隔设置在纠偏座内的压力传感器（6），所述纠编装置内设置有压力传感器（6），智能在线钻杆包括钻杆（3）和与钻杆一端相连的钻头（1），钻杆另一端与压力传感器相连，钻头内设置有光纤传感器（2），钻杆内设置有光纤光缆（4），光纤光缆一端通过快换接头（5）与处理控制器（9）相连，本发明将传感器和光纤光栅安装在钻杆内部，能实时在线监测（包括岩石硬度、瓦斯浓度、地热温度、水、钻孔深度等），提前反映地质结构；采集到的信号通过数据处理器PLC自动处理，再发出指令实现自动精确控制。
【专利说明】煤矿用智能在线深孔钻车
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤矿用深孔钻车，尤其涉及到深孔钻车中的智能在线深孔钻车。
【背景技术】
[0002]我国煤矿瓦斯爆炸频发，死亡人数众多，瓦斯事故是煤矿生产的最大威胁。在采煤之前先采出煤气层，有利于从根本上防止煤矿瓦斯事故。目前，我国煤矿使用的探水探瓦斯、排水排瓦斯钻机或钻车基本上都是钻完孔后根据工作面布置的瓦斯报警仪判断瓦斯浓度，再进行抽放处理，存在着一定的滞后性，对于高瓦斯矿井来说，无形中在安全方面埋下了重大隐患。另外，由于深孔钻车钻孔深度可达200米以上，钻头钻进时会由于钻孔面不平等导致所钻孔发生偏移，钻孔越深，偏移越大，甚至所钻孔会偏出巷道断面，失去钻孔探测的作用，也会造成卡钎、钻进困难和断钎现象，甚至损坏液压系统。
【发明内容】
[0003]针对上述深孔钻车存在的安全隐患和损坏的问题，本发明提供了一种可靠性高、能长期适应各种恶劣环境工作、高效安全的智能在线深孔钻车。
[0004]本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是:所述智能在线深孔钻车包括设置在掘进机行走架上的推进器，所述推进器包括旋转动力头、智能在线钻杆、夹持器、工作机构和纠偏装置，所述纠编装置包括纠偏座和间隔设置在纠偏座内的压力传感器，所述智能在线钻杆一端支撑在夹持器上、另一端穿过纠偏座并与其内的压力传感器接触后再与旋转动力头用螺纹相连，旋转动力头由旋转机构驱动，旋转动力头设置在工作机构上，所述工作机构包括回转油缸和俯仰油缸，所述智能在线钻杆包括钻杆和与钻杆一端相连的钻头，钻杆另一端与压力传感器相连，所述钻头内设置有光纤传感器，所述钻杆内设置有光纤光缆，所述光纤光缆一端与光纤传感器相连，光纤光缆另一端通过快速接头与处理控制器相连，所述的处理控制器为PLC数据处理器并与显示器、控制键、打印机、模/数转换器、报警器、电源接口和通信接口连接，所述模/数转换器的输出与PLC数据处理器的输入连接，PLC数据处理器的输入与控制键的输出连接，PLC数据处理器的输出与液晶显示器的输入连接，PLC数据处理器的输入与打印机的输出连接，PLC数据处理器的输入与报警器的输出连接，电源接口的输出与PLC数据处理器连接，通信接口与PLC数据处理器连接。
[0005]本发明的工作原理是:在工作机构的钻杆中嵌入基于非接触传感信号传输的光纤光栅传感系统，实现深孔钻机钻探速度、输出扭矩的自动控制；并由钻头部内置的光纤传感器实现工作时在线监测(包括地压、瓦斯、温度、一氧化碳、位移等，提前反映地质结构；采集到的信号通过数据处理器PLC自动处理，再发出指令实现自动精确控制)。通过与负载反馈液压系统的配合，遇到硬岩层时钻杆转速下降，输出扭矩增加；遇到软岩层时钻杆转速上升，输出扭矩减小，并自动调整推进器的俯仰油缸和回转油缸，纠正钻杆的下沉和偏移。实现了煤矿瓦斯、水探测的超前预警，并解决了钻头在刚开始钻孔时由于巷道钻进面不平而导致钻头偏移、下沉等现象。
[0006]本发明一是通过布置在钻头内的光纤传感器，将监测到的地质结构信息通过布置在钻杆里的光纤光栅传输至数据处理器。钻杆加长连接时，光纤光栅通过快换接头互相连接。钻杆通过在线监测系统与负载反馈液压系统的配合，工作时遇到硬岩层钻杆转速自动下降，输出扭矩增加；遇到软岩层时钻杆转速自动上升，输出扭矩减小。二是通过在纠偏装置内设有对称布置的压力传感器，并与钻杆尾部接触，如果钻孔时因断面不平或岩石硬度不均匀导致钻头受力不均而发生偏移时，钻杆也会产生一定的偏移，这样在纠偏装置里的压力传感器所监测到的压力就各不相同，通过自动控制系统处理后，就会自动调整推进器的俯仰油缸和回转油缸，纠正钻杆的下沉和偏移。
[0007]本发明将传感器和光纤光栅安装在钻杆内部，能实时在线监测(包括岩石硬度、瓦斯浓度、地热温度、水、钻孔深度等)，提前反映地质结构；采集到的信号通过数据处理器PLC自动处理，再发出指令实现自动精确控制；还可通过光纤与煤矿井下监控系统接驳，第一时间将监测诊断数据传送至地面物联网。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的主视结构示意图，
图2是本发明所述智能在线钻杆的主剖视结构示意图，
图3是本发明处理控制器连接关示意图。
[0009]在图中，1、钻头2、光纤传感器3、钻杆4、光纤光缆5、快换接头6、压力传感器7、纠偏座8、通水孔9、处理控制器10、夹持器11、旋转动力头12、推进器13、回转油缸14、工作机构15、俯仰油缸16、旋转机构。
【具体实施方式】
[0010]在图1、图2和图3中，所述智能在线深孔钻车包括设置在掘进机行走架上的推进器12，所述推进器包括旋转动力头11、智能在线钻杆、夹持器10、工作机构14和纠偏装置，所述纠编装置包括纠偏座7和间隔设置在纠偏座内的压力传感器6，纠偏座为圆盘形，所述智能在线钻杆一端支撑在夹持器上、另一端通过纠偏座并与其风的压力传感器接触后再与动力头螺纹相连，旋转动力头由旋转机构16驱动,旋转动力头设置在工作机构上,所述工作机构包括回转油缸13和俯仰油缸15，所述智能在线钻杆包括钻杆3和钻头I，所述钻杆一端与钻头固定相连，所述钻杆和钻头内具有彼此相通的用于冷却和排渣的通水孔8，钻杆另一端上与压力传感器相连，所述钻头内(通水孔中)并排设置有三只光纤传感器2，所述钻杆内设置有光纤光缆4，所述光纤光缆一端与光纤传感器相连，光纤光缆另一端通过快换接头5与处理控制器9(PLC数据处理器)相连。所述的处理控制器为PLC数据处理器，它还与显示器、控制键、打印机、模/数转换器、报警器、电源接口和通信接口连接，所述模/数转换器的输出与PLC数据处理器的输入连接，PLC数据处理器的输入与控制键的输出连接，PLC数据处理器的输出与液晶显示器的输入连接，PLC数据处理器的输入与打印机的输出连接，PLC数据处理器的输入与报警器的输出连接，电源接口的输出与PLC数据处理器连接，通信接口与PLC数据处理器连接。所述处理控制器具有信息监测、收集、识别、比对和传输以及发出指令等处理功能，在工作过程中，通过布置在钻头内的光纤传感器，可将监测到的地质结构信息通过布置在钻杆里的光纤光缆传输至处理控制器中，经处理控制器数据过滤、综合分析及处理后，再将信息向外传输，从而实现进下钻孔实时在线监测。
【权利要求】
1.煤矿用智能在线深孔钻车，它包括设置在掘进机行走架上的推进器(12)，其特征是:所述推进器包括旋转动力头(11 )、智能在线钻杆、夹持器(10)、工作机构(14)和纠偏装置，所述纠编装置包括纠偏座(7)和间隔设置在纠偏座内的压力传感器(6)，所述智能在线钻杆一端支撑在夹持器上、另一端穿过纠偏座并与其内的压力传感器接触后再与旋转动力头用螺纹相连，旋转动力头由旋转机构(16)驱动，旋转动力头设置在工作机构上，所述工作机构包括回转油缸(13)和俯仰油缸(15)，所述智能在线钻杆包括钻杆(3)和与钻杆一端相连的钻头(1)，钻杆另一端与压力传感器相连，所述钻头内设置有光纤传感器(2)，所述钻杆内设置有光纤光缆(4)，所述光纤光缆一端与光纤传感器相连，光纤光缆另一端通过快换接头(5)与处理控制器(9)相连，所述的处理控制器为PLC数据处理器并与显示器、控制键、打印机、模/数转换器、报警器、电源接口和通信接口连接，所述模/数转换器的输出与PLC数据处理器的输入连接，PLC数据处理器的输入与控制键的输出连接，PLC数据处理器的输出与液晶显示器的输入连接，PLC数据处理器的输入与打印机的输出连接，PLC数据处理器的输入与报警器的输出连接，电源接口的输出与PLC数据处理器连接，通信接口与PLC数据处理器连接。
【文档编号】E21B7/04GK104196448SQ201410377948
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】李杨, 李晔, 李凯, 陈振英, 赵火英 申请人:江西华煤重装有限公司