二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机的制作方法

1.本实用新型涉及隧洞斜井施工的技术领域，具体涉及二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机。


背景技术：

2.在水利水电工程施工建筑领域，电站工程体形复杂，落差大等。一些长距离交通隧洞的通风洞、砂石加工系统的溜渣井设计均为竖/斜井结构，特别是抽水蓄能电站，要选择在河谷落差大的区域，其由两个相互连接且位于不同高度的水库组成，输水管道将上部和下部水库连接，输水管道一般都是设置大倾角的地下输水隧洞。对于长距离的大倾角输水隧洞，行业内一般都是采用先开挖斜洞的上下台阶处的施工平洞，再采用定向钻机从上平洞往下正向钻设一个小导孔，导孔形成后再在下平洞安装刀盘进行反拉扩孔，形成溜渣井，最后按照设计断面进行全断面扩挖。定向钻机在导孔钻进中由于岩层构造及钻杆直径较小容易偏离超出开挖范围。为避免上述问题，也有采用斜井tbm进行施工的方案，但是该方案设备结构较为复杂，实施成本较高。故反井钻机的合理设计尤为重要。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，解决上述背景技术中的问题。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括刀盘系统、保护套、二次破碎系统、顶升节和钻进顶推系统以及角度调节装置；
5.刀盘系统包括刀盘，刀盘由驱动装置驱动旋转，刀盘系统通过纠偏装置进行纠偏，驱动装置与纠偏装置安装在保护套内；
6.二次破碎系统包括破碎仓，破碎仓的上层与驱动装置连接旋转，下层固定在保护套上；
7.钻进顶推系统与保护套连接之间设有可增减的顶升节，用于调节钻进深度；
8.钻进顶推系统用于顶推顶升节，并将顶推力传递至刀盘系统；
9.角度调节装置中的顶推底座上设有铰接转动的托架装置，保护套与顶升节抵靠在托架装置上滑动，并能通过锁口装置进行固定。
10.优选的，驱动装置包括驱动马达和减速器，通过驱动马达驱动减速器从而带动刀盘与二次破碎系统运作，驱动马达固定在保护套内的支座上。
11.优选的，破碎仓下方设有溜渣通道，溜渣通道出口位于顶升节处出渣；
12.破碎仓为磨盘结构，破碎仓的上层均设有多个通孔，以使石渣通过通孔进入到破碎仓的上层与下层之间进行二次破碎，能边破碎边推动石渣流向溜渣通道进行排渣。
13.优选的，保护套端部设有分断结构，纠偏装置中的纠偏油缸沿保护套的分断结构处呈环形均布多个，保护套的分断结构处两端均设有多个纠偏油缸支座，纠偏油缸的缸筒和活塞杆安装在纠偏油缸支座上；
14.在纠偏油缸的一侧设有倾角传感器，倾角传感器固定在上部的保护套内；
15.保护套内还设有定位器，用于实时反馈钻机的钻进进程。
16.优选的，保护套的分断结构是将保护套分为上部和下部，上部与下部之间套接，上部可在下部上进行圆周摆动，从而能通过纠偏油缸顶推上部进行纠偏调节；
17.纠偏油缸的活塞杆端部设有球头，纠偏油缸支座上设有球座，球头与球座活动连接。
18.优选的，钻进顶推系统包括顶推油缸、顶推油泵和顶推系统操作台；
19.顶推油缸的活塞杆顶部固设有顶推上支座，缸筒底部固设有顶推下支座，顶推上支座与顶升节固定连接，顶推下支座铰接固定在顶推底座上转动。
20.优选的，顶升节的内壁固设有多个抗扭块，相邻的两个顶升节中的抗扭块相互抵靠，顶升节两端固设有法兰盘，顶升节通过螺栓进行安装固定。
21.优选的，托架装置中的两个滑道支撑梁之间设有多个托架，顶推下支座固定在滑道支撑梁的底部，顶推上支座两端抵靠在滑道支撑梁内滑动；
22.滑道支撑梁与顶推底座之间设有铰接的角度调节杆，角度调节杆用于顶推调整整体钻机的角度；
23.锁口装置固定在滑道支撑梁的顶部，在加装顶升节时，用于锁定已安装的顶升节；
24.托架内侧呈圆弧形，保护套与顶升节抵靠在托架上滑动。
25.本实用新型提供了二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，改变了传统的向下钻孔方向，实现了从底部连续顶升的方式钻进，钻渣经破碎仓进行二次破碎，二次破碎采用磨盘结构，边破碎边推动石渣流向溜渣通道，整体钻机钻向角度可根据井孔方向液控调整，且钻进过程中还可以进行钻进偏斜纠偏，钻机直径根据井孔径实际尺寸确定，结构长度可以根据井孔的实际尺寸调节，传统施工方法需要多次才能成孔，本方法可一次成孔。本实用新型结构简单、安装快捷、操作方便，使用安全可靠，缩短工期，提高工效、改善工作环境。
附图说明
26.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
27.图1是本实用新型整体结构正视图；
28.图2是本实用新型图1仰视图；
29.图3是本实用新型保护套内部剖视图；
30.图4是本实用新型a-a剖视图；
31.图5是本实用新型b-b剖视图；
32.图6是本实用新型c-c剖视图；
33.图7是本实用新型d-d剖视图；
34.图8是本实用新型e-e剖视图；
35.图9是本实用新型f-f剖视图；
36.图中：刀盘1；破碎仓2；溜渣通道3；保护套4；减速器5；驱动马达6；倾角传感器7；纠偏油缸8；纠偏油缸支座9；油泵10；电控箱11；顶升节12；抗扭块13；锁口装置14；滑道支撑梁15；顶推上支座16；顶推油缸17；顶推下支座18；顶推油泵19；顶推系统操作台20；顶推底座21；角度调节杆22；托架23；定位器24；水泵25；线槽26；水管槽27。
具体实施方式
37.实施例1
38.如图1~9所示，二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，包括刀盘系统、保护套4、二次破碎系统、顶升节12和钻进顶推系统以及角度调节装置；
39.刀盘系统包括刀盘1，刀盘1由驱动装置驱动旋转，刀盘系统通过纠偏装置进行纠偏，驱动装置与纠偏装置安装在保护套4内；
40.二次破碎系统包括破碎仓2，破碎仓2的上层与驱动装置连接旋转，下层固定在保护套4上；
41.钻进顶推系统与保护套4连接之间设有可增减的顶升节12，用于调节钻进深度；
42.钻进顶推系统用于顶推顶升节12，并将顶推力传递至刀盘系统；
43.角度调节装置中的顶推底座21上设有铰接转动的托架装置，保护套4与顶升节12抵靠在托架装置上滑动，并能通过锁口装置14进行固定。
44.优选的，驱动装置包括驱动马达6和减速器5，通过驱动马达6驱动减速器5从而带动刀盘1与二次破碎系统运作，驱动马达6固定在保护套4内的支座上。
45.优选的，破碎仓2下方设有溜渣通道3，溜渣通道3出口位于顶升节12处出渣；
46.破碎仓2为磨盘结构，破碎仓2的上层均设有多个通孔，以使石渣通过通孔进入到破碎仓2的上层与下层之间进行二次破碎，能边破碎边推动石渣流向溜渣通道3进行排渣。
47.优选的，保护套4端部设有分断结构，纠偏装置中的纠偏油缸8沿保护套4的分断结构处呈环形均布多个，保护套4的分断结构处两端均设有多个纠偏油缸支座9，纠偏油缸8的缸筒和活塞杆安装在纠偏油缸支座9上；
48.在纠偏油缸8的一侧设有倾角传感器7，倾角传感器7固定在上部的保护套4内；
49.保护套4内还设有定位器24，用于实时反馈钻机的钻进进程。由此结构，保护套4内还固定安装有油泵10和电控箱11，用于控制纠偏油缸8。
50.优选的，保护套4的分断结构是将保护套4分为上部和下部，上部与下部之间套接，上部可在下部上进行圆周摆动，从而能通过纠偏油缸8顶推上部进行纠偏调节。
51.纠偏油缸8的活塞杆端部设有球头，纠偏油缸支座9上设有球座，球头与球座活动连接。
52.优选的，钻进顶推系统包括顶推油缸17、顶推油泵19和顶推系统操作台20；
53.顶推油缸17的活塞杆顶部固设有顶推上支座16，缸筒底部固设有顶推下支座18，顶推上支座16与顶升节12固定连接，顶推下支座18铰接固定在顶推底座21上转动。
54.优选的，顶升节12的内壁固设有多个抗扭块13，相邻的两个顶升节12中的抗扭块13相互抵靠，顶升节12两端固设有法兰盘，顶升节12通过螺栓连接法兰盘进行安装固定。由此结构，抗扭块13起传递扭力作用。
55.优选的，托架装置中的两个滑道支撑梁15之间设有多个托架23，顶推下支座18固定在滑道支撑梁15的底部，顶推上支座16两端抵靠在滑道支撑梁15内滑动；
56.滑道支撑梁15与顶推底座21之间设有铰接的角度调节杆22，角度调节杆22用于顶推调整整体钻机的角度；
57.锁口装置14固定在滑道支撑梁15的顶部，在加装顶升节12时，用于锁定已安装的顶升节12；
58.托架23内侧呈圆弧形，保护套4与顶升节12抵靠在托架23上滑动。
59.实施例2
60.如图1~9所示，结合实施例1进一步说明：
61.步骤一、布置刀盘系统、保护套4、二次破碎系统、顶升节12和钻进顶推系统以及角度调节装置，根据钻井方向调整确定钻机角度；
62.在顶升节12外壁布置线槽26和水管槽27，为保证钻头处水量供给，在顶升节12内每隔一段距离加设一个水泵25；
63.步骤二、驱动装置驱动刀盘1与破碎仓2运转，顶推油缸17顶推钻进，钻渣经过破碎仓2二次破碎后通过溜渣通道3排出；
64.步骤三、钻进一个进尺，顶推油缸17缩回，锁口装置14锁定已安装的顶升节12，加装新的顶升节12，然后顶推油缸17继续顶推；
65.步骤四、重复步骤s2~s3，完成井孔施工。
66.优选的，在钻进过程中与预设轴线偏斜，根据偏斜方向启动相应的纠纠偏油缸8进行纠偏。
67.上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：包括刀盘系统、保护套（4）、二次破碎系统、顶升节（12）和钻进顶推系统以及角度调节装置；刀盘系统包括刀盘（1），刀盘（1）由驱动装置驱动旋转，刀盘系统通过纠偏装置进行纠偏，驱动装置与纠偏装置安装在保护套（4）内；二次破碎系统包括破碎仓（2），破碎仓（2）的上层与驱动装置连接旋转，下层固定在保护套（4）上；钻进顶推系统与保护套（4）连接之间设有可增减的顶升节（12），用于调节钻进深度；钻进顶推系统用于顶推顶升节（12），并将顶推力传递至刀盘系统；角度调节装置中的顶推底座（21）上设有铰接转动的托架装置，保护套（4）与顶升节（12）抵靠在托架装置上滑动，并能通过锁口装置（14）进行固定。2.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：驱动装置包括驱动马达（6）和减速器（5），通过驱动马达（6）驱动减速器（5）从而带动刀盘（1）与二次破碎系统运作，驱动马达（6）固定在保护套（4）内的支座上。3.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：破碎仓（2）下方设有溜渣通道（3），溜渣通道（3）出口位于顶升节（12）处出渣；破碎仓（2）为磨盘结构，破碎仓（2）的上层均设有多个通孔，以使石渣通过通孔进入到破碎仓（2）的上层与下层之间进行二次破碎，能边破碎边推动石渣流向溜渣通道（3）进行排渣。4.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：保护套（4）端部设有分断结构，纠偏装置中的纠偏油缸（8）沿保护套（4）的分断结构处呈环形均布多个，保护套（4）的分断结构处两端均设有多个纠偏油缸支座（9），纠偏油缸（8）的缸筒和活塞杆安装在纠偏油缸支座（9）上；在纠偏油缸（8）的一侧设有倾角传感器（7），倾角传感器（7）固定在上部的保护套（4）内；保护套（4）内还设有定位器（24），用于实时反馈钻机的钻进进程。5.根据权利要求4所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：保护套（4）的分断结构是将保护套（4）分为上部和下部，上部与下部之间套接，上部可在下部上进行圆周摆动，从而能通过纠偏油缸（8）顶推上部进行纠偏调节；纠偏油缸（8）的活塞杆端部设有球头，纠偏油缸支座（9）上设有球座，球头与球座活动连接。6.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：钻进顶推系统包括顶推油缸（17）、顶推油泵（19）和顶推系统操作台（20）；顶推油缸（17）的活塞杆顶部固设有顶推上支座（16），缸筒底部固设有顶推下支座（18），顶推上支座（16）与顶升节（12）固定连接，顶推下支座（18）铰接固定在顶推底座（21）上转动。7.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：顶升节（12）的内壁固设有多个抗扭块（13），相邻的两个顶升节（12）中的抗扭块（13）相互抵靠，顶升节（12）两端固设有法兰盘，顶升节（12）通过螺栓连接法兰盘进行安装固定。8.根据权利要求1所述二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，其特征是：托架装
置中的两个滑道支撑梁（15）之间设有多个托架（23），顶推下支座（18）固定在滑道支撑梁（15）的底部，顶推上支座（16）两端抵靠在滑道支撑梁（15）内滑动；滑道支撑梁（15）与顶推底座（21）之间设有铰接的角度调节杆（22），角度调节杆（22）用于顶推调整整体钻机的角度；锁口装置（14）固定在滑道支撑梁（15）的顶部，在加装顶升节（12）时，用于锁定已安装的顶升节（12）；托架（23）内侧呈圆弧形，保护套（4）与顶升节（12）抵靠在托架（23）上滑动。

技术总结
本实用新型提供了二次破碎的可调角度的整体式顶升反井钻机，包括刀盘系统、保护套、二次破碎系统、顶升节和钻进顶推系统以及角度调节装置；改变了传统的向下钻孔方向，实现了从底部连续顶升的方式钻进，钻渣经破碎仓进行二次破碎，二次破碎采用磨盘结构，边破碎边推动石渣流向溜渣通道，整体钻机钻向角度可根据井孔方向液控调整，且钻进过程中还可以进行钻进偏斜纠偏，钻机直径根据井孔径实际尺寸确定，结构长度可以根据井孔的实际尺寸调节，传统施工方法需要多次才能成孔，本方法可一次成孔。本实用新型结构简单、安装快捷、操作方便，使用安全可靠，缩短工期，提高工效、改善工作环境。改善工作环境。改善工作环境。


技术研发人员：吕芝林 吴海军 吴鹏 张建花 兰志俭 汪少雄
受保护的技术使用者：中国葛洲坝集团路桥工程有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/14