一種可伸縮的垂直導向機構

高昌樂，尚廣耀，尚廣來

(1.國家能源集團神東煤炭集團公司 技術研究院，陜西 榆林 719315；2.包頭市大成重工制造有限公司，內蒙古 包頭 014060)

0 引言

長期以來，煤礦井下巷幫懸掛管徑較大的管線時，常采取巷道兩幫預埋槽鋼的固定方式，這種方式需要在巷幫兩側不同的高度鉆大量的預埋孔用于預埋槽鋼。常見的地質鉆體積大而笨重，有些巷道已安裝有皮帶機等設備，受通道寬度和高度的限制，現有的大型鉆孔設備不能到達作業場地，傳統的手持鉆孔工具不能滿足大孔徑(Φ180 mm)以及深孔(800 mm)的要求，由于鉆孔高度一般在3 m左右，手持大扭矩鉆具在高空作業時需要搭建腳手架，移動不便、勞動強度大、效率低、安全隱患多、難以保證施工質量。鑒于煤礦井下部分通道寬度和高度、狹小施工空間的局限性以及對鉆孔孔徑和孔深要求的特殊性，為提高鉆孔施工的安全性，需要一種帶有可伸縮的垂直導向機構的小型鉆孔專用裝置。目前常見的升降機構有剪叉式、鏈條提吊式、絲杠式、鋼繩提吊式等[1]，尚未見到適用于狹窄皮帶巷鉆預埋孔的帶有可伸縮垂直升降導向的小型鉆孔專用裝置的文獻報道和產品。本文介紹了新研制的一種可伸縮的垂直導向機構，用于煤礦井下鉆預埋孔的小型鉆孔裝置。

1 可伸縮的垂直導向機構的結構

可伸縮的垂直導向機構如圖1所示，由1個升降立柱頂梁1、2個升降立柱2、2個固定立柱3、摩擦塊4、4根固定導向桿5、4根鉆機導向桿6、鉆機7和2根升降導向桿8組成。

1.1 固定立柱與固定導向桿的連接

固定立柱與固定導向桿的連接如圖2所示，固定立柱1用鋼板制成C型斷面結構，固定立柱的下端固定在裝置的底板上，固定導向桿3通過設置在固定立柱兩端的固定導向桿安裝座2連接在固定立柱上。

1.2 升降立柱與升降導向桿的連接

升降立柱與升降導向桿的連接如圖3所示，升降立柱用鋼板制成凸字形斷面，升降導向桿2通過設置在升降立柱兩端的升降導向桿安裝座4連接在升降立柱上。2根升降立柱1的腔內各設置1個舉升油缸3作為升降立柱升降的執行元件。

1.3 固定立柱與升降立柱的連接

固定立柱與升降立柱的連接如圖4所示，升降立柱1套裝在固定立柱2的腔內，固定立柱2的內表面與升降立柱1的外表面之間設有滑動摩擦塊3，滑動摩擦塊3固定在固定立柱2的內表面，升降立柱可在固定立柱的腔內滑動伸縮，從而固定在升降立柱外露部位的升降導向桿(圖3中的2)也可隨之伸縮，如此便實現了垂直導向機構的可伸縮功能。2根升降立柱1的升降動作由設置在升降立柱1腔內的舉升油缸(圖3中的3)執行，2根升降立柱1同步升降。

1-升降立柱;2-固定立柱;3-摩擦塊 1-固定導向桿；2-下導向套；3-鉆機導向桿；4-升降導向桿；5-鉆機；6，8-連接板;7-上導向套 1-鉆機導向桿；2-鉆機；3-鉆機導向套

1.4 鉆機導向桿與固定導向桿及升降導向桿的連接

鉆機導向桿與固定導向桿及升降導向桿的連接如圖5所示。共有4根鉆機導向桿，其中的2根鉆機導向桿3設置在鉆機的一側，另外2根鉆機導向桿3設置在鉆機的另一側，對稱布置。每2根鉆機導向桿3的兩端分別用一個連接板6和一個連接板8固定在一起，連接板6上的上導向套7套裝在升降導向桿4上滑動，連接板8上的下導向套2套裝在固定導向桿1上滑動。當鉆機導向桿需要升降時，固定導向桿1和升降導向桿4共同為鉆機導向桿3提供導向。4根鉆機導向桿采用鋼絲繩提吊的方式同步升降。

1.5 鉆機與鉆機導向桿的連接

鉆機與鉆機導向桿的連接如圖6所示。鉆機2上共設置了8個鉆機導向套3，鉆機2的兩側各設置4個鉆機導向套3；共有4根鉆機導向桿1，鉆機上每2個鉆機導向套3共同套裝在1根鉆機導向桿1上，如此便實現了鉆機的垂直升降導向。鉆機2的升降采用鋼絲繩提吊的方式。

2 垂直導向機構的工作原理

如圖1所示，當本垂直導向機構(包括鉆機)到達煤礦井下的作業地點后，由舉升油缸(圖3中的3)將2個升降立柱(圖1中的2)升起，讓升降立柱頂梁與巷道頂板頂緊，使得本導向機構整體穩定，此時，安裝在升降立柱(圖1中的2)上的升降導向桿(圖1上的8)也已升起。

1-升降立柱頂梁;2-升降立柱;3-固定立柱;4-摩擦塊;5-固定導向桿;6-鉆機導向桿;7-鉆機;8-升降導向桿 1-固定立柱;2-固定導向桿安裝座;3-固定導向桿 1-升降立柱;2-升降導向桿;3-舉升油缸;4-升降導向桿安裝座

如圖5所示，升起后的2根升降導向桿4連同4根固定導向桿1共同為4根鉆機導向桿3提供導向，此時，上導向套7在升降導向桿4上滑動，下導向套2在固定導向桿1上滑動。

如圖6所示，鉆機導向套3在鉆機導向桿1上滑動。

如圖5所示，當鉆機5需要升降時，采用小型卷揚機將鉆機5連同4根鉆機導向桿3一同提吊到所需的高度并鎖定卷揚機，隨后就可以施鉆。

3 結語

(1)采用C形固定立柱和凸字形升降立柱組合的方式為圓柱形固定導向桿以及圓柱形升降導向桿提供了安裝組件，實現了導向桿的伸縮升降，而圓柱形固定導向桿和圓柱形升降導向桿進一步為圓柱形鉆機導向桿提供導向，圓柱形鉆機導向桿又為鉆機提供升降導向，這種結構便形成了一種可伸縮的垂直導向機構。與完全固定形式的垂直導向機構相比，由于本垂直導向機構可以伸縮，結構尺寸小，故可滿足煤礦井下低矮、狹窄通道及狹小作業空間對鉆機裝置結構尺寸的要求。并且滿足了鉆機裝置的工作載荷、穩定性及安全性要求，實現了鉆機作業高度的方便調節。

(2)本文介紹的這種可伸縮的垂直導向機構用于煤礦井下小型鉆機的升降作業，已在神華神東煤炭分公司井下使用，效果良好。