一种适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置的制作方法
1.本发明属于煤矿机械领域，具体涉及一种适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置。
背景技术：
2.现有的煤矿井下连续管作业设备借鉴了石油行业连续油管作业设备，即采用注入头+导向器+连续管滚筒的设备组合实现连续管的注入与提拉，但由于煤矿井下作业空间受限，连续管施工作业的钻孔孔口位于巷道壁面，连续管作业设备必须垂直于巷道走向布置，因此限制了连续管设备的长度。在现有方案中，使用注入头+导向器+连续管滚筒的设备组合，因现有的导向器设备的长度为1.5m-2m，因此需要对施工地点进行扩帮，扩帮是指在煤矿巷道中向垂直于巷道走向的两侧开挖以扩展作业空间以提供导向器的人设置空间，导致施工成本与施工难度增加，另外注入头是为连续管提供推力、拉力的一种加力装置，使用时需要对准孔口管并紧密连接，现有的装置无法调节注入头的空间位置与角度使注入头不能与孔口的紧密连接，造成巷道作业无法正常进行。
技术实现要素：
3.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，本发明提供一种适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置，解决现有技术存在的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
5.一种适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置，包括滚筒、连续管、注入头、第一车架与第二车架，滚筒可滚动的设于第一车架上，连续管沿滚筒轴向缠绕在滚筒外表面上，注入头设于第二车架上，注入头一端与连续管连接，另一端与孔口连接，其特征在于，还包括：
6.第一导轨，设于第一车架上，滚筒可滑动的设于第一导轨上方，第一车架上设置第一支架，滚筒沿其轴向两端均可转动的设于第一支架上，第一支架两端分别设置齿轮传动机构，齿轮传动机构包括第一齿轮与第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮通过齿条连接，第一齿轮与滚筒连接，第二齿轮上设置第一滑块，所述第一滑块上设置内螺纹，第一导轨内沿其长度方向设置螺杆，螺杆通过内螺纹套设于第一滑块内，
7.其中，
[0008][0009][0010]
p＝2l cotθ
[0011]
p为第二齿轮带动第一滑块旋转一周在螺杆上移动的单位螺距，单位，mm；n为连续管在滚筒上单位螺距缠绕的圈数，l为螺杆的直径，单位，mm；d为第二齿轮外径单位，mm；θ为
螺杆螺纹螺旋角，单位，度；b为连续管外径单位，mm；d为第一齿轮外径单位，mm。
[0012]
优选的，所述第一车架上还设置一组第二导轨，第二导轨与第一导轨平行设置，第一支架两端还设置与第二导轨匹配的一组第二滑块，第一导轨设于一组第二导轨之间。
[0013]
优选的，所述滚筒两端中心轴位置分别设置连杆，第一齿轮设于连杆上，第一齿轮中心与滚筒中心共线设置。
[0014]
优选的，所述第二车架包括底板、支撑杆与注入头支架，支撑杆可折叠的设于底板的一端，注入头支架可拆卸的设于支撑杆上，注入头支架包括上板与下板，上板与下板通过多个伸缩杆连接，各伸缩杆沿下板的横向可滑动的设于下板上，上板设于远离底板一侧，下板与支撑杆插接，上板上设置纵向滑块，纵向滑块上可转动的设置一转盘，注入头设于转盘上。
[0015]
优选的，所述第二车架上还设置伸缩推杆，伸缩推杆一端与底板连接另一端与下板连接，伸缩推杆与底板之间设有夹角，伸缩推杆与下板连接的一端朝向支撑杆设置。
[0016]
优选的，所述支撑杆设置有两个，对应设于底板一端的两侧，伸缩杆设置有四个，下板上横向设置两个滑道，各滑道上设置横向滑块，各横向滑块分别设置两个伸缩杆，伸缩杆均分的分布于上板与下板之间。
[0017]
优选的，所述底板上下两侧设置至少一个伸缩支座。
[0018]
优选的，所述下板两侧设置连接槽，两个连接槽分别对应卡设于支撑杆上。
[0019]
优选的，所述第一车架朝向地面的一侧设置多个伸缩支架。
[0020]
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0021]
(ⅰ)本发明的装置通过在第一车架上设置第一导轨，通过将滚筒可滑动的设于第一导轨上方，在配合煤矿巷道作业时，注入头一端与连续管一端连接提供动力时滚筒滚动与连续管脱离，与此同时控制滚筒在第一导轨上滚动，第一齿轮与低温齿轮通过齿条连接，滚筒滚动带动第一齿轮转动，进一步带动第二齿轮转动，当第二齿轮带动第一滑块在螺杆上旋转一周移动的单位螺距p与连续管在滚筒上单位螺距缠绕的圈数相同，能够确保注入头一端连续拉动连续管，滚筒沿其中心轴滚动后连续管从滚筒上脱离，脱离的连续管一端与注入头始终位于同一水平线上，本发明在省略了导向器的同时还保证了连续管在与滚筒脱离时不发生弯折，也得连续管缠绕长度得以大幅增加，保证了煤矿作业的连续性，大幅缩短了设备在钻孔轴向上的长度。
[0022]
(ⅱ)本发明的装置通过在第二车架上可折叠的设置支撑杆，能够根据实际工况选择支撑杆的安装方式，在运输过程中将支撑杆折叠，并通过注入头支架与支撑杆可拆卸连接配合，可减小本发明的装置的高度，以适运输过程中巷道的小空间，作业时将支撑杆竖立，通过注入头支架在支撑杆上的设置位置能够调节注入头的竖直位置，通过伸缩杆沿下板的横向可滑动的设于下板上，能够调节注入头的横向位置，通过上板上设置纵向滑块能够调节注入头的纵向位置，通过在滑块上可转动的设置一转盘，能够调节注入头的方位角，通过调整不同的伸缩杆的伸缩距离能够调节注入头的倾角，本发明从上下、前后、左右、倾角、方位角共5个自由度的精确控制注入头，能够调节注入头至与孔口的最佳配合位置，提升注入头至与孔口的连接紧密性，提升巷道作业的连续性。
附图说明
[0023]
图1是本发明的适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置的整体结构示意图；
[0024]
图2是本发明的适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置的俯视图；
[0025]
图3是本发明的螺杆与滑块的连接关系结构示意图；
[0026]
图4是本发明的滚筒与第一车架的安装结构示意图；
[0027]
图5是本发明的滚筒在第一车架上的工作状态示意图；
[0028]
图6(a)是本发明的滚筒与第一车架的侧视图(分体图)；
[0029]
图6(b)是本发明的滚筒与第一车架的侧视图；
[0030]
图7是本发明的伸缩支架的安装结构示意图；
[0031]
图8是本发明的第二车架的主视图；
[0032]
图9是本发明的第二车架俯视图；
[0033]
图10是本发明的注入头支架的结构示意图；
[0034]
图11是本发明的下板的俯视图；
[0035]
图12是本发明的上板的俯视图。
[0036]
图中各个标号的含义为：
[0037]
1-滚筒，2-连续管，3-注入头，4-第一车架，5-第二车架，6-孔口，7-第一导轨，8-第一支架，9-第一齿轮，10-第二齿轮，11-齿条，111-第一滑块，12-螺杆，13-第二导轨，14-第二滑块，15-连杆，16-伸缩推杆，401-伸缩支架，501-底板，502-支撑杆，503-注入头支架，5031-上板，5032-下板，5033-伸缩杆，5034-纵向滑块，5035-转盘，5036-连接槽，5037-滑道，5038-横向滑块，5011-伸缩支座，401-伸缩支架，01-巷道，02-钻场。
[0038]
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0039]
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0040]
本文中所提及到的方向性术语，如“横向”、“径向”、“轴向”、“水平”、“纵向”、“上”、“下”均与说明书附图中纸面上的具体方向或附图中所示空间的相应方向一致。
[0041]
实施例：
[0042]
一种适用于巷道作业的紧凑型连续管作业装置，如图1-12所示，包括滚筒1、连续管2、注入头3、第一车架4与第二车架5，滚筒1可滚动的设于第一车架4上，连续管2沿滚筒1轴向缠绕在滚筒1外表面上，注入头3设于第二车架5上，注入头3一端与连续管2连接，另一端与孔口6连接，还包括：
[0043]
第一导轨7，设于第一车架4上，滚筒1可滑动的设于第一导轨7上方，第一车架4上设置第一支架8，滚筒1沿其轴向两端均可转动的设于第一支架8上，第一支架8两端分别设置齿轮传动机构，齿轮传动机构包括第一齿轮9与第二齿轮10，第一齿轮9与第二齿轮10通过齿条11连接，第一齿轮9与滚筒1连接，第二齿轮10上设置第一滑块111，所述第一滑块111上设置内螺纹，第一导轨7内沿其长度方向设置螺杆12，螺杆12通过内螺纹套设于滑块11内，
[0044]
其中，
[0045][0046][0047]
p＝2l cotθ
ꢀꢀ
(3)
[0048]
p为第二齿轮10带动第一滑块111旋转一周在螺杆12上移动的单位螺距，单位，mm；n为连续管在滚筒上单位螺距缠绕的圈数，l为螺杆的直径，单位，mm；d为第二齿轮外径单位，mm；θ为螺杆螺纹螺旋角，单位，度；b为连续管外径单位，mm；d为第一齿轮外径单位，mm；
[0049]
本实施例的装置通过在第一车架上设置第一导轨，通过将滚筒可滑动的设于第一导轨上方，在配合煤矿巷道作业时，注入头一端与连续管一端连接提供动力时滚筒滚动与连续管脱离，与此同时控制滚筒在第一导轨上滚动，当第二齿轮带动第一滑块在螺杆上旋转一周移动的单位螺距p与连续管在滚筒上单位螺距缠绕的圈数相同，能够确保注入头一端连续拉动连续管，滚筒沿其中心轴滚动后连续管从滚筒上脱离，脱离的连续管一端与注入头始终位于同一水平线上，本发明在省略了导向器的同时还保证了连续管在与滚筒脱离时不发生弯折，也得连续管缠绕长度得以大幅增加，保证了煤矿作业的连续性，大幅缩短了设备在钻孔轴向上的长度。
[0050]
其中，设置上述公式1-3，在满足上述等式的下，能够确保注入头一端连续拉动连续管，滚筒沿其中心轴滚动后连续管从滚筒上脱离，脱离的连续管一端与注入头始终位于同一水平线上。
[0051]
本实施例中，给出具体的取值示范，
[0052]
针对外径b为38mm的连续油管，可选择直径l为100mm的螺杆，设计螺距p为76mm，则第一齿轮与第二齿轮的齿轮比：
[0053][0054]
则可根据加工材料便利性，选择直径d为250mm的第二齿轮，配合直径d为500mm的第一齿轮，
[0055]
再由螺距计算螺杆螺纹螺旋角：
[0056][0057]
上述计算结果统计如下表：
[0058][0059]
作为本实施例的一种优选方案，所述第一车架4上还设置一组第二导轨13，第二导轨13与第一导轨7平行设置，第一支架4两端还设置与第二导轨13匹配的一组第二滑块14，
第一导轨7设于一组第二导轨13之间。
[0060]
其中，设置第二导轨13能够与第一导轨7配合，使滚筒在第一车架上的滑动更稳定，保证本实施例的工作效率。
[0061]
作为本实施例的一种优选方案，所述滚筒1两端中心轴位置分别设置连杆15，第一齿轮9设于连杆15上，第一齿轮9中心与滚筒1中心共线设置。
[0062]
其中，连杆15起到连接第一齿轮9与滚动的目的，通过设置第一齿轮9中心与滚筒1中心共线设置，实现第一齿轮9带动滚筒1运动满足滚动滚动的连续性。
[0063]
作为本实施例的一种优选方案，所述第二车架5包括底板501、支撑杆502与注入头支架503，支撑杆502可折叠的设于底板501的一端，注入头支架503可拆卸的设于支撑杆502上，注入头支架503包括上板5031与下板5032，上板5031与下板5032通过多个伸缩杆5033连接，各伸缩杆5033沿下板5032的横向可滑动的设于下板5032上，上板5031设于远离底板501一侧，下板5032与支撑杆502插接，上板5031上设置纵向滑块5034，滑块5034上可转动的设置一转盘5035，注入头3设于转盘5035上。
[0064]
其中，支撑杆502可折叠的设于底板501的一端，当本实施例的装置在运输过程中，收起支撑杆502，降低了本实施例装置的高度，便于运输，以适应巷道的工作环境，当本实施例的装置到达工作地点时，支撑杆502撑起，为注入头支架503提供安装点，控制设于注入头支架503上的注入头竖向位置，注入头支架503可拆卸的设于支撑杆502上便于配合支撑杆502在支撑与收起状态时配合支撑杆502工作，当支撑杆支撑时，注入头支架503设于支撑杆上，当支撑杆收起时，注入头支架503设于第二车架5上，伸缩杆5033用于控制设于注入头支架503上的注入头倾角，伸缩杆5033滑动设于下板5032上，便于调节伸缩杆5033的横向位置，用于控制设于注入头支架503上的注入头横向位置，纵向滑块5034用于控制设于注入头支架503上的注入头纵向位置，转盘5035用于控制设于注入头支架503上的注入头方位角，本实施例采用最便捷的方法实现上下竖向、前后纵向、左右横向、倾角、方位角共5个自由度的精确控制。
[0065]
作为本实施例的一种优选方案，所述第二车架5上还设置伸缩推杆16，伸缩推杆16一端与底板501连接另一端与下板5032连接，伸缩推杆16与底板501之间设有夹角，伸缩推杆16与下板5032连接的一端朝向支撑杆502设置。
[0066]
其中，伸缩推杆16为注入头支架在支撑杆上的安装提供推力，便于注入头支架的安装。
[0067]
作为本实施例的一种优选方案，所述支撑杆502设置有两个，对应设于底板501一端的两侧，伸缩杆5033设置有四个，下板5032上横向设置两个滑道，各滑道上设置横向滑块5038，各横向滑块5038分别设置两个伸缩杆5033，伸缩杆5033均分的分布于上板5031与下板5032之间。
[0068]
其中，所述支撑杆502设置有两个，伸缩杆5033设置有四个，均为了提升注入头支架的安装稳定性，提升本实施例装置的整体的工作稳定性。伸缩杆5033可依靠横向滑块5038在滑道上滑动。
[0069]
作为本实施例的一种优选方案，所述底板501上下两侧设置至少一个伸缩支座5011。
[0070]
其中，伸缩支座5011为第二车架的工作提供稳定支撑，工作时将伸缩支座5011支
撑，工作结束后将伸缩支座5011收起。
[0071]
作为本实施例的一种优选方案，所述下板5032两侧设置连接槽5036，两个连接槽5036分别对应卡设于支撑杆502上，便于下板5032在支撑杆502上的安装，待下板5032通过连接槽5036设于支撑杆502上，人工使用销钉锁紧连接槽5036，实现下板5032在支撑杆502上的固定。
[0072]
作为本实施例的一种优选方案，所述第一车架4朝向地面的一侧设置多个伸缩支架401。
[0073]
其中，伸缩支架401用于支撑第一车架4，为第一车架4的工作提供稳定支撑，工作时将伸缩支架401支撑，工作结束后将伸缩支架401收起。
[0074]
本实施例的工作过：
[0075]
施工时，将第一车架4及第一导轨7运输至施工地点，第一车架4设于第一导轨7上，伸出伸缩支架401固定，将滚筒1出管位置的连续管与注入图连接，保证注入头一端连续拉动连续管，滚筒沿其中心轴滚动后连续管从滚筒上脱离，同时滚筒在第一车架上滚动，滚筒在第一导轨上滚动，第二齿轮带动第一滑块在螺杆上旋转一周移动的单位螺距p与连续管在滚筒上单位螺距缠绕的圈数相同，能够确保注入头一端连续拉动连续管，滚筒沿其中心轴滚动后连续管从滚筒上脱离，脱离的连续管一端与注入头始终位于同一水平线上。
[0076]
本实施例的注入头支架乘坐罐笼抵达井底车场，使用第二车架运输至压裂使用巷道，到达施工地点后接通电源，调整第二车架位置，尽可能的靠近孔口并与其对准；撑起伸缩支座5011，使第二车架牢固固定在施工位置，调整支撑杆至垂直状态，伸缩推杆16向前伸出，推动注入头支架向前运动，直至连接槽卡入支撑杆，人工使用销钉与滑块锁紧连接槽，继续推动伸缩推杆16推动注入头支架沿支撑杆向上运动，直至达到指定高度，调整伸缩杆在滑道上左右移动，使注入头达到预定横向位置。调整伸缩杆的高度，使注入头具有与孔口管相同的倾角，调整转盘，使注入头具与孔口管相同的方位角；推动滑块5034，使注入头与孔口紧密相接，开始压裂施工，作业完成后，折叠机体至运输状态，撤离现场。
