AT2000天井钻机技术说明书

AT2000天井钻机

技

术

说

明

书

该设备的每位用户在使用设备前，必须阅读这些通用安全说明和用户手册

湖南有色重型机器有限责任公司

目录

１.AT2000天井钻机概述 (2)

１.１ AT2000天井钻机技术特点 (2)

１.２ AT2000天井钻机应用 (2)

１.３ AT2000天井钻机应用范围 (3)

２.结构及参数 (3)

３.基本参数 (4)

４.结构组成及原理 (5)

４.１主机部分 (5)

４.１.１框架 (6)

４.１.２机械手 (6)

４.１.３减速箱和机头 (7)

４.１.４卸杆器、机头和齿形围子卡块 (8)

４.１.５推进缸 (9)

４.１.６调角靴板和斜撑杆 (9)

４.１.７车架 (9)

４.１.８泵站 (10)

４.１.９扩孔刀头 (11)

４.１.１０辅助工具 (11)

５.液压系统 (13)

５.１说明 (13)

５.2 主集成块 (14)

５.3 定位集成块 (15)

５.４泵站集成块 (16)

６.电气系统 (17)

６.１概述 (17)

６.２系统电路工作原理 (20)

6.2.1. 系统的工作电源 (20)

6.2.2. 电动机的起动方式及保护 (21)

6.2.3. QF4的功能及其它 (22)

6.2.4. 远程线控操作台 (22)

6.2.5. 开关控制柜 (25)

６.３系统电路的正确使用和要项 (27)

1. AT2000天井钻机概述

1.1. AT2000天井钻机技术特点

湖南有色重型机器有限责任公司是长沙矿山研究院和湖南有色金属投资有限公司合资创办的现代化高科技企业，它沿用了长沙矿山研究院三十多年设计和制造天井钻机的成功经验，不断创新提高，其全新生产的AT2000天井钻机具有国内同类产品的最高水平。

●该钻机采用双马达、全液压驱动技术。具有大扭矩，钻进无级

调速，结构紧凑，安装简单方便，抗冲击性能好，工作可靠等特点；与其它普通凿岩法相比，天井钻机具有生产效率高，成井质量好，操作安全，钻孔偏斜率小。

●采用双油缸推进，钻进平稳，成井效率高

●其全新设计的机械手，设计合理，动作稳定可靠，大大减轻了

工人的劳动强度；

●全新设计的液压系统，采用国内外先进的液压元器件，简化了

液压管路结构，无溢流设计减少了系统发热从而提高了液压系统的稳定性。

1.２．AT2000天井钻机应用

主要用于地下矿山和其它工程的岩层中，正向钻进Ф250mm的导向孔并反向扩Ф2000mm的通风井、充填井或者管道井等。也可以作为矿山地下掘进大断面天井和溜井。钻进深度120米。钻进倾角60°～90°

钻进深度超过120米时，应取得厂方专业人员的技术帮助。

1.3．AT2000天井钻机应用范围

钻机在下列条件下应能正常工作：

●使用地点海拔不超过3000米。在海拔超过3000米的高原环境

时，应采取相应的处理措施；

●环境温度在-10℃～+40℃，最大相对湿度在90%以下（温度

为25℃时）。在超出以上范围时，必须采取相应的措施；

● 电源电压极限偏差为±5%；，交流频率极限偏差为±1%。

！注意：本系列钻机适用于煤层及普氏系数≤12岩层掘进，

不适用成孔性差的土壤层井巷施工。

4. 结构及参数

产品型号说明：

AT

非防爆型:无标记

防爆型:B

公称直径mm

普通天井钻机:无标记

盲天井钻机:M

天井钻机

3. 基本参数

表1 ＡＴ2000天井钻机基本性能参数

4. 结构组成及原理

AT2000天井钻机由主机、泵站、操纵台三部分组成（见图一），并配有扩孔刀盘、钻杆、牙轮钻头、水泵、辅助工具等可选件。其动作原理是由泵站上的Y2-315M-4（132kW）主泵电动机带动A7V250LV5.1RSFM轴向柱塞泵，驱动二个NJM-4B内曲线径向液压马达，通过减速箱带动钻杆旋转，并由泵站上的11kW电动机带动A10V28DFG轴向柱塞泵将压力油送进二个推进缸，推动减速箱上下运动，并带动钻杆和钻头或刀盘上下运动。以框架为导轨，当减速箱带动钻杆和钻头向下运动时，完成钻进导向孔作业。切削岩渣由专用水泵排出。当减速箱带动钻杆和刀盘向上运动时，完成扩孔作业。岩渣依靠自重落下。

现将各部件的结构简述如下：

4.1. 主机部分：主要由框架、机械手、齿形围子卡块、机头、减速箱、推进缸、卸杆器、调角靴板、车架、斜撑缸和斜撑杆等部分组成（见图二）。

4.1.1. 框架

框架（见图三）的主要作用是支承整个主机部分。它主要由左、右机架、横梁和底座组成一个框形

结构。推进缸安装在框架内部两

侧，减速箱上的镶条在框架

两内侧边上下滑动。上顶油缸组件

和调角靴板分别固联在左右框架

上下部；车架、斜撑缸和斜撑杆铰

接在左右框架后部耳端。

在运输状态下，卸下斜撑杆，

启动斜撑缸，收回框架横置在车架

上，固定后，随车架一起运输。

图三框架

１－横梁 2，３－左右机架４－底座

4.1.2. 机械手

机械手（见图四）主要由安装座、起落架、转臂座、转臂、卡爪及卡杆缸、转臂缸及起落缸等组成。主要功能是抓起钻杆、送杆

并且定位在回转钻孔中心。以便接卸钻杆。机械手安装座固联在调角靴板的左右前支座上并且可左右互换，以适应不同巷道条件。

图四机械手

１-齿板 2-卡爪 3-转臂架４-卡杆缸 5-安装座

6-转臂缸 7-转臂座 8-起落缸 9-起落架

4.1.3. 减速箱和机头(见图五)

AT2000天井钻机减速箱主要由箱体、箱盖、主轴、齿轮轴、封水套及各调心滚子轴承等组成；机头主要由球铰钻套、机头体、牙嵌盖板及内六角大螺钉等组成。减速箱与机头螺纹联结。主轴的回转是由二个NJM-4B油马达通过一次变速（i=1.69），借助油马达的双速变速特性，使钻机产生不同转速和扭矩。排渣水通过水管上的螺纹与封水套联结，帮助钻机钻进时排渣。机头具有的轴向浮动设计，可以消除上卸钻杆时钻杆丝扣旋转所产生的轴向位移与推进缸的位移不

同步时而引起的对钻杆或主轴的损伤；机头同时还具有导向功能，在钻进导向孔时能确保钻杆与框架导轨同心；球铰钻套在机头体内可以在任意方向自由摆角，这样可以消除在钻孔发生偏斜或主机发生偏移而产生的巨大循环附加弯矩。

4.1.4. 卸杆器、机头和齿形围子卡块

在钻进过程中，钻杆的连接螺纹会被钻机回转机构拧得很紧，往

图六

１－机头体 2－齿形围子卡块 3－棘爪

4－卸杆器座 5－卸杆缸 7－杠杆

往需要一个大于额定回转扭矩的反向扭矩才能卸松钻杆。但是，仅靠

钻机回转机构的反转扭矩并不能完成卸杆。这样，我们需要一个反向的大于额定回转扭矩的辅助机构来完成卸杆任务。

卸杆器主要由卸杆缸、杠杆、棘爪和卸杆器座组成。固联在减速箱体上。工作时，卸杆缸推动杠杆和棘爪，由棘爪拨动棘轮反转，

产生一个很大的反转扭矩，松脱钻杆螺纹。工作完毕后，卸杆缸

收回，棘爪脱离棘轮，使回转机构可以正常运转。

4.1.

5. 推进缸（见图二）

钻机的推进主要由二个并联的推进缸组成。

推进缸缸体由油缸耳座与减速箱箱体螺纹连接，其活塞杆铰

接在框架的底座上。减速箱箱体上镶有四组八件耐磨镶条。镶条

在框架的槽型机架的导轨上滑行。起着钻进导向作用。当推进缸

体上下移动时，带动回转部分升降，即产生钻孔推力和扩孔拉力。

额定工作压力 25 MPa

钻孔推力 1200 kN

扩孔拉力 2240 kN

4.1.6. 调角靴板和斜撑杆（见图二）

钻机工作时，调角靴板与峒室的基础固联，装上斜撑杆后，

与框架、车架形成一个稳定的三角形。另外，调整调角靴板上的

调整螺杆及螺管，以及斜撑杆螺纹，可以调整钻进的角度。钻进

角度调整范围60-90度。

4.1.7. 车架（见图二）

该部件是主机的行走机构，车架与框架由铰轴和斜撑缸连接。运输时，拆下斜撑杆，启用斜撑缸缓缓落下框架，放置在车

架上，固定后既可运输。这样降低了运输高度。车架轨距可在600、762、900mm间进行调节。在机车牵引下可在轨道上行驶。

在主机工作时，拧紧车架上的卡轨器，固定车架与道轨；并

将斜撑杆与车架和框架连接、固定。形成牢固和稳定的钻进工作

环境。

4.1.8. 泵站（见图七）

泵站由两台电机和两台柱塞泵构成主、副油泵系统。采用梅花形弹性联轴器连接。这种联轴器具有减震、缓冲和补偿功能。适用于启动频繁经常正反转，工作稳定性要求高的场合。油箱由油箱体和冷却器以及吸油和回油滤清器、空气滤清器、油位计等部件组成。独立组装，便于清冼。油箱容积1100升，在油箱回油区和吸油区之间装有隔板。采用板式散热器水冷却系统，冷却效果显著。压力热油经冷却器降温后，再经回油滤清器回油箱。回油滤清器过滤精度为30um 流量630L/min。油箱侧板上开有清洗孔，便于清冼油箱。在油箱体的侧面装有油位计，以便观察油温及油量的状况。

注意：当滤油器的的滤芯被污染物堵塞到出油口真空度为0.018MPa时，滤油器上的发讯器便发出讯号，应及时更换或清冼滤

芯。若此时不能马上停机或无人来更换滤芯时，在滤芯上部的油路旁通阀会自动开启（开启值为：真空0.02MPa）。以避免油泵出现吸空故障。但此时应停机更换或清冼滤芯，以保持液压系统清洁度，提高液压系统的可靠性。

4.1.9. 扩孔刀头

扩孔刀头（见图八）主要由拉杆、滚刀、刀盘和冷却水系统组成。滚刀采用镶硬质合金齿的镶齿滚刀。刀盘上布置冷却水系统，冷却水喷头安装在拉杆的不同方向上，扩孔时喷头的8个喷嘴向各个个方向上射出冷却水，用以冷却滚刀和消除滚刀与岩石碰击时可能产生的火花。

4.1.10.辅助工具

辅助工具主要包括稳定器、短钻杆、钻杆板手、公母扣吊耳及供水系统等。

4.1.10.1稳定器结构与钻杆基本相同，只是外圆焊接了几条镶有硬质合金的贴块。贴块外圆与牙轮钻头的直径相同，起稳定钻杆的作用，是保证钻进偏斜率小于1%的必不可少的重要部件。

4.1.10.2短钻杆的结构与钻杆结构基本相同，但长度较短。它的用途主要是连接牙轮钻头和钻杆；其次是用短钻杆开孔，由于长度

短，刚性好，稳定性高，所以开孔开得较正，也是确保钻进偏斜率的一个重要环节。

4.1.10.3 供水系统

供水系统（见图九）分二路，一路提供冷却水进入泵站板式冷却器，冷却压力热油；另一路连接主机主轴封水套，为钻进时排渣及扩孔时冷却刀盘滚刀和消除滚刀与岩石碰击时可能产生的火花。

５. 液压系统 ５.1 说明 液压系统原理如图所示

图

天井

钻

机液

压

系统

原

理

本系统分为钻孔与定位两部分，在正常钻孔时由两个泵谐调控制，大泵为回转，小泵为工作推进。在定位时由小泵控制，在操作台上可控制各个对应的泵与电磁阀，详细操作见（电控操作各按钮功能）。具体控制如下：

5.2 主集成块

（附图）主集成块布局

1-双向节流阀 2-液压锁 3-电液换向阀

4-回转快慢切换阀 5-电液换向阀

主集成块由大泵供油，泵为恒功率变量泵，全流量360L/min左右，当阻力增大时流量将减小，转速有所降低。此块侧面一个口接入电接点压力表，测回转正转压力，当正转阻力增大到一定程度并维持一段时间时，回转压力上升将由电接点压力表发讯，推进油缸反提一段时间，以防止卡钻。

注意：当准备使推进油缸处于快速推进工作状态时，应先关闭钻机回转动作。

功能介绍

1 双向节流阀，调节推进缸快进与快退的速度，此功能在装卸钻杆

时用于操作快速下降与快速上升。

2 液压锁在不动作快进与快退时锁住此回路推使进缸内油液不至从

快速回路泄压从而使回转箱因自重下降。

3 电液换向阀，当此阀在中位时油从此阀经内部到阀5，当换向时

接通快进或快退。

4 回转快慢切换阀,此阀不带电时回转为慢挡,当带电时回转为快

挡。

5 电液换向阀，此阀控制回转的正转与反转,

5.3. 定位集成块

定位集成块由小泵供油，流量40L/min左右，压力为远程控制。

功能介绍

1 斜撑缸控制阀组，此阀带电控制机架起落，调节下面的双向节流阀

可调节起落速度。

2 机械手转臂缸控制阀组，此阀带电控制转臂伸出收回动作，叠加阀为减压阀，控制机械手伸出压力，出厂时已经调定，用户无须调节。注意：不适当的调节可能造成机械手损坏

3 辅助卸杆阀组，带电控制卸杆缸的伸出收回，当油缸伸出时带动棘爪转动推动回转马达反转卸松钻杆螺纹。

4机械手起落缸阀组，控制起落架的起落。

5 机械手卡杆缸控制阀组，控制卡爪的松开与收紧。

6 顶撑缸控制阀组，控制顶撑缸的伸出与收回。

7推进缸控制阀组，在正常工作时推进油缸由小泵供油，由此阀切换方向。

8 背压阀，在工作时产生一定的背压，用来平衡推进缸，以控制钻进系统的自重。不至因钻杆过多而产生过大的推进力。

（附图）定位块布局示意图

1 斜撑缸控制阀组

2 转臂缸控制阀组

3 辅助卸杆阀组 4起落缸控制阀组

5 卡杆缸控制阀组

6 顶撑缸控制阀组

7推进缸控制阀组 8 背压阀

5.4. 泵站集成块

功能介绍

5.4.1 溢流阀，限制小泵的最高压力起保护作用，此阀对应操作台上的高档压力。

5.4.2主溢流阀，设定大泵的最高压力起保护作用，同时注意由大泵供油的各个动作最高压力都会受此阀限制。

5.4.3电磁换向阀，此阀换向接通对应的溢流阀使泵处于高、低、调节位置。

5.4.4溢流阀，对应操作台上的低档压力。

（附图）泵站块示意图

1-调节档溢流阀 2-主溢流阀 3-电磁换向阀 4-低压档溢流阀

6.电气系统

6.1 概述

本机的电气系统由电动机、开关控制柜、远程线控操作台、液压电磁阀组、信号传感器等部分组成。通过远程线控操作台的操作控制，来完成钻机的所有钻孔作业动作。

在本系统中有拖动电动机3台；

1.主泵电动机；Y2-315M-4 132KW 380V

2.副泵电动机；Y2-160M-4 11KW 380V

3.水泵电动机；Y250M-2 55KW 380V

液压阀组安装于钻机的机架上，通过远程线控操作台的相应操作指令，并和开关控制柜内的有关电器元件的动作配合，驱动相应电磁阀的线圈来控制对应的液压执行元件，达到操作作业所需要的动作目的。

开关控制柜位于泵站上，其内装有空气断路器、交流接触器、电机过载保护器、继电器、稳压电源等电器元器件，通过远程线控操作台的操作指令，控制相应的元器件，完成电机的拖动、电磁阀的动作。

本机电气系统对三相交流供电电源的要求为；

频率50 Hz 电压380V （终端电压波动范围不超过±5%）

电网可供电容量≥300KVA

三相输入供电电源进线要求铜芯线材在95平方毫米以上。

6.2 系统电路工作原理

6.2.1. 系统的工作电源由以下部分组成；

6.2.1-1. 380V 交流电源。通过电源总开关QF1的控制，来实现与外部进线电源的接通与断开。拖动电动机、稳压电源、隔离降压变压器所需的电源均由这部分提供。

6.2.1-2. 220V 交流电源。通过电源总开关QF1、保护器开关QF4