移动式上向反井钻机技术领域
本发明涉及矿山机械领域，特别涉及一种移动式上向反井钻机。
背景技术
反井钻机工艺原理是通过钻机的电机带动液压泵，液压泵驱动液
压马达，并驱动动力头，利用液压动力将扭矩传递给钻具系统，带动
钻杆及钻头旋转，导孔钻头或扩孔钻头上的滚刀在钻压的作用下，沿
井底岩石工作面做纯滚动或微量滑移。同时主机油缸产生的轴向拉、
压力，也通过动力头、钻杆作用在导孔钻头或扩孔钻头上，使导孔钻
头的滚刀在钻压作用下滚动，产生冲击荷载，使滚刀齿对岩石产生冲
击、挤压和剪切作用，破碎岩石。采用反井钻机进行钻井，具有工艺
简单、钻井速度快、适应性强等优点。然而现有反井钻机仅适用于由
上而下的钻井施工，无法满足从现有坑道中向位于坑道上方的岩层进
行钻井施工的要求，也无法满足对高于地面的岩层进行由下而上的钻
井施工，这就使从海拔较低的位置对位于海拔较高位置的岩体或矿山
进行钻井施工难度较大，如果采用现有反井钻机，则需要将反井钻机
移至海拔较高的岩体或矿山的上方，然后进行钻井施工，这不仅增加
了施工难度，而且在矿藏靠近坑道上方或者海拔较低位置的时候，采
用现有反井钻机，还会增加开采成本，导致收益降低。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种可以由下向上进行钻井施工的移
动式上向反井钻机，不仅满足在现有坑道内对位于坑道上方的岩层或
地层进行钻井施工的需求，而且还可以满足海拔较低的位置对海拔较
高的地层或岩体进行钻井施工的要求。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：移动式上向反井钻
机，包括钻机支撑机构、主推油缸、动力头和钻具，所述钻机支撑机
构包括下支撑、底座、导向柱、顶梁和上支撑；所述下支撑的上端与
所述导向柱的下端固定连接，所述导向柱的上端与所述上支撑的下端
固定连接；所述底座安装在临近所述导向柱的下端的所述导向柱上，
所述顶梁安装在临近所述导向柱的上端的所述导向柱上，所述主推油
缸安装在位于所述底座与所述顶梁之间的所述导向柱上，所述主推油
缸可沿着所述导向柱滑动；所述主推油缸的伸缩部与所述底座固定连
接，所述主推油缸与所述动力头固定连接，所述动力头与所述钻具传
动连接。
移动式上向反井钻机，包括钻井装置和移动装置；
所述钻井装置包括钻机支撑机构、主推油缸、动力头和钻具，所
述钻机支撑机构包括下支撑、底座、导向柱、顶梁和上支撑；所述下
支撑的上端与所述导向柱的下端固定连接，所述导向柱的上端与所述
上支撑的下端固定连接；所述底座安装在临近所述导向柱的下端的所
述导向柱上，所述顶梁安装在临近所述导向柱的上端的所述导向柱上，
所述主推油缸安装在位于所述底座与所述顶梁之间的所述导向柱上，
所述主推油缸可沿着所述导向柱滑动；所述主推油缸的伸缩部与所述
底座固定连接，所述主推油缸与所述动力头固定连接，所述动力头与
所述钻具传动连接；
所述移动装置包括载重台，所述载重台上两个位置相对的侧面上
安装有履带行走机构；所述底座与所述载重台的第一端铰接；所述主
推油缸通过起落架拉杆与所述载重台连接，所述起落架拉杆的一端与
所述主推油缸铰接，所述起落架拉杆的另一端与所述载重台的第一端
铰接；所述载重台上台面上设有支撑机构，在所述钻井装置装载在所
述载重台上时，所述顶梁放在所述支撑机构上；所述载重台上安装有
大于或等于2N个支脚，N为大于2的自然数。
上述移动式上向反井钻机，所述钻具包括钻杆和钻头；所述钻头
与所述钻杆的上端螺纹连接，所述钻杆的下端通过卸扣装置与所述动
力头传动连接。
上述移动式上向反井钻机，所述顶梁上安装有可自由开合的卡板
和抱卡装置，所述卡板位于所述抱卡装置的上方；所述卡板和所述抱
卡装置闭合时，所述卡板和所述抱卡装置分别与所述钻杆卡接。
上述移动式上向反井钻机，位于所述顶梁和所述上支撑之间的所
述导向柱上安装有上活动梁，所述上活动梁上安装有岩渣收集机构，
所述岩渣收集机构可自由开合；所述岩渣收集机构闭合时，所述岩渣
收集机构与所述钻杆滑动连接。
上述移动式上向反井钻机，位于井口与所述钻头之间的所述钻杆
上安装有稳定器；所述稳定器包括可开合安装环，所述安装环上安装
有大于或等于3个长度相等的支臂，所述支臂的一端与所述安装环固
定连接，所述支臂的另一端安装有滚轮，所述滚轮与井筒内壁接触；
所述安装环闭合时，所述安装环与所述钻杆固定连接。
上述移动式上向反井钻机，相邻的两个所述稳定器之间距离大于
或等于8m且小于或等于10m；所述稳定器与所述钻头之间的距离大于
或等于8m且小于或等于10m。
上述移动式上向反井钻机，所述移动装置还包括泵站，所述泵站
安装在所述载重台上，所述泵站与所述主推油缸流体导通连接。
上述移动式上向反井钻机，所述移动装置与履带车铰接。
上述移动式上向反井钻机，所述钻头包括先导钻头和扩孔钻头，
所述先导钻头下端与所述扩孔钻头的上端螺纹连接，所述扩孔钻头的
下端与所述钻杆的上端螺纹连接。
本发明的有益效果是：
1.本发明满足在现有坑道内对位于坑道上方的地层进行钻井施工
要求，具有工艺简单、钻井速度快、适应性强等优点。
2.采用本发明对高于施工位置的地层或岩体进行钻井施工，由于
降低施工难度和节约施工成本，解决了大型机械搬运困难的问题。
3.采用本发明在现有坑道内对位于坑道上方的地层进行钻井施工
时，无需先钻出导孔然后再扩孔成井筒，减少施工步骤，提高施工速
度，节约施工时间。
附图说明
图1为本发明移动式上向反井钻机在运输状态下的结构示意图；
图2为本发明移动式上向反井钻机在工作状态下的结构示意图；
图3为本发明移动式上向反井钻机(设有抱卡装置时)的结构示
意图；
图4为本发明移动式上向反井钻机(包括钻井装置和移动装置)
在工作状态下的结构示意图；
图5为本发明移动式上向反井钻机的稳定器的结构示意图；
图6为本发明移动式上向反井钻机的稳定器的装配结构示意图；
图7为本发明移动式上向反井钻机(包括钻井装置和移动装置)
钻井装置完全竖立时的结构示意图；
图8为本发明移动式上向反井钻机(包括钻井装置和移动装置)
钻井装置被收回到移动装置上过程中的结构示意图；
图9为本发明移动式上向反井钻机(包括钻井装置和移动装置)
钻井装置被完全收回至移动装置上时的结构示意图。
图中：1-下支撑，2-底座，3-导向柱，4-顶梁，5-上支撑，6-主
推油缸，7-动力头，8-卸扣装置，9-钻杆，10-扩孔钻头，11-先导钻
头，12-泵站，13-稳定器,14-伸缩部，15-上活动梁，16-岩渣收集机
构，17-卡板，18-抱卡装置，19-履带行走机构，20-支脚，21-载重台，
22-支撑机构，23-岩渣外运站，24-支臂，25-滚轮，26-起落架拉杆。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图
详细说明。
实施例1
如图1～3所示，本发明移动式上向反井钻机,包括钻机支撑机构、
主推油缸6、动力头7和钻具，所述钻机支撑机构包括下支撑1、底座
2、导向柱3、顶梁4和上支撑5；所述下支撑1的上端与所述导向柱
3的下端固定连接，所述导向柱3的上端与所述上支撑5的下端固定
连接；所述底座2安装在临近所述导向柱3的下端的所述导向柱3上，
所述顶梁4安装在临近所述导向柱3的上端的所述导向柱3上，所述
主推油缸6安装在位于所述底座2与所述顶梁4之间的所述导向柱3
上，所述主推油缸6可沿着所述导向柱3滑动；所述主推油缸6的伸
缩部14与所述底座2固定连接，所述主推油缸6与所述动力头7固定
连接，所述动力头7与所述钻具传动连接。
其中，所述钻具包括钻杆9和钻头；所述钻头与所述钻杆9的上
端螺纹连接，所述钻杆9的下端通过卸扣装置8与所述动力头7传动
连接。为了减少施工步骤，提高施工速度，所述钻头包括先导钻头11
和扩孔钻头10，所述先导钻头11下端与所述扩孔钻头10的上端螺纹
连接，所述扩孔钻头10的下端与所述钻杆9的上端螺纹连接。
而为了便于所述钻杆9的更换或增加或拆卸，所述顶梁4上安装
有可自由开合的卡板17和抱卡装置18，所述卡板17位于所述抱卡装
置18的上方；所述卡板17和所述抱卡装置18闭合时，所述卡板17
和所述抱卡装置18分别与所述钻杆9卡接，而在所述卡板17和所述
抱卡装置18均处于完全打开状态时，所述钻头可以顺利地从所述卡板
17打开后所形成的空隙以及所述抱卡装置18完全打开后所形成的空
隙中通过。在增加所述钻杆9时，先通过所述主推油缸6使得与所述
动力头7连接的所述钻杆9的一端上升至所述抱卡装置18处，然后
将卡板17和所述抱卡装置18闭合，待所述卡板17和所述抱卡装置
18将所述钻杆9固定稳妥之后，通过所述卸扣装置8将所述钻杆9从
所述动力头7上拆卸下来，然后将所述主推油缸6下移，待所述主推
油缸6下移至一定高度后，将增加的钻杆与位于所述抱卡装置上方的
所述钻杆9固定连接，然后将新增的钻杆通过所述卸扣装置8与所述
动力头7固定连接，即可完成钻杆的增加，然后打开所述抱卡装置18
和所述卡板17，即可进行下一钻杆长度的井筒钻进。钻杆的更换或拆
卸的操作与钻杆的增加的操作相似。
由于本实用进行在进行井筒钻进时，所述钻头在所述钻杆9以及
所述主推油缸6等的上方，如果不对井筒钻进时所产生的岩渣等进行
收集处理，那么这些岩渣等将会影响进井筒的进一步钻进，有基于此，
为了能将井筒钻进过程中产生的岩渣等进行收集以便于外运，故设置
岩渣收集机构16。其中，位于所述顶梁4和所述上支撑5之间的所述
导向柱3上安装有上活动梁15，所述上活动梁15上安装有所述岩渣
收集机构16，所述岩渣收集机构16可自由开合；所述岩渣收集机构
16闭合时，所述岩渣收集机构16与所述钻杆9滑动连接。在所述岩
渣收集机构16完全打开时，所述钻头可以顺利通过所述岩渣收集机构
完全打开之后所形成的空隙。
随着钻进深度的增加，所述钻杆9的长度也在不断地增加，加之
所述钻头较重，因而在井筒钻进过程中，如果钻速较快，则所述钻杆
9会出现幅度较大的径向摆动，进而可能会导致钻进方向偏离预设方
向，设置会导致所述钻杆9损坏，因而在位于井口与所述钻头之间的
所述钻杆9上安装有稳定器13；所述稳定器13包括可开合安装环，
所述安装环上安装有大于或等于3个长度相等的支臂24，所述支臂24
的一端与所述安装环固定连接，所述支臂24的另一端安装有滚轮25，
所述滚轮25与井筒内壁接触；所述安装环闭合时，所述安装环与所述
钻杆9固定连接，且相邻的两个所述稳定器13之间距离大于或等于
8m且小于或等于10m；所述稳定器13与所述钻头之间的距离大于或等
于8m且小于或等于10m。在井筒钻进过程中，所述滚轮25对井筒内
壁的碾压，有利于井筒内壁的稳定，减少井筒内壁变形或井帮出现片
帮的现象。
实施例2
如图4～9所示，本发明移动式上向反井钻机，包括钻井装置和
移动装置。
其中，所述钻井装置包括钻机支撑机构、主推油缸6、动力头7
和钻具，所述钻机支撑机构包括下支撑1、底座2、导向柱3、顶梁4
和上支撑5；所述下支撑1的上端与所述导向柱3的下端固定连接，
所述导向柱3的上端与所述上支撑5的下端固定连接；所述底座2安
装在临近所述导向柱3的下端的所述导向柱3上，所述顶梁4安装在
临近所述导向柱3的上端的所述导向柱3上，所述主推油缸6安装在
位于所述底座2与所述顶梁4之间的所述导向柱3上，所述主推油缸
6可沿着所述导向柱3滑动；所述主推油缸6的伸缩部14与所述底座
2固定连接，所述主推油缸6与所述动力头7固定连接，所述动力头7
与所述钻具传动连接；所述移动装置包括载重台21，所述载重台21
上两个位置相对的侧面上安装有履带行走机构19；所述底座2与所述
载重台21的第一端铰接；所述主推油缸6通过起落架拉杆26与所述
载重台21连接，所述起落架拉杆26的一端与所述主推油缸6铰接，
所述起落架拉杆26的另一端与所述载重台21的第一端铰接；所述载
重台21上台面上设有支撑机构22，在所述钻井装置装载在所述载重
台21上时，所述顶梁4放在所述支撑机构22上；所述载重台21上安
装有大于或等于2N个支脚20，N为大于2的自然数，本实施例中，所
述支脚20的数量优选4个。其中，所述移动装置与履带车铰接。
与实施例1相同，本实施例中，本发明移动式上向反井钻机中，
所述钻具包括钻杆9和钻头，其中，所述钻头包括先导钻头11和扩孔
钻头10，所述先导钻头11下端与所述扩孔钻头10的上端螺纹连接，
所述扩孔钻头10的下端与所述钻杆9的上端螺纹连接，所述钻杆9
的下端通过卸扣装置8与所述动力头7传动连接。所述先导钻头11
和所述扩孔钻头10组合安装在所述钻杆9上，满足了导孔和井筒一同
钻进的要求，极大地提高了井筒的钻井速度，缩短了施工时间。
本实施例中，本发明移动式上向反井钻机中，所述顶梁4上也安
装有可自由开合的卡板17和抱卡装置18，所述卡板17位于所述抱卡
装置18的上方；所述卡板17和所述抱卡装置18闭合时，所述卡板
17和所述抱卡装置18分别与所述钻杆9卡接，且在所述卡板17和所
述抱卡装置18均处于完全打开状态时，所述钻头可以顺利地从所述卡
板17打开后所形成的空隙以及所述抱卡装置18完全打开后所形成的
空隙中通过；位于所述顶梁4和所述上支撑5之间的所述导向柱3上
也安装有上活动梁15，所述上活动梁15上安装有岩渣收集机构16，
所述岩渣收集机构16可自由开合；所述岩渣收集机构16闭合时，所
述岩渣收集机构16与所述钻杆9滑动连接，在井筒钻进过程中，所述
岩渣收集机构16将井筒钻进过程中产生的岩渣等收集并运送至岩渣
外运站23，然后由渣土车运出坑道；在位于井口与所述钻头之间的所
述钻杆9上安装有稳定器13；所述稳定器13包括可开合安装环，所
述安装环上安装有大于或等于3个长度相等的支臂24，所述支臂24
的一端与所述安装环固定连接，所述支臂24的另一端安装有滚轮25，
所述滚轮25与井筒内壁接触；所述安装环闭合时，所述安装环与所述
钻杆9固定连接，其中，相邻的两个所述稳定器13之间距离大于或等
于8m且小于或等于10m；所述稳定器13与所述钻头之间的距离大于
或等于8m且小于或等于10m。
与实施例1不同之处在于，所述移动装置还包括泵站12，所述泵
站12安装在所述载重台21上，所述泵站12与所述主推油缸6流体导
通连接。
采用本发明进行施工时，用履带车将装载有所述钻井装置的所述
移动装置拖运至施工地点，然后启动所述泵站12以及所述主推油缸6，
当所述主推油缸6的所述伸缩部14逐渐收缩时，在所述起落架拉杆
26的上顶作用下，所述钻井装置的上端会逐渐地被拉升，而所述钻井
装置的下端则会逐渐下降直至与地面充分接触或者所述伸缩部14收
缩完全，此时所述下支撑1的下端与地面完全接触，而为了保持施工
安全，施工场地要求平整，满足所述钻井装置竖直安放的要求。在所
述钻井装置完全竖直安放好之后，先将所述起落架拉杆26与所述主推
油缸6之间的铰接解除，现将所述钻杆9通过所述卸扣装置8与所述
动力头7传动连接安装，然后将通过所述主推油缸6使所述钻杆9的
上端略微高过所述卡板17，然后将所述扩孔钻头10与所述钻杆的上
端螺纹连接，接着将所述先导钻头11的下端与所述扩孔钻头10的上
端螺纹连接，或者在将所述钻杆9与所述动力头7连接之前就像所述
钻杆9与所述钻头组装在一起，然后再将它们一起安装在所述动力头
7上。然后将所述钻头升高至与坑道上方地层接触的位置，开动所述
动力头7就可以按照预设钻速开始井筒钻进。当需要增加所述钻杆9
的长度时，将所述卡板17和所述抱卡装置18闭合，然后通过所述卸
扣装置8将所述动力头7和已用所述钻杆9分开，然后将所述主推油
缸6下移至底部，接着将要增加的所述钻杆9通过所述卸扣装置8与
所述动力头7连接，然后将所述主推油缸6上移至满足新增的所述钻
杆9与已用所述钻杆9进行螺纹连接的高度，然后将两段所述钻杆9
连接固定之后，打开所述卡板17和所述抱卡装置18，启动所述动力
头7即可继续井筒钻进。所述钻杆9的更换与所述钻杆9长度增加的
操作相似。
所述上活动梁15和所述岩渣收集机构16可以事先就安装在所述
导向柱3上而不拆卸下来，也可以使用时再装上去。
在井筒钻进施工完成之后，按照所述钻杆9和所述钻头安装时的
操作顺序反向操作即可。在所述钻杆9和所述钻头拆卸完毕后，将所
述起落架拉杆26的上端与所述主推油缸6铰接，然后使所述伸缩部
14伸长，所述钻井装置的上端则会在所述起落架拉杆26的牵拉作用
下逐渐倾斜并向所述载重台21靠拢，直至所述钻井装置的上端落在所
述支撑机构22上。然后将所述移动装置与履带车铰接，由履带车带动
所述移动装置至别的地方。
由实施例1和实施例2可知，在现有坑道中，采用本发明可以直
接对可能到上方地层进行导孔和井筒同时钻进的施工，与现有反井钻
机相比，本发明可以满足对距离现有坑道较近且位于现有坑道上方地
层中的矿藏进行钻井开采，有利于节约井筒钻进施工时间，有利于降
低井筒钻进成本以及降低施工难度。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非
对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来
说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这
里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则
之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要
求的保护范围之中。