CN115199318B - 煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台及其作业方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台及其作业方法。煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，包括：底盘，底盘包括：安装台、行走机构；打钻***，用于向壁面钻孔和/或造穴，设置于安装台，并位于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的前部；固液分离***，设置于安装台，位于行进方向第一侧或第二侧；液压驱动***，设置于安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，其中，第一侧与第二侧分别位于行进方向的两侧。本公开通过集成化思维，将打钻、造穴、煤渣处理功能集成，实现卸压增透，治理瓦斯的目的。满足TBM盾构机采掘场景下的高效瓦斯治理，设备一体化设计与TBM盾构机的场景相适应，满足TBM盾构机采掘隧道环境，提高效率、降低安全隐患。

Description

煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台及其作业方法

技术领域

本发明涉及煤矿采掘或瓦斯治理领域，特别涉及一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台及其作业方法。

背景技术

目前，在煤矿采掘领域，TBM(Tunnel Boring Machine，全断面硬岩隧道掘进机)盾构机能够高效的进行隧道掘进。但在隧道掘进的同时，也会释放出有害气体。例如包含有无色无味的瓦斯气体，当浓度达到一定程度，会导致人员缺氧窒息、甚至死亡。瓦斯浓度过高时，还可能引起矿井火灾或***，造成惨痛损失。

在一些相关技术中，能够通过钻孔设备对隧道避免进行打孔，从而释放煤层中气体的压力，避免气体在无控状态下释放。打孔需要单独的设备，需要进行运送，十分不变。

另一方面，在另一些相关技术中，为了更好的释放煤层压力，需要在打孔的基础上进行造穴，即，在打好的钻孔内，进行造穴作业，使得孔内形成局部的腔体，腔体的直径比钻孔直径更大，从而使得气体排出更加高效，同时能够达到降低地应力的目的。但也需要造穴设备进行造穴，独立造穴设备会导致钻孔设备、造穴设备在隧道内十分不便，容易造成隧道拥挤，出现安全事故。

而且，在造穴过程中，会伴随有含有煤渣的混合物排出，还需要对该混合物进行分离和收集，这就进一步增加了隧道内的设备的复杂程度。需要将打孔设备、造穴设备以及回收设备分别置入隧道内，导致隧道拥挤，有安全隐患，并且，各设备控制复杂，导致效率低下。

发明内容

为了上述技术问题，本公开提供一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台及其作业方法。

第一方面，本公开提供一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，包括：底盘，所述底盘包括：安装台、行走机构；其中，所述行走机构设置于所述安装台底部，用于驱动所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台行进；打钻***，用于通过钻杆向壁面钻孔和/或造穴，设置于所述安装台，并位于所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的前部；固液分离***，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧；液压驱动***，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，其中，所述第一侧与所述第二侧分别位于行进方向的两侧。

在一些实施例中，所述行走机构包括：第一行走组件和第二行走组件；所述第一行走组件和所述第二行走组件分别位于行进方向的左右两侧并靠近两侧边缘设置，且所述第一行走组件和所述第二行走组件间隔设置。

在一些实施例中，所述第一行走组件和所述第二行走组件分别包括：履带，以及与所述履带驱动连接的履带驱动机构；或，轮胎，以及与所述轮胎传动连接的轮胎驱动机构。

在一些实施例中，所述底盘还包括：多个第一支撑机构，设置于所述第一行走组件前侧和后侧、以及所述第二行走组件前侧和后侧，所述第一支撑机构一端与所述安装台固定，另一端能够支撑于地面或与地面间隔设置。

在一些实施例中，所述底盘还包括：多个第二支撑机构，设置于所述第一行走组件前侧和后侧、以及所述第二行走组件前侧和后侧，所述多个第二支撑机构成对设置，用于与壁面支撑。

在一些实施例中，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括：操作台，与所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***以及所述液压驱动***电连接，用于响应于用户操控，控制所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***或所述液压驱动***，所述操作台设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧；和/或，控制箱，与所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***以及所述液压驱动***通信连接，用于响应于控制指令，控制所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***或所述液压驱动***。

在一些实施例中，所述打钻***包括：钻杆驱动组件，钻孔定位组件；钻杆驱动组件，用于驱动所述钻杆旋转和进给，其中，所述钻杆包括钻孔杆和造穴杆；钻孔定位组件，与所述钻杆驱动组件连接，用于调整所述钻杆驱动组件的姿态。

在一些实施例中，打钻***还包括：孔口防喷装置，用于与钻孔连通配合，并设置有物料出口；防喷箱，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，所述防喷箱包括物料入口、气体出口以及固液混合出口；其中，所述物料入口与所述孔口防喷装置的所述物料出口连通，造穴过程中产生的固液混合物和气体经所述孔口防喷装置的所述物料出口输送至所述防喷箱；所述气体出口用于将所述气体排出；所述固液混合出口与所述固液分离***连通。

在一些实施例中，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括换杆装置，用于安装或取下钻杆。

在一些实施例中，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括：液体存储罐，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，用于存储造穴或钻孔用液体；液体泵，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，用于将所述液体存储罐中的液体加压送至所述钻杆。

第二方面，本公开还提供一种作业方法，应用于如第一方面所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，所述作业方法包括：驱动行走机构移动至目标位置；通过打钻***进行打孔，在壁面形成钻孔；通过所述打钻***在所述钻孔内进行造穴，形成内腔；将所述造穴过程中产生的固液混合物进行固液分离。

在一些实施例中，所述方法还包括：将所述造穴过程中产生的气体进行收集。

在一些实施例中，所述通过打钻***进行打孔，在壁面形成钻孔，包括：确定打孔位置；调整打钻***的姿态，使钻杆对准所述打孔位置；通过打钻***用钻孔杆进行打孔，在壁面形成钻孔。

在一些实施例中，所述通过所述打钻***在所述钻孔内进行造穴，形成内腔，包括：将孔口防喷装置设置于所述钻孔；通过所述打钻***用造穴杆进行造穴。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开提供的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台通过集成化思维，将打钻、造穴、煤渣处理功能集成为一体，实现卸压增透，治理瓦斯的目的。能够满足TBM盾构机采掘场景下的高效瓦斯治理，设备一体化设计，底盘与TBM盾构机的使用场景相适应，满足TBM盾构机采掘隧道环境，并且一体化的设置能够提高效率、降低安全隐患。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台结构示意图；

图2示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台底侧结构示意图；

图3示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的另一视角结构示意图；

图4示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的另一视角底侧结构示意图；

图5示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的应用示意图；

图6示出了本公开一些实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的作业方法流程示意图。

图中：

煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台-100；

底盘-10，安装台-11，行走机构-12，第一行走组件-121，第二行走组件-122，第一支撑机构-13；

打钻***-20，钻杆驱动组件-21，钻孔定位组件-22，孔口防喷装置-23，防喷箱-24；

固液分离***-30；

液压驱动***-40；

操作台-50；

液体存储罐-60；

液体泵-70；

TBM盾构机-200；

隧道-300。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

为解决上述问题，本公开提供一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100，如图1-4所示，可以包括：底盘10，底盘10包括：安装台11、行走机构12；其中，行走机构12可以设置于安装台11底部，用于驱动煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进；打钻***20，设置于安装台11，并可以位于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的前部，所述打钻***20可以是具有钻孔功能的装置，也可以是具有造穴功能的装置，或者是同时具备钻孔和造穴功能的装置；固液分离***30，设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧；液压驱动***40，设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧，其中，第一侧与第二侧分别位于行进方向的两侧。

如图5所示，本公开实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100通过行走机构12能够在隧道300中行进，方便进入或退出隧道，也能够跟随在TBM盾构机200前进方向的后侧，在TBM挖掘成隧道后，及时的进行煤层泄压处理，保障安全。多个部件进行集成一体化，无需多个装置轮流进入隧道的工作位置作业，也避免了独立部件之间相互配合的复杂性，使得作业有序而高效。另一方面，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100呈一体化设计，进行作业的各主要装置可以安装在安装台11上，根据隧道和TBM的工作环境设置各装置的位置，避免了装置之间的干扰，保障了工作的安全性。

本公开实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100通过行走机构12，能够跟随TBM盾构机行进，从而能够及时的对煤层泄压。TBM盾构机前进方向的后侧，会设置有隧道内的吊装架，该吊装架位于隧道顶部靠中间的位置，即占用了隧道中上部空间。本公开实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100，集成设置在安装台11上的固液分离***30和液压驱动***40进行避让设计，分别位于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进方向的两侧。本公开中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进方向与TBM盾构机行进方向一致，行进方向的两侧是指以煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100前进或后退方向为准的左侧和右侧。固液分离***30可以是振动式固液分离装置，也可以是沉淀式固液分离装置。固液分离***30可以设置于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进方向的左侧或右侧，液压驱动***40可以设置于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进方向上与固液分离***30相对的另一侧。固液分离***30可以包括有一定高度的箱体，液压驱动***40可以包括有用于提供液压的油罐和泵，导致固液分离***30和液压驱动***40均需占用一定高度空间。为了适应TBM盾构机采掘的隧道环境，避让其他设备，本公开实施例将固液分离***30和液压驱动***40设置于侧方，从而保证煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100中间的上部空间较为空旷，避免和其他设备干涉。并且，所述固液分离***30和液压驱动***40可以设置于安装台11上同侧设置，为了提高煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100整体布局紧凑性，将固液分离***30和液压驱动***40相对设置，分别设置于左侧和右侧，能够提高煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的空间效率，避免煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100整体在行进方向上的长度过长。

本公开实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100具有打钻***20，用于向壁面钻孔和造穴，通过打钻***20能够高效地在隧道壁面上进行打钻，形成钻孔，并在钻孔内造穴，提高了煤层泄压效率和效果。并且，在造穴过程中产生的固液混合物能够通过固液分离装置30进行分离和收集。煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100集成了隧道煤层泄压的各装置，并且进行了有序、合理的布局，保证了高效性和安全性。

本公开实施例中，打钻***20可以位于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的前部，即行进方向靠前的位置。在配合TBM盾构机作业的情况下，前部即为相对更靠近TBM盾构机尾部的位置，相对于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100能够更靠近TBM盾构机。在TBM盾构机进行隧道挖掘后，煤层中的瓦斯压力需要尽快进行释放，将打钻***20设置于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的前部，能够缩短TBM盾构机完成挖掘至煤层打孔造穴泄压之间的时间。

在一些实施例中，行走机构12可以包括：第一行走组件121和第二行走组件122；第一行走组件121和第二行走组件122可以分别位于行进方向的左右两侧并靠近两侧边缘设置，且第一行走组件121和第二行走组件122间隔设置。

本公开实施例中，行走机构12可以包括两组行走组件，并且左右设置，即在煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100宽度方向上，靠外设置，使得煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100在移动过程中更加稳定。另一方面，第一行走组件121和第二行走组件122之间需要形成间隔，从而能够与TBM盾构机作业环境向配合。在TBM盾构机进行隧道挖掘的过程中，其挖掘产生的土渣等需要通过皮带向后方输送，因此在TBM盾构机的后侧会设置有皮带。本公开提供的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100为了能够高效、及时的对TBM盾构机挖掘出的隧道煤层进行泄压，也紧跟在TBM盾构机后侧，并通过第一行走组件121和第二行走组件122设置在靠近两侧边缘的位置，之间形成有跨度大于皮带宽度的间隔，从而避让了皮带，两者避免了干涉。在一些实施例中，皮带宽度可以为2m，第一行走组件121和第二行走组件122之间的间隔可以大于两米，设置为2.2m。行走机构12用于行进以及支撑安装台11，安装台11横跨连接在第一行走组件121和第二行走组件122上方。安装台11的中部，跨在皮带上方，并且安装台11中部地面距离皮带表面具有一定的高度空间，避免和皮带上承载的土渣等物料触碰。

在一些实施例中，第一行走组件121和第二行走组件122可以分别包括：履带，以及与履带驱动连接的履带驱动机构；或，轮胎，以及与轮胎传动连接的轮胎驱动机构。

本公开实施例中，第一行走组件121和第二行走组件122可以采用履带式的传动方式，通过履带驱动机构，例如电机、液压等方式，带动履带轮旋转，以驱动履带，达到让煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进的目的，第一行走组件121和第二行走组件122两个履带之间的距离需要超过设置在TBM盾构机后侧的皮带等机构的宽度。也可以采用轮胎作为行走机构，通过轮胎驱动机构驱动全部或部分轮胎转动，实现煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进，同样的，第一行走组件121和第二行走组件122的两侧轮胎之间的距离，也需要大于设置在TBM盾构机后侧的皮带等机构的宽度。可以根据实际工况，采用不同的行走机构。在一些实施例中，第一行走组件121和第二行走组件122可以分别包括多段履带，并独立驱动，从而实现更灵活的移动方式。

在一些实施例中，底盘10还可以包括：多个第一支撑机构13，设置于第一行走组件121前侧和后侧、以及第二行走组件122前侧和后侧，第一支撑机构13一端与安装台11固定，另一端能够支撑于地面或与地面间隔设置。

本公开实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100需要进行打孔和造穴作业，在打孔和造穴的过程中，提高稳定性以及较大的支撑力，从而保证打孔和造穴作业过程中位置准确，也避免钻孔杆或造穴杆在孔内的径向方向的不稳定。本公开实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的底盘10设置有第一支撑机构13，能够在打钻***20打孔或造穴时，通过液压等方式支撑于地面，使煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100保持稳定，并且保护行走机构12。而在煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进时，第一支撑机构13能够收回，与地面保持间隔，从而避免影响煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的行进。第一支撑机构13可以具有4个或更多，可以分别设置于第一行走组件121前侧和后侧、以及第二行走组件122前侧和后侧，分散设置能够进一步的提高煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的稳定性，并且，本公开实施例的第一支撑机构13设置的位置也避让TBM盾构机后侧在地面设置的皮带等机构，能够避免机构之间的干涉，进一步的提高了煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100与TBM盾构机的适用性。

在一些实施例中，底盘10还可以包括：多个第二支撑机构，设置于第一行走组件121前侧和后侧、以及第二行走组件122前侧和后侧，多个第二支撑机构成对设置，用于与壁面支撑。

本公开实施例中，底盘10还可以设置有多个第二支撑机构，可以在大致水平的方向与壁面进行支撑。在打钻***20打孔或造穴时，会产生较大的横向反作用力，会造成煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100横向的晃动等不稳定的情况。通过第一支撑机构13与地面支撑，能够保护行走机构12并提高煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的稳定性。而第一支撑机构13以基本竖直的方向支撑于地面，对于横向的稳定力只能通过与地面的静摩擦力提供，有一定的不稳定性，可能出现晃动。通过设置第二支撑机构，在打钻***20打孔或造穴时，能够横向伸出，与壁面相抵，提供横向的稳定力，并且，第二支撑机构能够收回，与壁面保持间隔，从而避免影响煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的行进。第二支撑机构可以成对设置，同时与两侧的壁面支撑，能够稳固煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100。在一些实施例中，第二支撑机构可以设置有4个，分别位于第一行走组件121前侧和后侧、以及第二行走组件122前侧和后侧，分散设置能够进一步的提高煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的稳定性。

在一些实施例中，底盘10还可以包括：距离传感器，设置于安装台11前端，用于检测与掘进机构的距离；和/或，缓冲保护装置，用于缓冲与掘进机构的碰撞。

本公开实施例中，安装台11的前端还可以设置有距离传感器，在煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100跟随TBM盾构机向前移动时，为了避免与TBM盾构机发生不必要的碰撞，需要与TBM盾构机保持一定安全距离。通过设置距离传感器，能够监测煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100前端与前方机构的距离，在距离小于或等于一定数值时，可以通过信号反馈，控制行走机构12减速或刹车，避免碰撞。在另一些实施例中，也可以设置有缓冲保护装置，例如前端的保险杠、柔性材质的缓冲垫等。在发生意外碰撞的情况下，能够保护煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100以及其他机构。

在一些实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100还可以包括：操作台50，操作台50与行走机构12、打钻***20、固液分离***30以及液压驱动***40电连接，用于响应于用户操控，控制行走机构12、打钻***20、固液分离***30或液压驱动***40，操作台50可以设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧。本实施例中，在安装台11上可以设置有操作台50，操作台50可以具有操作面板、手柄等供用户操控的元件，用户可以通过操作台50对煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的各个部件进行操控。

在一些实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100还可以包括：控制箱，与行走机构12、打钻***20、固液分离***30以及液压驱动***40通信连接，用于响应于控制指令，控制行走机构12、打钻***20、固液分离***30或液压驱动***40。本实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100可以设置有控制箱，可以控制煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的各个部件。其中，控制指令可以是自动控制指令，或根据传感器生成的控制指令，例如，根据距离传感器生成的刹车指令，控制行走机构12刹车；控制指令也可以是控制箱通过接收用户的控制信号，生成的相应的指令，用户可以通过有线或无线的方式，向控制箱发送控制信号，以远程控制煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100。

在一些实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100可以同时设置有上述操作台50和控制箱。采用这种类冗余设置，能够实现煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的多种操控方式，也能够保证煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的可控性，避免意外故障导致的无法控制的情况。

在一些实施例中，打钻***20可以包括：钻杆驱动组件21，钻孔定位组件22；钻杆驱动组件21，用于驱动钻杆旋转和进给，其中，钻杆可以包括钻孔杆和造穴杆；钻孔定位组件，与钻杆驱动组件连接，用于调整钻杆驱动组件的姿态；由于钻孔杆和造穴杆在功能应用上的不同，使得打钻***20同时具备钻孔和造穴功能。

在一些实施例中，所述打钻***20区别于上述方案，其也可以是单独具备适用钻孔杆或造穴杆，使其单独具有钻孔功能或单独具有造穴功能。

本公开实施例中，打钻***20可以包括钻杆驱动组件21，可以设置有卡盘，用于固定钻杆，以及驱动卡盘旋转的动力源。并且，打钻***20还包括有进给***，用于推进钻杆。打钻***20一方面用于在壁面上钻孔，通过钻孔杆在壁面上形成钻孔，通过旋转和进给形成一定深度煤层的钻孔以释放煤层中的气体来降低煤层压力。另一方面，打钻***20还用于在形成的钻孔内进一步形成腔体，通过卡盘固定造穴杆，并通过旋转和推进，使得造穴杆在钻孔内进行造穴。造穴杆可以采用机械刀造穴杆，在柱状造穴杆上设置有可径向张开的刀头，在将造穴杆推进到钻孔中的造穴位置后，刀头径向展开，进行造穴。同时还可以配合外部风源或水源，对造穴产生的固体物料进行排出。造穴杆也可以是水力造穴杆，在造穴杆径向开设有喷水孔，通过接通外部高压水源，以高压水在煤层中进行造穴。

本公开实施例中，打钻***20还可以包括钻孔定位组件22。钻孔定位组件22能够进行定位，让钻杆对准打孔位置，即，能够使得钻孔杆对准需要钻孔的位置、使得造穴杆对准已经完成的钻孔。钻孔定位组件22可以包括视觉定位机构，还可以包括有位置调节结构，用于调整钻杆驱动组件21的俯仰角，还可以调整钻杆驱动组件21的位置高度，以对准需要进行钻孔或造穴的位置。

在一些实施例中，打钻***20还可以包括：孔口防喷装置23，用于与钻孔连通配合，并设置有物料出口；防喷箱24，设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧，防喷箱24包括物料入口、气体出口以及固液混合出口；其中，物料入口与孔口防喷装置23的物料出口连通，造穴过程中产生的固液混合物和气体经孔口防喷装置23的物料出口输送至防喷箱24；气体出口用于将气体排出；固液混合出口与固液分离***30连通。

本公开实施例中，孔口防喷装置23整体呈中空状，包括伸入段和收集段，能够与钻孔配合。在打钻***20同构钻孔杆完成钻孔后，孔口防喷装置23的伸入段***钻孔内，并且，伸入段外部与钻孔内壁紧密配合。在一些实施例中，伸入段可以呈双层壁的中空管状，双层壁之间可以充入气体或液体，使得柔性材质的外壁能够胀开与钻孔密封配合。伸入段的内部可以与造穴杆配合，并且后端与收集段连通。在造穴过程中产生的固液混合物和气体从钻孔内向外排出，经过伸入段，进入收集段。在收集段设置有物料出口。物料出口将固液混合物和气体输送至防喷箱24。防喷箱24的物料入口接收固液混合物和气体，其中，气体可以通过气体出口排出并进行收集。气体出口可以设置在防喷箱24的顶端，气体主要包括煤层中的瓦斯气体，也包括造穴排渣通入的气体。防喷箱24设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧，能够保证不与隧道内的其他设备产生干涉。防喷箱24都能够缓冲造穴过程中产生的固液混合物和气体造成的压力。并且，能够通过设置在防喷箱24底部或下部的固液混合出口，将固液混合物排出。其中，固液混合物中固体包括煤渣，液体包括水力造穴的液体或其他方式造穴时用于排渣通入的液体。固液混合出口可以连通管道，管道与固液分离***30连通，管道在泵的作用下，可以将防喷箱24的固液混合物排入固液分离***30内进行固液分离。通过固液分离，将煤渣排出，液体进行收集。通过设置孔口防喷装置23和防喷箱24能够在造穴的过程中避免高压流体以及固体喷出，能够可控的进行汇集并将固体、液体和气体分别收集。让煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100能够实现钻孔、造穴以及物料收集的多种功能，从而总体上简化了煤层泄压的工作。

在一些实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100还可以包括换杆装置，用于安装或取下钻杆。本公开实施例中，可以设置有换杆装置，用于自动的进行钻杆的安装或卸载。在钻孔和造穴过程中，需要将钻孔杆或造穴杆接续的进给，在一根钻杆进给完成后，换杆装置再将下一根钻杆安装到打钻***20可以包括钻杆驱动组件21，进行下一根钻杆的接续进给。在完成钻孔后，需要将每根钻杆依次卸下，再进行造穴，在造穴完成后，通过换杆装置将造穴杆依次卸下。通过换杆装置能够实现自动化的上杆和卸杆，提高了工作效率。换杆装置可以有视觉***和抓取装置，通过视觉***对钻杆定位，抓取装置用于抓放钻杆、并将钻杆安装至钻杆驱动组件21或从钻杆驱动组件21卸下。

在一些实施例中，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100还可以包括：液体存储罐60，设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧，用于存储造穴或钻孔用液体；液体泵70，设置于安装台11，位于行进方向第一侧或第二侧，用于将液体存储罐60中的液体加压送至钻孔杆或造穴杆。本公开实施例中，可以采用机械造穴的方式，通入液体将造穴过程中产生的固体排出，将液体通过造穴杆通入造穴位置，带出固体。也可以采用液力造穴，通过将液体加压喷射进行造穴，并将固体排出。而在钻孔的时候液体进入钻孔杆也能起到降温或清渣的作用。液体存储罐60和液体泵70连通，并且设置在安装台11的侧部，以适应TBM盾构机的相关工作环境，使得煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100能够更加适合工况。

如图1，本公开实施例中，可以将液体存储罐60和液压驱动***40设置在底盘10的同一侧，且均位于固液分离***30的对向侧，并将液体存储罐60和液压驱动***40的安装位置高度向近地面方向下沉，从而给煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的上侧留出了尽可能多的避让空间，可以更好地适应TBM盾构机的相关工作环境，同时也方便了后期维护人员在隧道内对煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100进行维护，为后期维护人员预留较多的通行和维护操作空间，并方便在底盘10的上方设置合适的造穴杆、钻杆存放位置。

本公开实施例中，液压驱动***40和液体存储罐60分别设置在煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100行进方向的前端方向和后端方向，在底盘10的前端方向和后端方向均具有下沉设置的安装平台以用于设置液压驱动***40和液体存储罐60，安装平台的位置位于行走机构12的前后侧，从而避开行走机构12。

基于同一发明构思，如图6，本公开还提供一种煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的作业方法，应用于如前述任一实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100，作业方法可以包括：步骤S11，驱动行走机构移动至目标位置；步骤S12，通过打钻***进行打孔，在壁面形成钻孔；步骤S13，通过打钻***在钻孔内进行造穴，形成内腔；步骤S14，将造穴过程中产生的固液混合物进行固液分离。

本公开实施例，煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的作业方法，能够通过集成有底盘10，打钻***20，固液分离***30以及液压驱动***40，进行集成作业。根据需要打孔的位置，通过行走机构12移动煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100，通过打钻***20在壁面形成钻孔，之后进行造穴作业，并同时对造穴过程中产生的固液混合物以及气体进行分离，以便收集。

本公开实施例的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台100的作业方法能够高效的完成移动、打孔、造穴、固液分离等作业工作。实现卸压增透，治理瓦斯的目的。能够满足TBM盾构机采掘场景下的高效瓦斯治理，设备一体化设计，底盘与TBM盾构机的使用场景相适应，满足TBM盾构机采掘隧道环境，并且一体化的设置能够提高效率、降低安全隐患。

在一些实施例中，作业方法还可以包括：将造穴过程中产生的气体进行收集。本公开实施例中，能够对造穴过程产生的主要含有瓦斯的气体进行收集，避免隧道内瓦斯浓度过高。可以将造穴产生的气体通过隧道内的管道通入瓦斯收集装置。

在一些实施例中，步骤S12，通过打钻***进行打孔，在壁面形成钻孔，可以包括：确定打孔位置；调整打钻***的姿态，使钻杆对准打孔位置；通过打钻***用钻孔杆进行打孔，在壁面形成钻孔。本公开实施例中，可以先确定打孔位置，根据打孔位置，通过钻孔定位组件22调整钻杆驱动组件21的俯仰角，以对准需要进行钻孔或造穴的位置。

在一些实施例中，步骤S13，通过打钻***在钻孔内进行造穴，形成内腔，可以包括：将孔口防喷装置设置于钻孔；通过打钻***用造穴杆进行造穴。本公开实施例中，在造穴开始前，先将孔口防喷装置23配合设置在钻孔，使得造穴过程中产生的瓦斯不会外溢，也避免造穴产生的固液混合物不会喷出，避免安全事故发生。并方便将造穴过程中产生的固液混合物以及气体进行收集和分离。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接，还可以包括没有物理连接关系但能够进行信息或数据传递的通信连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种应用于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的作业方法，其特征在于，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台包括底盘、打钻***、固液分离***及液压驱动***，所述底盘包括行走机构，所述打钻***包括孔口防喷装置、钻孔定位组件及钻杆驱动组件，所述打钻***用于通过钻杆向壁面钻孔和/或造穴，所述作业方法包括：

步骤S11：驱动行走机构移动至目标位置；

步骤S12：通过打钻***进行打孔，在壁面形成钻孔；

步骤S13：通过所述打钻***在所述钻孔内进行造穴，形成内腔；

步骤S14：将所述造穴过程中产生的固液混合物进行固液分离；

其中，在步骤S13中，将所述造穴过程中产生的气体进行收集；

其中，所述钻杆包括钻孔杆和造穴杆，所述打钻***通过钻孔杆进行打孔，在壁面形成钻孔，包括确定打孔位置，调整打钻***的姿态，使钻杆对准所述打孔位置，通过打钻***用钻孔杆进行打孔，在壁面形成钻孔；所述打钻***通过造穴杆在所述钻孔内进行造穴，形成内腔，包括将孔口防喷装置设置于所述钻孔，通过所述打钻***用造穴杆进行造穴；

其中，所述钻杆驱动组件用于驱动所述钻杆旋转和进给；所述钻孔定位组件与所述钻杆驱动组件连接，用于调整所述钻杆驱动组件的姿态，所述钻孔定位组件包括视觉定位机构，所述打钻***通过视觉定位机构对钻杆进行定位。

2.一种如权利要求1所述应用于煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的作业方法的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于：

所述底盘还包括安装台，所述行走机构设置于所述安装台底部，用于驱动所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台行进；

所述打钻***设置于所述安装台，并位于所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台的前部；

所述固液分离***设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧；

所述液压驱动***设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，其中，所述第一侧与所述第二侧分别位于行进方向的两侧；

所述行走机构包括：第一行走组件和第二行走组件；

所述第一行走组件和所述第二行走组件分别位于行进方向的左右两侧并靠近两侧边缘设置，且所述第一行走组件和所述第二行走组件间隔设置；

所述底盘还包括：多个第二支撑机构，设置于所述第一行走组件前侧和后侧、以及所述第二行走组件前侧和后侧，多个所述第二支撑机构成对设置，用于与壁面支撑。

3.根据权利要求2所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述第一行走组件和所述第二行走组件分别包括：

履带，以及与所述履带驱动连接的履带驱动机构；或，

轮胎，以及与所述轮胎传动连接的轮胎驱动机构。

4.根据权利要求2或3所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述底盘还包括：多个第一支撑机构，设置于所述第一行走组件前侧和后侧、以及所述第二行走组件前侧和后侧，所述第一支撑机构一端与所述安装台固定，另一端能够支撑于地面或与地面间隔设置。

5.根据权利要求2所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括：

操作台，与所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***以及所述液压驱动***电连接，用于响应于用户操控，控制所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***或所述液压驱动***，所述操作台设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧；和/或，

控制箱，与所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***以及所述液压驱动***通信连接，用于响应于控制指令，控制所述行走机构、所述打钻***、所述固液分离***或所述液压驱动***。

6.根据权利要求2所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述孔口防喷装置用于与钻孔连通配合，并设置有物料出口；

防喷箱，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，所述防喷箱包括物料入口、气体出口以及固液混合出口；其中，所述物料入口与所述孔口防喷装置的所述物料出口连通，造穴过程中产生的固液混合物和气体经所述孔口防喷装置的所述物料出口输送至所述防喷箱；所述气体出口用于将所述气体排出；所述固液混合出口与所述固液分离***连通。

7.根据权利要求2所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括换杆装置，用于安装或取下钻杆。

8.根据权利要求2或6或7任一项所述的煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台，其特征在于，所述煤矿用多功能集成作业钻孔施工平台还包括：

液体存储罐，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，用于存储造穴或钻孔用液体；

液体泵，设置于所述安装台，位于行进方向第一侧或第二侧，用于将所述液体存储罐中的液体加压送至所述钻杆。