深孔鉆車的工作原理圍繞 “動力傳輸 - 鉆進破巖 - 精準控制 - 排渣輔助” 四大核心環(huán)節(jié)，通過多系統(tǒng)協(xié)同實現(xiàn)高效深孔作業(yè)，具體如下：

一、動力驅動與能量轉換

動力源輸出

采用防爆電機或液壓馬達作為動力核心（符合煤礦井下防爆標準），電機驅動液壓泵產(chǎn)生高壓油，或直接驅動機械傳動機構。

動力分為兩路：

旋轉動力：通過齒輪箱或液壓馬達傳遞至鉆桿，驅動鉆頭高速旋轉（轉速 50~300rpm 可調），實現(xiàn)破巖切削；

推進動力：由液壓油缸或螺旋推進機構提供軸向推力（50~150kN），將鉆頭壓緊在巖層表面，確保切削效率。

液壓系統(tǒng)控制

利用負載敏感液壓技術，通過控制閥組動態(tài)分配壓力和流量：

鉆進時，根據(jù)巖層硬度自動調整旋轉扭矩和推進速度（如硬巖增大扭矩、降低推進速度）；

回撤時，快速收回鉆桿，減少空轉能耗。

二、鉆進破巖與孔深拓展

鉆頭破巖機制

切削破巖：硬質合金鉆頭（如 PDC 鉆頭）通過旋轉切削煤層或巖層，刃口設計優(yōu)化破巖效率，減少鉆頭磨損；

研磨破巖：針對堅硬巖層（如砂巖、灰?guī)r），通過高頻振動或復合破巖方式（旋轉 + 沖擊）破碎巖石。

鉆桿接長與深孔延伸

采用高強度中空鉆桿（單根長度 3~6m），通過螺紋或插接方式快速連接；

鉆進過程中，鉆架支撐鉆桿并保持直線度，避免因鉆桿過長導致的鉆孔偏斜（孔斜率≤0.5%）。

三、排渣與冷卻系統(tǒng)

排渣方式

正循環(huán)排渣：高壓水（或壓縮空氣）從鉆桿中心孔注入，攜帶鉆屑從鉆孔與鉆桿的環(huán)空排出，適用于中硬巖層；

反循環(huán)排渣：通過泵吸或射流原理，使鉆屑從鉆桿中心孔排出，效率更高，減少孔內沉渣堵塞（多用于大直徑深孔）。

冷卻與潤滑

沖洗液（水或乳化液）在排渣的同時冷卻鉆頭，防止因摩擦過熱導致鉆頭失效；

對鉆桿連接處、軸承等運動部件自動注油潤滑，減少機械磨損。

四、精準定位與角度控制

鉆架調姿機構

鉆架支持三維角度調節(jié)：

俯仰角度（±90°）：通過液壓油缸調整鉆架上下傾斜，實現(xiàn)頂板、底板或側幫鉆孔；

水平旋轉（360°）：轉盤式結構支持全周向鉆孔，適應巷道不同方位需求；

傾角微調：通過角度傳感器實時反饋，手動或自動校準鉆孔方位（誤差≤1°）。

防偏斜技術

配備隨鉆測斜儀或慣性導航系統(tǒng)，實時監(jiān)測鉆孔軌跡，發(fā)現(xiàn)偏斜時自動調整推進壓力或旋轉方向；

鉆桿剛性設計與導向套配合，減少鉆進過程中的橫向振動。

五、自動化控制與安全保護

智能操控系統(tǒng)

PLC 控制平臺：集成顯示屏實時顯示鉆進參數(shù)（扭矩、推進力、深度、轉速等），支持手動 / 自動模式切換；

遠程遙控：通過無線手柄或 5G 模塊遠程操作，避免人員靠近危險區(qū)域（如高瓦斯或破碎圍巖地段）。

故障保護機制

過載保護：當扭矩或推進壓力超過閾值時，自動停機并回撤鉆桿，防止卡鉆或斷鉆；

防抱死系統(tǒng)：檢測到鉆頭停滯時，啟動正反旋轉沖擊，嘗試解卡；

環(huán)境聯(lián)動：接入礦井瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，當瓦斯?jié)舛瘸瑯藭r自動停機并報警。

六、行走與定位輔助

履帶 / 軌輪底盤：提供穩(wěn)定支撐和自移能力，適應坡度≤30°、泥濘起伏的井下巷道，快速移動至作業(yè)位置；

支腿調平：通過液壓支腿調整整機水平度，確保鉆孔垂直度，避免因機身傾斜導致孔位偏差。

核心原理總結

深孔鉆車通過 “動力驅動破巖 - 液壓精準控制 - 智能調參防偏 - 高效排渣冷卻” 的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)從淺孔到數(shù)百米深孔的連續(xù)鉆進。其核心優(yōu)勢在于將機械破巖能力、液壓傳動精度與智能控制技術結合，解決了傳統(tǒng)鉆機在深孔作業(yè)中效率低、偏斜大、安全性差的問題，成為煤礦瓦斯治理、地質勘探等工程的關鍵裝備。