一种自推进凿岩钻孔装置

摘要

本发明涉及一种自推进凿岩钻孔装置，属于凿岩钻孔技术领域。本发明包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头，本发明主要利用装置上的棘爪，使得钻孔装置在工作时不需要另外的轴向推力，仅依靠冲击器冲击活塞回程时提供的反力，使装置整体向孔内推进，而冲击器的冲击活塞在向前冲击行程时，所引起的机体向后相对位移被装置上的棘爪约束而不能回退；另外装置采用空心轴步进电机实现钻头的回转功能，电磁线圈提供装置的配气通道转换功能，用以控制冲击器的冲击活塞的工作行程。该装置仅需用传统凿岩机事先钻凿深度与该装置长度相当的预钻孔后，无需传统的孔外机构装置就能在孔内自动推进进行凿岩钻孔。

权利要求

1.一种自推进凿岩钻孔装置，其特征在于：包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头（22）；所述约束器部分包括约束器（1）、棘爪（2）、棘爪凹槽（3）、顶推弹簧（4）、顶推弹簧安装孔（5）、主拉绳（6）、分拉绳（7）、主拉绳孔道（8）、分拉绳孔道（9）；所述冲击回转机构部分包括气缸体（10）、活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13）、联轴器（14）、活塞回程排气控制阀（15）、阀体排气道（16）、缸壳排气道（17）、电磁线圈（18）、回复弹簧（19）、冲击力传递件（20）、前端外壳（21）、连接销（23）、配气内管（24）、配气外管（25）、配气孔道Ⅰ（26）、配气孔道Ⅱ（27）、配气孔道Ⅲ（28）、配气孔道Ⅳ（29）、配气孔道Ⅴ（30）、配气孔道Ⅵ（31）、配气孔道Ⅶ（32）、配气孔道Ⅷ（33）、配气孔道Ⅸ（34）、电缆通孔（35）、电缆（36）、抑尘降温水道（37）、电磁线圈设置腔（39）、配气孔道Ⅹ（40）、空心轴步进电机设置腔（41）、配气孔道Ⅺ（42）；

所述棘爪（2）以转动副连接方式设置于约束器（1）外周上的棘爪凹槽（3）中；顶推弹簧安装孔（5）开凿于棘爪凹槽（3）中，置于顶推弹簧安装孔（5）中的顶推弹簧（4）使得棘爪（2）的爪端部分与钻孔（38）的孔壁充分接触；分拉绳（7）一端与棘爪（2）相连，另一端穿过约束器（1）中的分拉绳孔道（9）与位于主拉绳孔道（8）中的主拉绳（6）相连用于使棘爪（2）脱离钻孔（38）的孔壁；

所述气缸体（10）内从左到右依次设有活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13），活塞回程排气控制阀（15）、电磁线圈（18），活塞（11）、回程限位环（12）、空心轴步进电机（13），活塞回程排气控制阀（15）、电磁线圈（18）均位于中心轴线通孔上，配气内管（24）和配气外管（25）置于气缸体（10）中心轴线上；

活塞（11）与配气外管（25）以滑动副连接用于保证气密性接触；回程限位环（12）紧嵌于气缸体（10）内壁上或与气缸体（10）加工为一体；空心轴步进电机（13）通过联轴器（14）与配气外管（25）相连；活塞回程排气控制阀（15）中的孔与配气内管（24）紧密固定，活塞回程排气控制阀（15）外周与气缸体（10）内壁气密性滑动接触，活塞回程排气控制阀（15）上设置有阀体排气道（16），阀体排气道（16）一端通缸腔，阀体排气道（16）另一端通设置于缸壳上的缸壳排气道（17）；电磁线圈（18）中心设置回复弹簧（19），在回复弹簧（19）回复状态下，置于配气外管（25）内的配气内管（24）右端部小部分插入电磁线圈（18）的左侧用于保证配气内管（24）能受到电磁线圈（18）的吸力作用；

冲击力传递件（20）设置于气缸体（10）左端部用以向连接于其上的钻头传递活塞（11）的冲击力；

配气孔道Ⅰ（26）位于约束器（1）内，其右端通到约束器（1）尾部用于接外部提供的压缩空气，左端通到电磁线圈（18）的设置腔（39）中，电磁线圈（18）中的设置腔（39）中留有适当空间用于供压缩空气进入来作为所述自推进凿岩钻孔装置的进气通道；

开于配气内管（24）上的配气孔道Ⅱ（27）和开于配气外管（25）上的配气孔道Ⅲ（28）均为径向对穿开孔并在轴线方向为中心对齐以便配气内管（24）在配气外管（25）中轴线上相对滑动时可使两对孔道对齐，以构成活塞（11）冲程的进气通道，配气孔道Ⅱ（27）、配气孔道Ⅲ（28）在配气内管（24）上和配气外管（25）上的位置均处于活塞（11）的右侧及空心轴步进电机（13）的左侧的回程限位环（12）旁；

配气孔道Ⅳ（29）设置于冲击力传递件（20）右侧大头段中，配气孔道Ⅳ（29）呈转角形式，一端通气缸体（10）的腔体，另一端通配气外管（25）上的配气孔道Ⅴ（30）作为活塞（11）的冲程排气通道，也作为活塞（11）的回程进气通道；

配气孔道Ⅴ（30）和配气孔道Ⅵ（31）分别位于配气外管（25）和配气内管（24）上，配气孔道Ⅴ（30 ）与配气孔道Ⅳ（29）正对相通固定，配气内管（24）在配气外管（25）中作轴线滑动时，实现配气孔道Ⅵ（31）与配气孔道Ⅴ（30）的相通和相离，以作为活塞（11）回程时的进气通道；

配气孔道Ⅶ（32）设置于配气内管（24）左端部的实心段中，为一T形孔道，其一端通口于配气内管（24）左端部，并与设置于配气外管（25）左端部的配气孔道Ⅹ（40）的右侧相通，另一端通口于配气内管（24）的实心段侧壁上，随着配气内管（24）在配气外管（25）中作轴线方向滑动时，以实现配气内管（24）的侧壁上的通孔与配气外管（25）上的配气孔道Ⅴ（30）相通和相离，以作为活塞（11）冲程时的排气通道；

配气孔道Ⅷ（33）设置于冲击力传递件（20）左侧小头段中，其一端通口于左侧端部，与设置于钻头（22）中的配气孔道Ⅸ（34）相通，另一端与配气孔道Ⅹ（40）的左侧相通；

所述自推进凿岩钻孔装置内设置有两个连接销（23）用于保证配气内管（24）与配气外管（25）只能作轴线相对滑动而不能作相对绕轴转动，连接销（23）与冲击力传递件（20）以螺纹固定连接用于将冲击力传递件（20）、配气外管（25）及配气内管（24）串接，配气内管（24）在其上作轴向滑动，配气外管（25）与冲击力传递件（20）紧密接触固定；

约束器部分的约束器（1）与冲击回转机构部分的气缸体（10）及气缸体（10）与前端外壳（21）均可为螺纹连接；

电缆（36）通过设置于约束器（1）的电缆通孔（35）用于为电磁线圈（18）和空心轴步进电机（13）提供电源。

2.根据权利要求1所述的自推进凿岩钻孔装置，其特征在于：所述自推进凿岩钻孔装置的壳体内装有抑尘降温水道（37）用于避免钻凿干孔，抑尘降温水道（37）从约束器部分尾部右侧一直贯穿到冲击回转机构部分的前端外壳（21）处。

3.根据权利要求1所述的自推进凿岩钻孔装置，其特征在于：所述配气内管（24）材料为铁磁性材料。

说明书

一种自推进凿岩钻孔装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种自推进凿岩钻孔装置，尤其适用于包括矿石地下开采及其它岩土工程施工中需进行凿岩钻孔的相关作业，属于凿岩钻孔技术领域。

背景技术

[0002] 在矿石地下开采及其它岩土工程开挖施工时，采用凿岩机进行装药炮孔的钻凿是常见的作业工作。目前，传统凿岩钻孔时，对于非下向近垂直孔，钻头与钻孔底部保持接触的轴向推力来自于钻孔外部的机械推力、压气推力及人力等，即便是现有的潜孔钻，其孔内机构也仅提供钻头的冲击力，而维持钻头与孔底持续接触的轴向推力仍由孔外机构提供，这些要求一方面使得凿岩机设备较为复杂，自重较大，材料消耗较多，成本较高，作业劳动强度较大；另一方面，在凿岩钻孔工作面较为狭窄的情况下，通常由于凿岩机孔外机构的体积较大，并且一台凿岩机仅能单孔钻凿（即使是台架式凿岩机或凿岩台车也仅可能提供数个孔的同时钻凿，且其孔外机构更为庞大，操纵复杂），从而大多数情况下，凿岩效率较低，时间较长，占据了岩土开挖作业循环的大部分时间；并且在压气提供动力的情况下，其作业时的压气放空和机械冲击噪声常超过100分贝。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种自推进凿岩钻孔装置，解决了传统的凿岩钻孔装置正常工作时需要孔外机械装置提供轴向推力才能自动钻凿推进的问题。

[0004] 本发明技术方案是：一种自推进凿岩钻孔装置，包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头22；所述约束器部分包括约束器1、棘爪2、棘爪凹槽3、顶推弹簧4、顶推弹簧安装孔5、主拉绳6、分拉绳7、主拉绳孔道8、分拉绳孔道9；所述冲击回转机构部分包括气缸体10、活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13、联轴器14、活塞回程排气控制阀15、阀体排气道16、缸壳排气道17、电磁线圈18、回复弹簧19、冲击力传递件20、前端外壳21、连接销23、配气内管24、配气外管25、配气孔道Ⅰ26、配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28、配气孔道Ⅳ29、配气孔道Ⅴ30、配气孔道Ⅵ31、配气孔道Ⅶ32、配气孔道Ⅷ33、配气孔道Ⅸ34、电缆通孔35、电缆36、抑尘降温水道37、电磁线圈设置腔39、配气孔道Ⅹ40、空心轴步进电机设置腔41、配气孔道Ⅺ42；

[0005] 所述棘爪2以转动副连接方式设置于约束器1外周上的棘爪凹槽3中；顶推弹簧安装孔5开凿于棘爪凹槽3中，置于顶推弹簧安装孔5中的顶推弹簧4使得棘爪2的爪端部分与钻孔38的孔壁充分接触；分拉绳7一端与棘爪2相连，另一端穿过约束器1中的分拉绳孔道9与位于主拉绳孔道8中的主拉绳6相连用于使棘爪2脱离钻孔38的孔壁；

[0006] 所述气缸体10内从左到右依次设有活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18，活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18均位于中心轴线通孔上，配气内管24和配气外管25置于气缸体10中心轴线上；

[0007] 活塞11与配气外管25以滑动副连接用于保证气密性接触；回程限位环12紧嵌于气缸体10内壁上或与气缸体10加工为一体；空心轴步进电机13通过联轴器14与配气外管25相连；活塞回程排气控制阀15中的孔与配气内管24紧密固定，活塞回程排气控制阀15外周与气缸体10内壁气密性滑动接触，活塞回程排气控制阀15上设置有阀体排气道16，阀体排气道16一端通缸腔，阀体排气道16另一端通设置于缸壳上的缸壳排气道17；电磁线圈18中心设置回复弹簧19，在回复弹簧19回复状态下，置于配气外管25内的配气内管24右端部小部分插入电磁线圈18的左侧用于保证配气内管24能受到电磁线圈18的吸力作用；

[0008] 冲击力传递件20设置于气缸体10左端部用以向连接于其上的钻头传递活塞11的冲击力；

[0009] 配气孔道Ⅰ26位于约束器1内，其右端通到约束器1尾部用于接外部提供的压缩空气，左端通到电磁线圈18的设置腔39中，电磁线圈18中的设置腔39中留有适当空间用于供压缩空气进入来作为所述自推进凿岩钻孔装置的进气通道；

[0010] 开于配气内管24上的配气孔道Ⅱ27和开于配气外管25上的配气孔道Ⅲ28均为径向对穿开孔并在轴线方向为中心对齐以便配气内管24在配气外管25中轴线上相对滑动时可使两对孔道对齐，以构成活塞11冲程的进气通道，配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28在配气内管24上和配气外管25上的位置均处于活塞11的右侧及空心轴步进电机13的左侧的回程限位环12旁；

[0011] 配气孔道Ⅳ29设置于冲击力传递件20右侧大头段中，配气孔道Ⅳ29呈转角形式，一端通气缸体10的腔体，另一端通配气外管25上的配气孔道Ⅴ30作为活塞11的冲程排气通道，也作为活塞11的回程进气通道；

[0012] 配气孔道Ⅴ30和配气孔道Ⅵ31分别位于配气外管25和配气内管24上，配气孔道Ⅴ30 与配气孔道Ⅳ29正对相通固定，配气内管24在配气外管25中作轴线滑动时，实现配气孔道Ⅵ31与配气孔道Ⅴ30的相通和相离，以作为活塞11回程时的进气通道；

[0013] 配气孔道Ⅶ32设置于配气内管24左端部的实心段中，为一T形孔道，其一端通口于配气内管24左端部，并与设置于配气外管25左端部的配气孔道Ⅹ40的右侧相通，另一端通口于配气内管24的实心段侧壁上，随着配气内管24在配气外管25中作轴线方向滑动时，以实现配气内管24的侧壁上的通孔与配气外管25上的配气孔道Ⅴ30相通和相离，以作为活塞11冲程时的排气通道；

[0014] 配气孔道Ⅷ33设置于冲击力传递件20左侧小头段中，其一端通口于左侧端部，与设置于钻头22中的配气孔道Ⅸ34相通，另一端与配气孔道Ⅹ40的左侧相通；

[0015] 所述自推进凿岩钻孔装置内设置有两个连接销23用于保证配气内管24与配气外管25只能作轴线相对滑动而不能作相对绕轴转动，连接销23与冲击力传递件20以螺纹固定连接用于将冲击力传递件20、配气外管25及配气内管24串接，配气内管24在其上作轴向滑动，配气外管25与冲击力传递件20紧密接触固定；

[0016] 约束器部分的约束器1与冲击回转机构部分的气缸体10及气缸体10与前端外壳21均可为螺纹连接；

[0017] 电缆36通过设置于约束器1的电缆通孔35用于为电磁线圈18和空心轴步进电机13提供电源。

[0018] 所述自推进凿岩钻孔装置的壳体内装有抑尘降温水道37用于避免钻凿干孔，抑尘降温水道37从约束器部分尾部右侧一直贯穿到冲击回转机构部分的前端外壳21处。

[0019] 所述配气内管24材料为铁磁性材料。

[0020] 本发明的工作过程是：

[0021] 1.首先用传统浅孔凿岩机在设计部位钻凿预钻孔，预钻孔深度应等于或大于自推进凿岩钻孔装置的长度；

[0022] 2.将自推进凿岩钻孔装置放置到预钻孔中，接通动力压气、水和外部电源；

[0023] 3.当受控于外部控制电源的电磁线圈18通电激磁时，配气内管24在电磁力作用下向电磁线圈18芯管内移动，并压缩其中的回复弹簧19，此时配气内管24和配气外管25上的配气孔道Ⅱ27和配气孔道Ⅲ28中心对正、配气内管24上的配气孔道Ⅴ31与配气外管25上的配气孔道Ⅵ30偏离、设置于配气内管24左端部的实心段中的T形配气孔道Ⅶ32与配气外管25上的配气孔道Ⅵ 30中心对正、固定在配气内管24上的活塞回程排气控制阀15随配气内管24移动，其上的阀体排气道16与缸壳排气道17相离，关闭活塞回程排气通道，压缩空气经设置于约束器1内的配气孔道Ⅰ26、电磁线圈18的设置腔39、电磁线圈18的芯管、配气内管24、配气孔道Ⅱ27和配气孔道Ⅲ28进入活塞11的右侧气缸内，推动活塞
11向左侧运动，打击冲击力传递件20，并通过冲击力传递件20将打击力传递到钻头22及钻孔38的底部，在此过程中，原活塞11左侧的空气通过配气孔道Ⅳ29、配气孔道Ⅴ30、配气孔道Ⅶ32、配气孔道Ⅹ40、配气孔道Ⅷ33及配气孔道Ⅸ34排向钻孔中，完成一个冲程，并将岩粉及水吹出钻孔38；

[0024] 4. 电磁线圈18断电，配气内管24在回复弹簧19的弹性力作用下向左侧运动，配气内管24和配气外管25上的配气孔道Ⅱ27和配气孔道Ⅲ28相离，关闭活塞11冲程进气道、活塞回程排气控制阀15上的阀体排气道16与缸壳排气道17相对联通，开启活塞回程排气通道、配气内管24上的配气孔道Ⅴ31与配气外管25上的配气孔道Ⅵ 30相对联通，开启活塞11的回程进气通道、设置于配气内管24右端部的实心段中的T形配气孔道Ⅶ32与配气外管25上的配气孔道Ⅵ30相离，关闭活塞11冲程排气通道，此时，压缩空气经设置于约束器1内的配气孔道Ⅰ26、电磁线圈18的设置腔39、电磁线圈18的芯管、配气内管24、配气孔道Ⅴ31和配气孔道Ⅵ30及配气孔道Ⅳ29进入活塞11的左侧气缸内，推动活塞11向右侧运动，原活塞11右侧的空气通过回程限位环12的中孔、空心轴步进电机13设置腔41、配气孔道Ⅺ42、活塞回程排气控制阀15上的阀体排气道16及缸壳排气道17排出，完成一个回程；

[0025] 5.通过上述3和4，装置完成一个冲击工作循环后，空心轴步进电机13通电工作，通过联轴器14带动配气外管25，并通过连接销23带动冲击力传递件20及钻头22旋转一定角度，准备下一个冲击工作循环，与此同时还带动配气内管24与其同步转动，以保证配气内管24与配气外管25上的各对配气孔道保持在原相对位置。

[0026] 经过以上3、4、5项，装置完成一个完整的冲击回转工作循环。在上述冲击工作循环中装置上的约束器1的工作过程是：

[0027] 6.装置放入预钻孔时，约束器1上的棘爪2在顶推弹簧4的作用下，其爪端紧贴钻孔38的孔壁，当活塞11工作在冲程时段时，压缩空气推动活塞11向左侧运动的同时，也向相反方向（右侧、钻孔38外）对气缸体10及除活塞11外的整个装置施力，此时由于棘爪2的爪端与钻孔38的孔壁提供单向阻推约束作用，使得整个装置不会向钻孔外移动；

[0028] 7. 当活塞11工作在回程时段时，压缩空气推动活塞11向右侧运动的同时，也向相反方向（左侧、钻孔内）对气缸体10及除活塞11外的整个装置施力，此时由于棘爪2无阻推约束作用，使得整个装置向钻孔38内移动，使得钻头22总是与钻孔38的底部保持接触。

[0029] 通过若干冲击回转工作循环，整个装置不断向孔底方向前移推进，实现无外部其它推力的自推进凿岩钻孔功能。

[0030] 8．当钻孔工作结束后，通过连接于各棘爪2上的分拉绳7和主拉绳6使棘爪2的爪端脱离钻孔38的孔壁，并将整个装置拉卸出钻孔38 。

[0031] 另外，电磁线圈18通电激磁频率和空心轴步进电机13转动步距可调，从而可根据不同的现场岩石条件改变钻头22对岩石的冲击频率和一个工作循环时的旋转角度，此功能可采用现有技术完成。

[0032] 装置的主要部件材料可选用：配气内管24采用高导磁率材料（或其近电磁线圈18端适当长度段采用高导磁率材料，其余部分采用一般不锈钢材）；配气外管25采用一般不锈钢材；为增加冲击力度和钻具向孔底方向移动的推力，活塞11除在冲击端部采用较大强度和刚度的材料外，可在其内部镶填具有较大比重的材料（如铅等），以增加其质量；棘爪2的材料可采用硬质合金；分拉绳7和主拉绳6采用不锈钢绞线；冲击力传递件20采用较大强度和刚度的材料；钻头22可为传统钻头材料。另外，电磁线圈18及空心轴步进电机13均需防水密封。

[0033] 除引入所需动力的管线外，整个凿岩钻孔装置均置于炮孔中，炮孔钻凿时所需的冲击力、回转功能和轴向推力均由置于钻孔内的机构提供。

[0034] 如图1、2、3所示，多个棘爪2以转动副连接方式安装于约束器1外周上的棘爪凹槽3中；顶推弹簧安装孔5中安装顶推弹簧4，棘爪2沿约束器1的轴向不少于两组，每组在约束器径向上对称布置3个以上，其组数和组中个数依岩石的破碎或裂隙发育程度而定，岩石较破碎或裂隙较发育条件下，组数和组中个数可多，反之可少。为使整个装置易于卸出钻凿好的炮孔，每个棘爪2都连接有分拉绳7，分拉绳7的另一端穿过约束器1中的分拉绳孔道9与位于主拉绳孔道8中的主拉绳6相连，用于使棘爪2脱离钻孔38的孔壁；

[0035] 如图2、4、5、6、7所示，配气机构采用中心配气通道方式，即在气缸体10的中心轴线上设置同轴的配气内管24和配气外管25，活塞11通过中孔套接在配气外管25上，在配气内管24和配气外管25上，位于活塞11轴向两侧分别开有冲程进气孔（配气孔道Ⅱ27和配气孔道Ⅲ28）、回程进气孔（配气孔道Ⅴ30和配气孔道Ⅵ31），并在配气内管24的前端部实体部分还开有冲程排气孔道（配气孔道Ⅶ32）；配气内管24和配气外管25之间、配气外管25和活塞11之间均为气密性接触，并可在轴向上自由滑动，以达到对孔配气以推动活塞11冲击钻头的目的；为保证活塞回程进气和冲程排气，在冲击力传递件20上也开有配气通道（配气孔道Ⅳ29）；在活塞11的右侧还设置了活塞11回程排气控制阀15，其上开有排气孔道（阀体排气道16），并配以气缸体10上的回程排气孔道（配气孔道Ⅺ42）和（缸壳排气道17），共同提供活塞11回程排气通道；电磁线圈设置腔39中安装的电磁线圈18提供配气内管24在配气外管25内向右的轴向滑动拉力，电磁线圈18中心的回复弹簧19提供配气内管24在配气外管25内向左的轴向滑动推力，活塞回程排气控制阀15固定在配气内管
24上，与配气内管24同步运动。钻头的回转机构由配气外管25、冲击力传递件20、连接销
23和空心轴步进电机13组成。

[0036] 作业时，针对地下采矿作业中巷道掘进时的迎头多炮孔浅孔凿岩，首先用传统凿岩机在设计部位钻凿预钻孔，其深度应等于或大于自推进凿岩钻孔装置的长度，再将自推进凿岩钻孔装置放置到预钻孔中，接通动力压气、抑尘降温水和电源。整个迎头的一个掘进循环中的全部预钻孔可一次性钻凿完成后，再将多个自推进凿岩钻孔装置置入各预钻孔中同时工作。待自推进凿岩钻孔装置推进到设定深度后，再从钻孔中卸出自推进凿岩钻孔装置前，应先停机，再卸出，其卸出方法为：用一长于钻孔的刚性杆件，一端置入钻孔内顶住自推进凿岩钻孔装置尾部，同时拉紧棘爪2的主拉绳6及分拉绳7，使棘爪2的爪端与钻孔38的孔壁分离，保持拉绳的张紧状态，直至将自推进凿岩钻孔装置卸出。

[0037] 本发明的有益效果是：此装置仅需用传统凿岩机事先钻凿深度与该装置长度相当的预钻孔后，无需传统的孔外机构装置就能在孔内自动推进进行凿岩钻孔，结构简单，成本较低，可在较狭小的工作面上多个装置同时工作，大为减少钻孔作业时间，降低作业人员劳动强度，同时还可大大降低作业噪声。

附图说明

[0038] 图1是本发明外观示意图；

[0039] 图2是本发明轴向剖面示意图；

[0040] 图3是本发明约束器部分剖面示意图；

[0041] 图4、图5、图6、图7是本发明的冲击回转机构部分剖面示意图。

[0042] 图1-7中各标号：1-约束器，2-棘爪，3-棘爪凹槽，4-顶推弹簧，5-顶推弹簧安装孔，6-主拉绳，7-分拉绳，8-主拉绳孔道，9-分拉绳孔道，10-气缸体，11-活塞，12-回程限位环，13-空心轴步进电机，14-联轴器，15-活塞回程排气控制阀，16-阀体排气道，17-缸壳排气道，18-电磁线圈，19-回复弹簧，20-冲击力传递件，21-前端外壳，22-钻头，23-连接销，24-配气内管，25-配气外管，26-配气孔道Ⅰ，27-配气孔道Ⅱ，28-配气孔道Ⅲ，29-配气孔道Ⅳ，30-配气孔道Ⅴ，31-配气孔道Ⅵ，32-配气孔道Ⅶ，33-配气孔道Ⅷ，34-配气孔道Ⅸ，35-电缆通孔，36-电缆，37-抑尘降温水道，38-钻孔，39-电磁线圈设置腔，40-配气孔道Ⅹ，41-空心轴步进电机设置腔，42-配气孔道Ⅺ。

具体实施方式

[0043] 下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。

[0044] 实施例1：如图1-7所示，一种自推进凿岩钻孔装置，包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头22；所述约束器部分包括约束器1、棘爪2、棘爪凹槽3、顶推弹簧4、顶推弹簧安装孔5、主拉绳6、分拉绳7、主拉绳孔道8、分拉绳孔道9；所述冲击回转机构部分包括气缸体10、活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13、联轴器14、活塞回程排气控制阀15、阀体排气道16、缸壳排气道17、电磁线圈18、回复弹簧19、冲击力传递件20、前端外壳21、连接销23、配气内管24、配气外管25、配气孔道Ⅰ26、配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28、配气孔道Ⅳ29、配气孔道Ⅴ30、配气孔道Ⅵ31、配气孔道Ⅶ32、配气孔道Ⅷ33、配气孔道Ⅸ34、电缆通孔35、电缆36、抑尘降温水道37、电磁线圈设置腔39、配气孔道Ⅹ40、空心轴步进电机设置腔41、配气孔道Ⅺ42；

[0045] 所述棘爪2以转动副连接方式设置于约束器1外周上的棘爪凹槽3中；顶推弹簧安装孔5开凿于棘爪凹槽3中，置于顶推弹簧安装孔5中的顶推弹簧4使得棘爪2的爪端部分与钻孔38的孔壁充分接触；分拉绳7一端与棘爪2相连，另一端穿过约束器1中的分拉绳孔道9与位于主拉绳孔道8中的主拉绳6相连用于使棘爪2脱离钻孔38的孔壁；

[0046] 所述气缸体10内从左到右依次设有活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18，活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18均位于中心轴线通孔上，配气内管24和配气外管25置于气缸体10中心轴线上；

[0047] 活塞11与配气外管25以滑动副连接用于保证气密性接触；回程限位环12紧嵌于气缸体10内壁上或与气缸体10加工为一体；空心轴步进电机13通过联轴器14与配气外管25相连；活塞回程排气控制阀15中的孔与配气内管24紧密固定，活塞回程排气控制阀15外周与气缸体10内壁气密性滑动接触，活塞回程排气控制阀15上设置有阀体排气道16，阀体排气道16一端通缸腔，阀体排气道16另一端通设置于缸壳上的缸壳排气道17；电磁线圈18中心设置回复弹簧19，在回复弹簧19回复状态下，置于配气外管25内的配气内管24右端部小部分插入电磁线圈18的左侧用于保证配气内管24能受到电磁线圈18的吸力作用；

[0048] 冲击力传递件20设置于气缸体10左端部用以向连接于其上的钻头传递活塞11的冲击力；

[0049] 配气孔道Ⅰ26位于约束器1内，其右端通到约束器1尾部用于接外部提供的压缩空气，左端通到电磁线圈18的设置腔39中，电磁线圈18中的设置腔39中留有适当空间用于供压缩空气进入来作为所述自推进凿岩钻孔装置的进气通道；

[0050] 开于配气内管24上的配气孔道Ⅱ27和开于配气外管25上的配气孔道Ⅲ28均为径向对穿开孔并在轴线方向为中心对齐以便配气内管24在配气外管25中轴线上相对滑动时可使两对孔道对齐，以构成活塞11冲程的进气通道，配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28在配气内管24上和配气外管25上的位置均处于活塞11的右侧及空心轴步进电机13的左侧的回程限位环12旁；

[0051] 配气孔道Ⅳ29设置于冲击力传递件20右侧大头段中，配气孔道Ⅳ29呈转角形式，一端通气缸体10的腔体，另一端通配气外管25上的配气孔道Ⅴ30作为活塞11的冲程排气通道，也作为活塞11的回程进气通道；

[0052] 配气孔道Ⅴ30和配气孔道Ⅵ31分别位于配气外管25和配气内管24上，配气孔道Ⅴ30 与配气孔道Ⅳ29正对相通固定，配气内管24在配气外管25中作轴线滑动时，实现配气孔道Ⅵ31与配气孔道Ⅴ30的相通和相离，以作为活塞11回程时的进气通道；

[0053] 配气孔道Ⅶ32设置于配气内管24左端部的实心段中，为一T形孔道，其一端通口于配气内管24左端部，并与设置于配气外管25左端部的配气孔道Ⅹ40的右侧相通，另一端通口于配气内管24的实心段侧壁上，随着配气内管24在配气外管25中作轴线方向滑动时，以实现配气内管24的侧壁上的通孔与配气外管25上的配气孔道Ⅴ30相通和相离，以作为活塞11冲程时的排气通道；

[0054] 配气孔道Ⅷ33设置于冲击力传递件20左侧小头段中，其一端通口于左侧端部，与设置于钻头22中的配气孔道Ⅸ34相通，另一端与配气孔道Ⅹ40的左侧相通；

[0055] 所述自推进凿岩钻孔装置内设置有两个连接销23用于保证配气内管24与配气外管25只能作轴线相对滑动而不能作相对绕轴转动，连接销23与冲击力传递件20以螺纹固定连接用于将冲击力传递件20、配气外管25及配气内管24串接，配气内管24在其上作轴向滑动，配气外管25与冲击力传递件20紧密接触固定；

[0056] 约束器部分的约束器1与冲击回转机构部分的气缸体10及气缸体10与前端外壳21均可为螺纹连接；

[0057] 电缆36通过设置于约束器1的电缆通孔35用于为电磁线圈18和空心轴步进电机13提供电源。

[0058] 实施例2：如图1-7所示，一种自推进凿岩钻孔装置，包括约束器部分、冲击回转机构部分、钻头22；所述约束器部分包括约束器1、棘爪2、棘爪凹槽3、顶推弹簧4、顶推弹簧安装孔5、主拉绳6、分拉绳7、主拉绳孔道8、分拉绳孔道9；所述冲击回转机构部分包括气缸体10、活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13、联轴器14、活塞回程排气控制阀15、阀体排气道16、缸壳排气道17、电磁线圈18、回复弹簧19、冲击力传递件20、前端外壳21、连接销23、配气内管24、配气外管25、配气孔道Ⅰ26、配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28、配气孔道Ⅳ29、配气孔道Ⅴ30、配气孔道Ⅵ31、配气孔道Ⅶ32、配气孔道Ⅷ33、配气孔道Ⅸ34、电缆通孔35、电缆36、抑尘降温水道37、电磁线圈设置腔39、配气孔道Ⅹ40、空心轴步进电机设置腔41、配气孔道Ⅺ42；

[0059] 所述棘爪2以转动副连接方式设置于约束器1外周上的棘爪凹槽3中；顶推弹簧安装孔5开凿于棘爪凹槽3中，置于顶推弹簧安装孔5中的顶推弹簧4使得棘爪2的爪端部分与钻孔38的孔壁充分接触；分拉绳7一端与棘爪2相连，另一端穿过约束器1中的分拉绳孔道9与位于主拉绳孔道8中的主拉绳6相连用于使棘爪2脱离钻孔38的孔壁；

[0060] 所述气缸体10内从左到右依次设有活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18，活塞11、回程限位环12、空心轴步进电机13，活塞回程排气控制阀15、电磁线圈18均位于中心轴线通孔上，配气内管24和配气外管25置于气缸体10中心轴线上；

[0061] 活塞11与配气外管25以滑动副连接用于保证气密性接触；回程限位环12紧嵌于气缸体10内壁上或与气缸体10加工为一体；空心轴步进电机13通过联轴器14与配气外管25相连；活塞回程排气控制阀15中的孔与配气内管24紧密固定，活塞回程排气控制阀15外周与气缸体10内壁气密性滑动接触，活塞回程排气控制阀15上设置有阀体排气道16，阀体排气道16一端通缸腔，阀体排气道16另一端通设置于缸壳上的缸壳排气道17；电磁线圈18中心设置回复弹簧19，在回复弹簧19回复状态下，置于配气外管25内的配气内管24右端部小部分插入电磁线圈18的左侧用于保证配气内管24能受到电磁线圈18的吸力作用；

[0062] 冲击力传递件20设置于气缸体10左端部用以向连接于其上的钻头传递活塞11的冲击力；

[0063] 配气孔道Ⅰ26位于约束器1内，其右端通到约束器1尾部用于接外部提供的压缩空气，左端通到电磁线圈18的设置腔39中，电磁线圈18中的设置腔39中留有适当空间用于供压缩空气进入来作为所述自推进凿岩钻孔装置的进气通道；

[0064] 开于配气内管24上的配气孔道Ⅱ27和开于配气外管25上的配气孔道Ⅲ28均为径向对穿开孔并在轴线方向为中心对齐以便配气内管24在配气外管25中轴线上相对滑动时可使两对孔道对齐，以构成活塞11冲程的进气通道，配气孔道Ⅱ27、配气孔道Ⅲ28在配气内管24上和配气外管25上的位置均处于活塞11的右侧及空心轴步进电机13的左侧的回程限位环12旁；

[0065] 配气孔道Ⅳ29设置于冲击力传递件20右侧大头段中，配气孔道Ⅳ29呈转角形式，一端通气缸体10的腔体，另一端通配气外管25上的配气孔道Ⅴ30作为活塞11的冲程排气通道，也作为活塞11的回程进气通道；

[0066] 配气孔道Ⅴ30和配气孔道Ⅵ31分别位于配气外管25和配气内管24上，配气孔道Ⅴ30 与配气孔道Ⅳ29正对相通固定，配气内管24在配气外管25中作轴线滑动时，实现配气孔道Ⅵ31与配气孔道Ⅴ30的相通和相离，以作为活塞11回程时的进气通道；

[0067] 配气孔道Ⅶ32设置于配气内管24左端部的实心段中，为一T形孔道，其一端通口于配气内管24左端部，并与设置于配气外管25左端部的配气孔道Ⅹ40的右侧相通，另一端通口于配气内管24的实心段侧壁上，随着配气内管24在配气外管25中作轴线方向滑动时，以实现配气内管24的侧壁上的通孔与配气外管25上的配气孔道Ⅴ30相通和相离，以作为活塞11冲程时的排气通道；

[0068] 配气孔道Ⅷ33设置于冲击力传递件20左侧小头段中，其一端通口于左侧端部，与设置于钻头22中的配气孔道Ⅸ34相通，另一端与配气孔道Ⅹ40的左侧相通；

[0069] 所述自推进凿岩钻孔装置内设置有两个连接销23用于保证配气内管24与配气外管25只能作轴线相对滑动而不能作相对绕轴转动，连接销23与冲击力传递件20以螺纹固定连接用于将冲击力传递件20、配气外管25及配气内管24串接，配气内管24在其上作轴向滑动，配气外管25与冲击力传递件20紧密接触固定；

[0070] 约束器部分的约束器1与冲击回转机构部分的气缸体10及气缸体10与前端外壳21均可为螺纹连接；

[0071] 电缆36通过设置于约束器1的电缆通孔35用于为电磁线圈18和空心轴步进电机13提供电源。

[0072] 所述自推进凿岩钻孔装置的壳体内装有抑尘降温水道37用于避免钻凿干孔，抑尘降温水道37从约束器部分尾部右侧一直贯穿到冲击回转机构部分的前端外壳21处。

[0073] 所述配气内管24材料为铁磁性材料。

[0074] 上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。