權(quán)利要求書： 1.一種頂升式反井鉆機，其特征是：包括鉆頭系統(tǒng)、支撐環(huán)（4）和頂推油缸（15）；

鉆頭系統(tǒng)包括鉆頭（1），鉆頭（1）由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，鉆頭系統(tǒng)還設有用于糾偏的糾偏裝置；

支撐環(huán)（4），支撐環(huán)（4）與鉆頭系統(tǒng)連接，支撐環(huán)（4）設有可增減的頂升節(jié)鋼管（9），用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)（4）的長度；在支撐環(huán)（4）的尾部設有多節(jié)可拆卸的頂升節(jié)鋼管（9）；

頂推油缸（15）與支撐環(huán)（4）連接，頂推油缸（15）用于頂推支撐環(huán)（4）的頂升節(jié)鋼管（9）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭（1）與支撐環(huán)（4）之間密封連接，鉆頭（1）尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達（23）固定連接，液壓馬達（23）與支撐環(huán)（4）固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭（1）與支撐環(huán)（4）之間滑動密封連接，鉆頭（1）尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達（23）以可傳遞扭矩且相對滑動的方式連接；

在支撐環(huán)（4）上設有內(nèi)支座（5），在鉆頭（1）與內(nèi)支座（5）之間設有進給油缸（11），進給油缸（11）與鉆頭（1）之間設有推力軸承（10），進給油缸（11）的進給方向為鉆頭（1）的軸向。

4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是糾偏裝置的結(jié)構(gòu)為：~

在支撐環(huán)（4）設有至少3個糾偏油缸（12），糾偏油缸（12）一端穿過支撐環(huán)（4）的外壁，糾偏油缸（12）另一端通過軸承（13）與鉆頭（1）的尾部管體連接，糾偏油缸（12）的運動方向為鉆頭（1）的徑向，各個糾偏油缸（12）沿圓周布置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在支撐環(huán)（4）的內(nèi)壁設有傾角傳感器（26），用于反饋支撐環(huán)（4）的傾角。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在鉆頭（1）中間設有集渣斗（2）和溜渣通道（6），溜渣通道（6）與支撐環(huán)（4）的內(nèi)腔連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在支撐環(huán)（4）內(nèi)還設有泵站（7），用于為各個液壓缸和驅(qū)動裝置提供液壓油。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在頂推油缸（15）的底部設有球頭（16），球頭（16）與球座（17）活動連接，球座（17）與底座（18）固定連接；

在頂推油缸（15）的一側(cè)設有傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)，傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)包括與頂推油缸（15）或支撐環(huán)（4）連接的傾角調(diào)節(jié)座（19），還包括與傾角調(diào)節(jié)座（19）連接的傾角調(diào)節(jié)桿（20），傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)（4）的傾角。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在頂升節(jié)鋼管（9）的外壁設有多個突起的鍵（24），鍵（24）用于防止頂升節(jié)鋼管（9）轉(zhuǎn)動。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種頂升式反井鉆機，其特征是：在鉆井孔口的位置還固設有鎖口裝置（8），鎖口裝置（8）用于鎖定支撐環(huán)（4）。

說明書： 頂升式反井鉆機技術(shù)領域[0001] 本實用新型涉及隧洞斜井施工領域，特別是一種頂升式反井鉆機。背景技術(shù)[0002] 水電工程發(fā)電引水洞，一些長距離交通隧洞的通風洞設計均為斜井結(jié)構(gòu)。特別是抽水蓄能電站都是選擇在高差較大的山區(qū)，為縮短輸水管洞的長度，一般都是設置大傾角的地下輸水隧洞。對于大傾角的長輸水隧洞，行業(yè)內(nèi)一般都是在斜洞的上下臺階處設置施工平洞，再采用反鉆機從上平洞往下正向鉆設一個小導孔，小導孔鉆進過程中采用泥漿排渣，目前的反井鉆機一般鉆孔深度為300 400m。導孔形成后利用其穿設鉆桿，在下平洞安~裝鉆頭進行反拉擴孔，形成溜渣斜井。反井鉆機在導孔鉆進中由于巖層構(gòu)造及鉆桿直徑較小容易偏離超出斜洞范圍。為避免上述問題，現(xiàn)行業(yè)內(nèi)對長斜洞基本上是采取將隧洞分成若干個臺階，每段長度控制在300?400米左右，然后在各臺階上打設平洞，逐段進行斜井施工，這增加了大量的臨時工程量。由于每段斜洞長度不大，考慮經(jīng)濟因素現(xiàn)階段長斜洞擴挖都是采用人工鉆爆的方法，作業(yè)環(huán)境惡劣，安全隱患大，效率不高。中國專利文獻一種隧道斜井施工系統(tǒng)及施工方法?CN112412478A記載了以斜井TBM進行施工的方案，但是該方案設備結(jié)構(gòu)較為復雜，實施成本較高。

實用新型內(nèi)容

[0003] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種頂升式反井鉆機及方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中反拉式反井鉆機先導孔容易偏離的問題，且結(jié)構(gòu)簡單，控制難度較低。優(yōu)選的方案中，能夠方便的監(jiān)測反井鉆機是否偏離，并能夠在線糾偏，確保斜井掘進長度不受施工偏離的影響。[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種頂升式反井鉆機，包括鉆頭系統(tǒng)、支撐環(huán)和頂升油缸；[0005] 鉆頭系統(tǒng)包括鉆頭，鉆頭由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，鉆頭系統(tǒng)還設有用于糾偏的糾偏裝置；[0006] 支撐環(huán)，支撐環(huán)與鉆頭系統(tǒng)連接，支撐環(huán)設有可增減的頂升節(jié)鋼管，用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)的長度；在支撐環(huán)的尾部設有多節(jié)可拆卸的頂升節(jié)鋼管；[0007] 頂推油缸與支撐環(huán)連接，頂推油缸用于頂推支撐環(huán)的頂升節(jié)鋼管。[0008] 優(yōu)選的方案中，鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭與支撐環(huán)之間密封連接，鉆頭尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達固定連接，液壓馬達與支撐環(huán)固定連接。[0009] 優(yōu)選的方案中，鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭與支撐環(huán)之間滑動密封連接，鉆頭尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達以可傳遞扭矩且相對滑動的方式連接；[0010] 在支撐環(huán)上設有內(nèi)支座，在鉆頭與內(nèi)支座之間設有進給油缸，進給油缸與鉆頭之間設有推力軸承，進給油缸的進給方向為鉆頭的軸向。[0011] 優(yōu)選的方案中，糾偏裝置的結(jié)構(gòu)為：在支撐環(huán)設有至少3個糾偏油缸，糾偏油缸一端穿過支撐環(huán)的外壁，糾偏油缸另一端通過軸承與鉆頭的尾部管體連接，糾偏油缸的運動方向為鉆頭的徑向，各個糾偏油缸沿圓周布置。[0012] 優(yōu)選的方案中，在支撐環(huán)的內(nèi)壁設有傾角傳感器，用于反饋支撐環(huán)的傾角。[0013] 優(yōu)選的方案中，在鉆頭中間設有集渣斗和溜渣通道，溜渣通道與支撐環(huán)的內(nèi)腔連通。[0014] 優(yōu)選的方案中，在支撐環(huán)內(nèi)還設有泵站，用于為各個液壓缸和驅(qū)動裝置提供液壓油。[0015] 優(yōu)選的方案中，在頂推油缸的底部設有球頭，球頭與球座活動連接，球座與底座固定連接；[0016] 在頂推油缸的一側(cè)設有傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)，傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)包括與頂推油缸或支撐環(huán)連接的傾角調(diào)節(jié)座，還包括與傾角調(diào)節(jié)座連接的傾角調(diào)節(jié)桿，傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)的傾角。[0017] 優(yōu)選的方案中，在頂升節(jié)鋼管的外壁設有多個突起的鍵，鍵用于防止頂升節(jié)鋼管轉(zhuǎn)動。[0018] 優(yōu)選的方案中，在鉆井孔口的位置還固設有鎖口裝置，鎖口裝置用于鎖定支撐環(huán)。[0019] 本實用新型提供了一種頂升式反井鉆機，通過采用從底部連續(xù)頂升的方式，配合鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)操作人員在井外通過信號及電源控制液壓泵站實現(xiàn)鉆進。鉆進產(chǎn)生的石渣能夠通過集渣斗、溜渣通道和支撐環(huán)排出，完成一個頂升進尺后，通過添加新的頂升節(jié)鋼管，即可持續(xù)進行頂升，通過循環(huán)作業(yè)，實現(xiàn)不斷向上鉆進。設置的糾偏油缸配合傾角傳感器能夠?qū)崟r糾正鉆進偏斜。糾偏油缸還用于提供反向扭矩。附圖說明[0020] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：[0021] 圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)的剖視示意圖。[0022] 圖2為本實用新型斜向頂升鉆進時的剖視示意圖。[0023] 圖3為本實用新型的頂升節(jié)鋼管的主視圖。[0024] 圖4為本實用新型的頂升節(jié)鋼管的俯視圖。[0025] 圖5為圖1的A?A剖視示意圖。[0026] 圖6為圖1的B?B剖視示意圖。[0027] 圖7為鉆頭系統(tǒng)的局部放大示意圖。[0028] 圖中：鉆頭1，集渣斗2，密封件3，支撐環(huán)4，內(nèi)支座5，溜渣通道6，泵站7，鎖口裝置8，頂升節(jié)鋼管9，推力軸承10，進給油缸11，糾偏油缸12，軸承13，過渡節(jié)鋼管14，頂推油缸15，球頭16，球座17，底座18，傾角調(diào)節(jié)座19，傾角調(diào)節(jié)桿20，工作站21，鉆渣22，液壓馬達23，鍵24，鎖緊座25，傾角傳感器26。

具體實施方式[0029] 如圖1 2中，一種頂升式反井鉆機，包括鉆頭系統(tǒng)、支撐環(huán)4和頂升油缸15；~

[0030] 鉆頭系統(tǒng)包括鉆頭1，鉆頭1由驅(qū)動裝置驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，鉆頭系統(tǒng)還設有用于糾偏的糾偏裝置；鉆頭1上設有中空的通道，其中靠近鉆頭1頂部的位置構(gòu)成漏斗狀的集渣斗2，遠離鉆頭1頂部的位置為縮徑的中空管體結(jié)構(gòu)，中空管體結(jié)構(gòu)構(gòu)成溜渣通道6。優(yōu)選的，鉆頭結(jié)構(gòu)為紡錘形，其前部布置有滾刀鉆頭，下部為“漏斗型”結(jié)構(gòu)，鉆進切削的石渣通過“漏斗”中部大直徑空心鉆桿排出。[0031] 支撐環(huán)4，支撐環(huán)4與鉆頭系統(tǒng)連接，支撐環(huán)4設有可增減的頂升節(jié)鋼管9，用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)4的長度；頂升節(jié)鋼管9與支撐環(huán)4之間通過法蘭和螺栓連接。鉆頭1的外徑大于支撐環(huán)4的外徑。優(yōu)選的，鉆頭1的外徑大于支撐環(huán)4的連接法蘭外徑約2CM 4CM。~

[0032] 頂推油缸15用于頂推支撐環(huán)4，并將頂推力傳遞到鉆頭系統(tǒng)。[0033] 優(yōu)選的方案如圖1、7中，鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭1與支撐環(huán)4之間密封連接，鉆頭1尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達23固定連接，液壓馬達23與支撐環(huán)4固定連接。[0034] 進一步優(yōu)選的方案如圖1、7中，鉆頭系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為：鉆頭1與支撐環(huán)4之間滑動密封連接，在連接的位置設有密封件3，以避免鉆屑進入到支撐環(huán)4內(nèi)，鉆頭1尾部設有縮徑的管體，管體與液壓馬達23以可傳遞扭矩且相對滑動的方式連接；例如鉆頭1尾部的管體通過花鍵結(jié)構(gòu)與液壓馬達23滑動連接，液壓馬達23為穿心馬達。[0035] 在支撐環(huán)4上設有內(nèi)支座5，在鉆頭1與內(nèi)支座5之間設有進給油缸11，進給油缸11與鉆頭1之間設有推力軸承10，進給油缸11的進給方向為鉆頭1的軸向。通過進給油缸11的活塞桿伸出，驅(qū)動鉆頭1沿著軸向進給，所述的進給油缸11為穿心油缸，鉆頭1尾部的中空管體穿過進給油缸11后再與液壓馬達23連接。[0036] 優(yōu)選的，鉆頭1的直徑大于1m，支撐環(huán)4、頂升節(jié)鋼管9和過渡節(jié)鋼管14的內(nèi)徑不小于90cm。以滿足人員進入測量及檢修需要。[0037] 優(yōu)選的方案如圖1、7中，糾偏裝置的結(jié)構(gòu)為：在支撐環(huán)4設有至少3個糾偏油缸12，本例中的糾偏油缸12為4個，糾偏油缸12一端穿過支撐環(huán)4的外壁，糾偏油缸12另一端通過軸承13與鉆頭1的尾部管體連接，由此結(jié)構(gòu)，鉆頭1的轉(zhuǎn)動不會影響到糾偏油缸12，糾偏油缸12的推力則能夠通過軸承13傳遞到鉆頭1的尾部管體，以便于實現(xiàn)糾偏操作。糾偏油缸12的運動方向為鉆頭1的徑向，各個糾偏油缸12沿圓周布置。內(nèi)支座5一直包覆在糾偏油缸12的周圍，以用于固定糾偏油缸12的缸體。當糾偏油缸12伸出與孔壁接觸時，也能夠?qū)⒅苇h(huán)4固定在井孔內(nèi)，避免反井鉆機滑落，也用于承受扭矩。

[0038] 優(yōu)選的方案如圖1中，在支撐環(huán)4的內(nèi)壁設有傾角傳感器26，用于反饋支撐環(huán)4的傾角。本例中的傾角傳感器26優(yōu)選采用陀螺儀，由此獲得三個向量的角度偏移，進一步優(yōu)選的，傾角傳感器26采用陀螺儀和磁慣導傳感器的組合，經(jīng)過聯(lián)合解算，獲得角度和位移偏移參數(shù)，以指導鉆進和糾偏操作。由于本實用新型的反井鉆機一直處于運動工況下，采用加速度傳感器很難獲得較為準確的檢測數(shù)據(jù)，因此，不采用加速度傳感器。進一步優(yōu)選的，在糾偏油缸12設有行程傳感器，由此結(jié)構(gòu)，以便于根據(jù)傾角傳感器26的檢測參數(shù)控制糾偏油缸12的活塞桿行程。優(yōu)選的，糾偏油缸12設有行程傳感器采用磁致伸縮行程傳感器。

[0039] 優(yōu)選的方案如圖1、2中，在鉆頭1中間設有集渣斗2和溜渣通道6，溜渣通道6與支撐環(huán)4的內(nèi)腔連通；優(yōu)選的，在支撐環(huán)4的尾部，頂推油缸15通過過渡節(jié)鋼管14與支撐環(huán)4連接，此處的支撐環(huán)4包括頂升節(jié)鋼管9，頂推油缸15為穿心油缸。支撐環(huán)4、過渡節(jié)鋼管14和頂推油缸15的中空部分都構(gòu)成溜渣通道6。[0040] 在支撐環(huán)4內(nèi)還設有泵站7，用于為各個液壓缸和驅(qū)動裝置提供液壓油。[0041] 優(yōu)選的方案如圖1、2中，在支撐環(huán)4的尾部設有多節(jié)可拆卸的頂升節(jié)鋼管9。[0042] 優(yōu)選的方案如圖1、2中，頂推油缸15與支撐環(huán)4連接；優(yōu)選的，頂推油缸15通過過渡節(jié)鋼管14與支撐環(huán)4底部的頂升節(jié)鋼管9連接。[0043] 在頂推油缸15的底部設有球頭16，球頭16與球座17活動連接，球座17與底座18固定連接；優(yōu)選的，球頭16、球座17和底座18都留有中空通道，從而便于排出鉆渣22。[0044] 在頂推油缸15的一側(cè)設有傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)，傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)包括與頂推油缸15或支撐環(huán)4連接的傾角調(diào)節(jié)座19，還包括與傾角調(diào)節(jié)座19連接的傾角調(diào)節(jié)桿20，傾角調(diào)節(jié)機構(gòu)用于調(diào)節(jié)支撐環(huán)4的傾角。優(yōu)選的，傾角調(diào)節(jié)座19的結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒎淳@機的軸線與水平線的夾角控制在不小于50°。[0045] 優(yōu)選的方案如圖3、4中，在頂升節(jié)鋼管9的外壁設有多個突起的鍵24，所述的鍵24沿著頂升節(jié)鋼管9的軸向布置，多個突起的鍵24沿著圓周設置，鍵24用于防止頂升節(jié)鋼管9轉(zhuǎn)動。優(yōu)選的鍵24采用槽鋼，以作為鉆機的供水、供風、供電管槽，同時也是鉆進過程中作為與井孔口鎖口裝置8的咬合抗扭鍵。[0046] 如圖1、2中，在孔口的位置還固設有鎖口裝置8，鎖口裝置8用于鎖定支撐環(huán)4。鎖口裝置8被澆筑固定在井孔孔口的位置。鎖口裝置8為可松開和鎖緊的抱箍結(jié)構(gòu)，用于將支撐環(huán)4上的頂升節(jié)鋼管9抱緊。[0047] 實施例2：[0048] 一種采用上述的頂升式反井鉆機的施工方法，包括以下步驟：[0049] 施工前，先將下平洞施工到斜井連接處。在平洞頂部與斜井的軸線交匯處開挖一個滿足鉆孔始發(fā)要求的短導井。[0050] S1、如圖1、2中，布置鉆頭系統(tǒng)、支撐環(huán)4和頂推油缸15；在導井孔口安裝好鎖口裝置8并進行澆筑固定。在平洞底板與斜井的交匯處施工底座18，底座18頂部設開口，在開口位置安裝球座17、球頭16和頂推油缸15，在頂推油缸15上依次安裝過渡節(jié)鋼管、包括頂升節(jié)鋼管9的支撐環(huán)4、鉆頭系統(tǒng)等。[0051] S2、啟動頂推油缸15和反井鉆機進行鉆進，直到完成一個頂升行程。驅(qū)動裝置即液壓馬達23驅(qū)動鉆頭1旋轉(zhuǎn)，進給油缸11進給鉆進，鉆渣從集渣斗2、支撐環(huán)4排出；[0052] S3、鉆進一個進尺，進給油缸11縮回，頂推油缸15繼續(xù)頂升，就位后利用鎖口裝置8和/或糾偏油缸12將支撐環(huán)4鎖定；[0053] S4、頂推油缸15縮回，在支撐環(huán)4尾部安裝新的頂升節(jié)鋼管9，然后頂推油缸15繼續(xù)頂升；[0054] S5、重復步驟S2 S5，完成井孔施工。~

[0055] 優(yōu)選的方案中，在鉆進過程中，定期檢測反井鉆機的鉆進軸線，如果與預設軸線偏斜，控制相應的糾偏油缸12伸出，頂推孔井壁，實現(xiàn)糾偏。優(yōu)選的，根據(jù)傾角傳感器26的反饋參數(shù)，在線控制各個糾偏油缸12的活塞桿伸出距離。實現(xiàn)自動糾偏控制。[0056] 上述的實施例僅為本實用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應視為對于本實用新型的限制，本申請中的實施例及實施例中的特征在不沖突的情況下，可以相互任意組合。本實用新型的保護范圍應以權(quán)利要求記載的技術(shù)方案，包括權(quán)利要求記載的技術(shù)方案中技術(shù)特征的等同替換方案為保護范圍。即在此范圍內(nèi)的等同替換改進，也在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。