CN102364048B

CN102364048B - 综合机械化岩巷掘进机

Info

Publication number: CN102364048B
Application number: CN201110307016.3A
Authority: CN
Inventors: 马晓山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2031-10-11
Also published as: CN102364048A

Abstract

本发明提供的综合机械化岩巷掘进机，包括履带行走部分、皮带运输机部分、安装在履带行走部分上的机身、顶帮锚杆锚索钻机、操作台、及液压与控制系统；其特点是还包括至少一个切削装置，上下摆动推动装置、临时支护与前固定装置、及后固定装置；所述的切削装置装在上下摆动推动装置上并安装在机身前部，临时支护与前固定装置安装与机身前部两侧，顶帮锚杆锚索钻机机身前部中间，操作台、及液压与控制系统安装机身上，后固定装置安装在机身后下方。它进一步提高机械化施工水平，减小施工人员劳动强度和施工人员，改善现场作业环境，减少职业病的发生，提高安全和作业效率，可适应于各种大、中和小型矿井下的岩巷施工。

Description

综合机械化岩巷掘进机

技术领域

本发明属于煤矿井下开拓设备技术领域，特别是适用于大、中、小型煤矿井下岩巷综合机械化开拓作业的综合机械化岩巷掘进机。

背景技术

在煤矿井下开拓设备技术领域，各类矿井的岩巷掘进传统工艺主要方式为炮掘，支护方式均为锚杆、锚索、托梁、锚网组合支护。炮掘均为气腿式风钻打眼、装药、放炮；放炮落下的矸石，先人工破碎再采用耙岩机运出工作面；工作面矸石清理完毕后，使用单体风钻进行锚杆锚索支护。这种放炮岩巷掘进施工方法存在以下问题：

1、巷道掘进断面小：掘进断面一般在15m2左右，巷道高度超过2m时，必须搭脚手架才能进行顶帮锚杆锚索施工。

2、非机械化作业，炮眼施工、矸石破碎均为人工作业，支护巷道的顶锚杆锚索施工仍为单体风钻作业，而帮锚杆锚索施工采用手持式风钻作业，打眼的推力来源于人的臂膀和手臂，职工劳动强度大。由于帮锚杆锚索施工主要依靠人力，帮锚杆锚索的施工质量不能从根本上得到保证。

3、施工速度慢。施工断面超过2m时搭建和拆除脚手架需要大量的时间；矸石宽度超过去时300mm就必须人工破碎，否则会破坏主运系统，所以要花费大量的时间去破碎。循环进度低，均在2m以内。

4、效率低：由于打眼、破碎矸石、锚杆锚索支护均为人工作业，施工人员多，造成作业效率低。

5、安全系数低：施工人员在高空交错作业，作业安全环境差。打眼、破碎矸石、锚杆锚索支护均在空顶下作业，存在着安全隐患。

6、作业环境差：放炮后的炮烟及喷浆时粉尘都容易引起施工人员的肺部疾病，影响作业人员的健康。

为此，在行业内许多科技人员不断为提高技术水平，为改善施工条件和施工工艺而努力，如中国专利申请号200820077065.6公开了一种“岩巷掘进与支护施工钻机”包括履带行走部分与皮带运输部分、一台临时支护及耙岩破岩部分、两台可升降与摆动的顶帮锚杆锚索钻机部分，液压与操作系统。该设备在操作平台上面有三个用于固定油缸的基座，其中两个基座用于固定顶帮锚杆锚索钻机部分，一个基座用于固定临时支护及耙岩破岩部分。临时支护及耙岩破岩部分的基座在操作平台的中间，而所述的两台可升降与摆动的顶帮锚杆锚索钻机部分的基座在操作平台的两侧。它虽为实现大中小型煤矿岩巷掘进炮眼施工、顶帮锚杆锚索施工、破岩耙岩、碎岩运输、临时支护机械化成套的技术装备，为大中小型煤矿实现安全生产创造了最基本的条件，但是，由于施工工艺为：打眼---警戒---装药---连线---放炮---破岩---耙岩运岩---清理岩石---临时支护---顶帮锚杆锚索支护---喷浆。依然不能摆脱打眼放炮破岩的传统工艺，仍不能解决工艺复杂、掘进进度慢的岩巷掘进难题。

发明内容

本发明的目的就是解决上述煤矿井下岩巷掘进施工存在的问题，进一步提高机械化施工水平，提供一种减小劳动强度和减少施工人员，改善现场作业环境，减少职业病的发生，提高安全和作业效率的综合机械化岩巷掘进机。

为了实现上述目的本发明的技术方案是：

综合机械化岩巷掘进机，包括履带行走部分、皮带运输机部分、安装在履带行走部分上的机身、顶帮锚杆锚索钻机、操作台、液压与控制系统、至少一个切削装置，上下摆动推动装置、临时支护与顶底板支撑装置、后稳定装置；所述的皮带运输部分是由耙爪、皮带运输机构成，其耙爪装在所述的履带行走部分的前方及铲板之上；皮带运输机安装在铲板的后方与履带行走部的中间；所述的操作台、液压与操作系统装在机身的上方；所述的切削装置装在上下摆动推动装置上并安装在机身前部；所述的临时支护与顶底板支撑装置安装与机身前部两侧；所述的顶帮锚杆锚索钻机机身前部中间，所述的操作台、液压与控制系统安装在机身上；所述的后稳定装置安装在机身后下方；其特征是：

所述的切削刀盘装置包括切削刀与切削刀转动装置；所述的切削刀转动装置包括转动盘、转动轴、轴承、轴承压盖、密封环、轴承套、挡环、连接装置、液压马达、外套筒与耐磨套；所述的转动盘装在转动轴前部，转动轴装上轴承并安装在轴承套中，由轴承压盖将轴承压紧固定；其转动轴由连接装置与液压马达相联，连接装置与轴承套用螺栓固定连接；所述的轴承套用螺栓与外套筒固定连接；所述的耐磨套装在外套筒外；所述的密封环装在轴承压盖与转动轴之间，以及装在轴承套内的挡环与转动轴之间；转动盘上安装切削刀。

所述的临时支护与顶底板支撑装置包括顶板支撑臂、临时支护托板、支撑油缸底板支撑臂与钉板；所述的顶板支撑臂与底板支撑臂用销轴分别铰接在机身的固定座上，支撑油缸用销轴装于底板支撑臂中部，并与顶板支撑臂中前部用销轴铰接；所述的临时支护板用销轴铰接在顶板支撑臂顶上。

所述的后稳定装置包括后支撑臂、后支撑油缸；所述的后支撑臂铰接在机身后下方，所述的后支撑油缸分别在机身后下方及后支撑臂上铰接。

所述的切削刀包括切削盘、锥形滚刀、锥形滚刀轴、滚刀轴承与滚刀轴座；所述的切削盘上装滚刀轴座，锥形滚刀中锥形滚刀轴与滚刀轴承，滚刀轴装滚刀轴座中。

所述的切削刀成组使用，每组切削刀的锥形滚刀共有四个，其中：所述的四个锥形滚刀中有一个单滚刀轴座尖锥形滚刀，有一个单滚刀轴座台锥形滚刀，以及两个双滚刀轴座台锥形滚刀；所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀装在第一切割面上；单滚刀轴座台锥形滚刀在第二切割面上；两个双滚刀轴座台锥形滚刀分别装在在第三或第四切割面上，并且所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀与单滚刀轴座台锥形滚刀在切削盘上对称布置，而两个双滚刀轴座台锥形滚刀在在切削盘上也同样对称布置。

所述的上下摆动推动装置包括伸缩切削臂、固定切削臂、推动油缸、上下摆动油缸与机身前的固定铰接座；所述的伸缩切削臂插装在固定切削臂中；所述的推动油缸安装在伸缩切削臂与固定切削臂中间；所述的上下摆动油缸分别用销轴铰接在固定切削臂前部与机身前的固定铰接座上。

所述的顶帮锚杆锚索钻机包括液压钻机、转动臂、转轴与转动液压马达、转座、液压升降立柱、滑动座、滑轨、移动油缸与移动油缸座；所述的液压钻机装于转动臂之上，转动臂与转座中装转轴与转动液压马达；所述的转座装在液压升降立柱上，在液压升降立柱下装滑动座，滑动座装于滑轨中；所述的移动油缸装于液压升降立柱与移动油缸座之间。

本发明与现有技术相比较，具有显著的有益效果是：

1、采用综合机械化岩巷掘进机的岩巷掘进工艺，改变原始的放炮破岩，为机械破岩简化了施工工序，生产的安全性得到极大的提升。

2、极大地提高了岩巷开拓工作面的机械化水平。

3、极大地提高了岩巷的单进水平，是岩巷炮掘水平的3倍以上；

4、解决了普氏硬度大于8以上岩巷机械化掘进的难题和国内空白。

5、具有可靠的超前支护，能够有效地控制顶板，防止各类顶板事故的发生，实现了安全生产。

6、环保效应明显：采用综合机械化岩巷掘进机切削刀盘钻机切削岩体，有效地减少了粉尘的产生，采用液压锚杆锚索钻车打眼、支护时，工人可避免在有粉尘和淋水危害的恶劣条件下作业，有效的改善了工人作业环境，减少职工矽肺病和风湿病的发生。

总之，本发明为煤矿井下岩巷掘进提供的综合机械化施工设备，使岩巷机械化施工程度达99%，适应于各种大、中和小型煤矿井下的岩巷机械化作业及施工。

附图说明

图1是本发明综合机械化岩巷掘进机的主视图。

图2是本发明综合机械化岩巷掘进机的俯视图。

图3是切削刀盘装置和上下摆动推动装置的主视图。

图4是切削刀盘装置和上下摆动推动装置的俯视图。

图5是切削刀的主视图。

图6是图5的俯视图。

图7是图5的侧剖视图。

图8是临时支护与顶底板支撑装置的结构图。

图9是后稳定装置的结构图。

图10是顶帮锚杆锚索钻机的主视图。

图11是顶帮锚杆锚索钻机的俯视图。

图12是本发明岩巷掘进施工对岩体切削过程图。

图13是对拱形巷道岩巷掘进施工工艺对岩体切削过程的截面图。

图14是对矩形巷道岩巷掘进施工工艺对岩体切削过程的截面图。

图15是本发明岩巷掘进施工工艺对岩体从左开始切削过程的截面图。

图16是本发明岩巷掘进施工工艺对岩体从右开始切削过程的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图进行本实用新型的具体实施方式详细说明：

一、本发明综合机械化岩巷掘进机

如图1和图2所示，本发明使用的综合机械化岩巷掘进机，它是以综合机械化岩巷掘进机前部装三个切削装置的机型（为本发明的实施例的机型）。

该综合机械化岩巷掘进机，包括履带行走部分1、皮带运输机部分2、安装在履带行走部分上的机身3、可升降与摆动的顶帮锚杆锚索钻机4、操作台5、及液压与控制系统6；三个切削装置7、上下摆动推动装置8、临时支护与顶底板支撑装置9、后稳定装置10；所述的三个切削装置与上下摆动装置“一”字排开地安装在机身前部；所述的皮带运输部分是由耙爪、皮带运输机构成，其耙爪装在所述的履带行走部分的前方及铲板之上；皮带运输机安装在铲板的后方与履带行走部的中间；所述的临时支护与顶底板支撑装置安装与机身前部两侧；所述的顶帮锚杆锚索钻机机身前部中间，所述的操作台、及液压与控制系统安装机身上；所述的后稳定装置安装在机身后下方。其中：

1、切削装置

如图3和图4所示，切削装置包括切削刀7-1与切削盘转动装置7-2；所述的切削盘转动装置包括转动盘7-2-1、转动轴7-2-2、轴承7-2-3、轴承压盖（7-2-4）、密封环7-2-5、轴承套7-2-6、挡环7-2-7、连接装置7-2-8、液压马达7-2-9、外套筒7-2-10与耐磨套7-2-11；所述的转动盘装在转动轴前部，转动轴装上轴承并安装在轴承套中，由轴承压盖将轴承压紧固定；其转动轴由连接装置与液压马达相联，连接装置与轴承套用螺栓固定连接；所述的轴承套用螺栓与外套筒固定连接；所述的耐磨套装在外套筒外；所述的密封环装在轴承压盖与转动轴之间，以及装在轴承套内的挡环与转动轴之间；转动盘上安装切削刀。所述的外套筒与上下摆动推动装置连接，转动盘上安装切削刀。

上下摆动推动装置包括伸缩切削臂8-1、固定切削臂8-2、推动油缸8-3、上下摆动油缸8-4与机身前的固定铰接座8-5；所述的伸缩切削臂插装在固定切削臂中；所述的推动油缸安装在伸缩切削臂与固定切削臂中间；所述的上下摆动油缸分别用销轴铰接在固定切削臂前部与机身前的固定铰接座上。

如图5、图6和图7所示，切削刀包括切削盘7-1-1、锥形滚刀、锥形滚刀轴与滚刀轴承7-1-2、滚刀轴座7-1-3；所述的切削刀上装滚刀轴座，锥形滚刀中锥形滚刀轴与滚刀轴承，滚刀轴装滚刀轴座中。

切削刀成组使用，每台综合机械化岩巷掘进机有一组、二组合或三组合切削刀；每组切削刀的锥形滚刀共有四个，其中：所述的四个锥形滚刀中有一个单滚刀轴座尖锥形滚刀，有一个单滚刀轴座台锥形滚刀，以及两个双滚刀轴座台锥形滚刀；所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀装在第一切割面上；单滚刀轴座台锥形滚刀在第二切割面上；两个双滚刀轴座台锥形滚刀分别装在在第三或第四切割面上，并且所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀与单滚刀轴座台锥形滚刀在切削盘上对称布置，而两个双滚刀轴座台锥形滚刀在在切削盘上也同样对称布置。

2、临时支护、顶底板支撑装置与后稳定装置

如图8所示，临时支护与顶底板支撑装置包括顶板支撑臂9-1、临时护托板、支撑油缸9-2、底板支撑臂9-3与钉板9-4；所述的顶板支撑臂与底板支撑臂用销轴分别铰接在机身的固定座上，支撑油缸用销轴装于底板支撑臂中部，并与顶板支撑臂中前部用销轴铰接；所述的托板用销轴铰接在顶板支撑臂顶上。所述的钉板位于底板支撑臂前端。

如图9所示，后稳定装置包括后支撑臂10-1、后支撑油缸10-2；所述的后支撑臂10-1铰接在机身后下方，所述的后支撑油缸分别在机身后下方及后支撑臂上铰接。

在支撑油缸的推动下顶板支撑臂向上转动，底板支撑臂向下转动，此时，顶板支撑臂与底板支撑臂向上与向下同时张开，用来支撑巷道的顶板与底板，以及配合使用后稳定装置，可以有效固定机身，使机身在作业过程中不会出现移动。

3、顶帮锚杆锚索钻机

如图10和图11所示，顶帮锚杆锚索钻机包括液压钻机4-1、转动臂4-2、转轴与转动液压马达4-3、转座4-4、液压升降立柱4-5、滑动座4-6、滑轨4-7、移动油缸（4-8）与移动油缸座4-9；所述的液压钻机装于转动臂之上，转动臂与转座中装转轴与转动液压马达；所述的转座装在液压升降立柱上，在液压升降立柱下装滑动座，滑动座装于滑轨中；所述的移动油缸装于液压升降立柱与移动油缸座之间。顶帮锚杆锚索钻机可进行水平旋转和垂直升降运动。通过推移油缸的作用可使液压钻机向前整体推移600mm。

本实施例中液压钻机为现有技术。

二、本发明综合机械化岩巷掘进机使用

如图12所示，综合机械化岩巷掘进机开至工作面迎头并依一侧巷帮停靠（例如先依巷道左帮停靠），伸出前顶底支撑部将综合机械化岩巷掘进机固定牢固，将综合机械化岩巷掘进机前部切削臂降至巷道底板，并利用切削部推移油缸将切削刀向前推动，使切削刀边切削岩体边向前推移，推移步距为600mm。推移结束后在巷道左侧紧靠底板上方形成三个直径为850mm，深度为600、间距为100mm的圆孔。切削完成后，收回推移油缸，将盾构式岩巷掘进机切削臂向上抬升15°角，并再次向前推进切削刀对岩体进行切削，使岩体在原切削孔上方约100mm处再次形成三个圆孔。切削完毕后，再向上调整15°角依次对岩体进行切削。

经过5次循环后，巷道左侧从底板11到顶板12共切削形成15各圆孔，各圆孔间的岩体应失去支撑力自行垮落，在巷道左帮和顶、底板左侧形成锯齿状切削痕。如图13和图14所示。

完成以上工序后，再将切削臂降至底板，调整切削臂左右角度对巷道底板进行修底，使巷道底板趋于平整。修底完毕后再依次对巷帮和巷道顶板进行修正。经过6次切削修整后巷道左帮及顶、底板形成微锯齿状的墙面，完成一个步距的施工。

修补巷帮结束后，收回综合机械化岩巷掘进机的临时支护与顶底板支撑装置8，将综合机械化岩巷掘进机向前移动600mm的距离，再伸出临时支护与顶底板支撑装置8，将切削臂降至底板重复上述一个步距的工艺循环，如图5所示。

循环施工三次后，在巷道左半部形成1800mm（一排）的半成型巷道。

如图15和图16所示，巷道左半部循环工艺结束后，向后退机1800mm并调整综合机械化岩巷掘进机至巷道右半部，再对巷道右半部进行三个步距的循环切削施工。对巷道右半部施工时，可连续进行6个步距施工工艺，及连续施工3600mm（二排），使巷道右半部在岩体内形成1800mm的半成型巷道。

巷道右半部施工工序完成后，再退综合机械化岩巷掘进机对巷道左半部进行切削施工，以此不断循环施工对巷道进行掘进。

综合机械化岩巷掘进机前部安所装的运输部分的耙爪式出矸铲板，机组中部由前到后安装有一部出矸的履带式可移动80型皮带机。切削刀切削岩体所产生的岩粉及岩体自行垮落的碎矸石由铲板上的耙爪扒装至综合机械化岩巷掘进机中间所设置的运输部分的皮带运输机上，并运至综合机械化岩巷掘进机后部的履带式可移动80型皮带机上，通过履带式可移动80型皮带机运至工作面外。装、出矸工艺与巷道切削工艺同步进行、平行作业。

综合机械化岩巷掘进机中部安装有锚杆、锚索施工钻机，该钻机可前后移动，并可左、右摆动各90°角。在综合机械化岩巷掘进机进行切削岩体施工过程中，钻机可同时对综合机械化岩巷掘进机上部已成型巷道进行锚杆、锚索施工。由于支护工艺和巷道切削工艺同步进行、平行作业，因此支护效率高。

Claims

1.综合机械化岩巷掘进机，包括履带行走部分（1）、皮带运输机部分（2）、安装在履带行走部分上的机身（3）、顶帮锚杆锚索钻机（4）、操作台（5）、液压与控制系统（6）、至少一个切削装置（7）与上下摆动推动装置（8）、临时支护与前固定装置（9）、后稳定装置（10）；所述的皮带运输部分是由耙爪、皮带运输机构成，其耙爪装在所述的履带行走部分的前方及铲板之上；皮带运输机安装在铲板的后方与履带行走部的中间；所述的操作台、液压与操作系统装在机身的上方；所述的切削装置装在上下摆动推动装置上并安装在机身前部；所述的临时支护与顶底板支撑装置安装与机身前部两侧；所述的顶帮锚杆锚索钻机机身前部中间，所述的操作台、液压与控制系统安装在机身上；所述的后稳定装置安装在机身后下方；其特征是：

所述的切削装置包括切削刀（7-1）与切削盘转动装置（7-2）；所述的切削盘转动装置包括转动盘（7-2-1）、转动轴（7-2-2））、轴承（7-2-3）、轴承压盖（7-2-4）、密封环（7-2-5）、轴承套（7-2-6）、挡环（7-2-7）、连接装置（7-2-8）、液压马达（7-2-9）、外套筒（7-2-10）与耐磨套（7-2-11）；所述的转动盘装在转动轴前部，转动轴装上轴承并安装在轴承套中，由轴承压盖将轴承压紧固定；其转动轴由连接装置与液压马达相联，连接装置与轴承套用螺栓固定连接；所述的轴承套用螺栓与外套筒固定连接；所述的耐磨套装在外套筒外；所述的密封环装在轴承压盖与转动轴之间，以及装在轴承套内的挡环与转动轴之间；所述的外套筒与上下摆动推动装置连接，转动盘上安装切削刀；

所述的临时支护与前固定装置包括顶板支撑臂（9-1）、临时支护油缸（9-2）、底板支撑臂（9-3）与临时支护板（9-4）；所述的顶板支撑臂与底板支撑臂用销轴分别铰接在机身的固定座上，临时支护油缸用销轴装于底板支撑臂中部，并与顶板支撑臂中前部用销轴铰接；所述的临时支护板用销轴铰接在顶板支撑臂顶上；

所述的后稳定装置包括后支撑臂（10-1）、后支撑油缸（10-2）；所述的后支撑臂铰接在机身后下方，所述的后支撑油缸分别在机身后下方及后支撑臂上铰接。

2.根据权利要求1所述的综合机械化岩巷掘进机，其特征是：所述的切削刀包括切削盘（7-1-1）、锥形滚刀、锥形滚刀轴与滚刀轴承（7-1-2）、滚刀轴座（7-1-3）；所述的切削刀上装滚刀轴座，锥形滚刀中锥形滚刀轴与滚刀轴承，滚刀轴装滚刀轴座中。

3.根据权利要求2所述的综合机械化岩巷掘进机，其特征是：所述的切削刀的锥形滚刀共有四个，其中：所述的四个锥形滚刀中有一个单滚刀轴座尖锥形滚刀，有一个单滚刀轴座台锥形滚刀，以及两个双滚刀轴座台锥形滚刀；所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀装在第一切割面上；单滚刀轴座台锥形滚刀在第二切割面上；两个双滚刀轴座台锥形滚刀分别装在在第三或第四切割面上，并且所述的单滚刀轴座尖锥形滚刀与单滚刀轴座台锥形滚刀在切削盘上对称布置，而两个双滚刀轴座台锥形滚刀在在切削盘上也同样对称布置。

4.根据权利要求1所述的综合机械化岩巷掘进机，其特征是：所述的上下摆动推动装置包括伸缩切削臂（8-1）、固定切削臂（8-2）、推动油缸（8-3）、上下摆动油缸（8-4）与机身前的固定铰接座（8-5）；所述的伸缩切削臂插装在固定切削臂中；所述的推动油缸安装在伸缩切削臂与固定切削臂中间；所述的上下摆动油缸分别用销轴铰接在固定切削臂前部与机身前的固定铰接座上。

5.根据权利要求1所述的综合机械化岩巷掘进机，其特征是：所述的顶帮锚杆锚索钻机包括液压钻机（4-1）、转动臂（4-2）、转轴与转动液压马达（4-3）、转座（4-4）、液压升降立柱（4-5）、滑动座（4-6）、滑轨（4-7）、移动油缸（4-8）与移动油缸座（4-9）；所述的液压钻机装于转动臂之上，转动臂与转座中装转轴与转动液压马达；所述的转座装在液压升降立柱上，在液压升降立柱下装滑动座，滑动座装于滑轨中；所述的移动油缸装于液压升降立柱与移动油缸座之间。