CN104373133B - 一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置，安装在掘进机上，其包括钢丝绳换向组件、悬臂支架组件、耙斗、液压双滚筒绞车、负载牵引钢丝绳、回程钢丝绳；一方面，采用模块化设计便于安装和拆卸，同时，由于其组件分体安装在掘进机上利用了掘进机自身具有行走机构可以沿巷道内移动特性，而无需为其设计独立的行走机构，简化了结构复杂性，节省了空间；另一方面，液压双滚筒绞车的驱动机构与掘进机的液压系统连接，从而由掘进机液压系统提供动力，因此无需为装置设计独立泵站，进一步简化装置的结构复杂性，节省空间。该装置针对巷帮钻场施工产生的矸石可以实现快速机械化出矸，提高出矸作业效率，减小工人劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿开采技术领域，尤其涉及一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置。
背景技术
随着矿井向深部开采，煤层的瓦斯压力越来越大，导致煤和瓦斯突出的危险性增大。广泛采取的技术措施是在工作面附近的运输顺槽中交错迈步式布置巷帮钻场，采用巷帮钻场边孔抽放技术实现掘进过程中对瓦斯的连续抽放，有效避免了瓦斯突出，同时提高了瓦斯抽放效率和掘进速度。因此，巷帮钻场的施工是安全、高效机械化掘进施工的重要组成部分，但是目前并没有专门针对巷帮钻场施工过程中产生的大量矸石进行有效快速清理的专用机械设备，普遍采用人力进行清理，劳动强度大，费时费力，严重制约了巷道掘进施工的速度。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置，可安装在掘进机上，并通过与掘进机配合使用，能够快速有效地清理出巷帮钻场施工产生的矸石。
本发明提出的一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置，安装在掘进机上以清理巷帮钻场施工产生的矸石，其包括：钢丝绳换向组件、悬臂支架组件、耙斗、液压双滚筒绞车、负载牵引钢丝绳、回程钢丝绳；
钢丝绳换向组件包括箱体、支座、第一轮组、第二轮组，箱体固定在支座上方且通过支座安装在掘进机截割臂上，箱体上设有钢丝绳入口和钢丝绳出口，第一轮组和第二轮组安装在箱体内；
悬臂支架组件包括支架，支架一端安装在支座上，另一端侧壁上设有支架换向轮；
液压双滚筒绞车水平安装在掘进机截割臂上方，液压双滚筒绞车包括上滚筒、下滚筒和用于驱动上滚筒和下滚筒的驱动机构；
回程钢丝绳一端缠绕上滚筒，另一端依次经过钢丝绳换向组件的第二轮组、悬臂支架组件的支架换向轮后连接耙斗头部，负载牵引钢丝绳一端缠绕下滚筒，另一端经过钢丝绳换向组件的第一轮组后连接耙斗尾部。
优选地，第一轮组包括第一入口导向轮、第一换向轮、第一出口导向轮，第二轮组包括第二入口导向轮、第二换向轮、第二出口导向轮。
优选地，箱体为水平放置的T字型结构，箱体的底部封闭且顶部敞开，箱体的相对两端分别设有第一钢丝绳出口和第二钢丝绳出口，箱体远离第一钢丝绳出口和第二钢丝绳出口的一端设置有钢丝绳入口。
优选地，第一入口导向轮和第二入口导向轮位于钢丝绳入口处，第一换向轮和第二换向轮通过第一换向支座安装在箱体内T字交叉处，第一出口导向轮和第二出口导向轮位于第一钢丝绳出口处。
优选地，钢丝绳换向组件还包括第三轮组和第四轮组，第三轮组包括第三入口导向轮、第三换向轮、第三出口导向轮，第四轮组包括第四入口导向轮、第四换向轮、第四出口导向轮，第三入口导向轮和第四入口导向轮位于钢丝绳入口处，第三换向轮和第四换向轮通过第二换向支座安装在箱体内T字交叉处，第三出口导向轮和第四出口导向轮位于第二钢丝绳出口处，第三换向轮与第一换向轮关于箱体的竖直对称平面对称设置，第四换向轮与第二换向轮关于箱体的竖直对称平面对称设置。
优选地，支架包括第一级支架和第二级支架，第一级支架为槽钢结构，其一端设有法兰盘，法兰盘和第一级支架之间设置加强筋，在第一级支架的侧壁上设有沿长度方向等间距对称布置的第一圆形通孔，第一级支架底部内表面上设有沿长度方向延伸的贯穿凹槽，第二级支架横截面的最大宽度小于第一级支架横截面的最小宽度，第二级支架底部外表面上设有沿长度方向延伸的凸起，第二级支架侧壁上设有第二圆形通孔，第二级支架位于第一级支架内且凸起与第一级支架的贯穿凹槽配合安装，第二级支架和第一级支架通过圆柱销连接。
优选地，支座包括左座体和右座体，左座体包括C字型半圆筒和位于半圆筒上方的水平板体，C字型半圆筒和水平板体之间设有加强筋，在C字型半圆筒的外壁上设有用于安装第一级支架的凸台，右座体和左座体关于竖直平面对称设置。
优选地，所述左座体自下而上焊接成一体，所述右座体自下而上焊接成一体。
优选地，上滚筒和下滚筒的转轴在同一竖直平面内，上滚筒和下滚筒内分别设置有单向离合器。
优选地，驱动机构采用液压马达，其与掘进机的液压系统连接。
本发明中，所提出的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，安装在掘进机上，其包括钢丝绳换向组件、悬臂支架组件、耙斗、液压双滚筒绞车、负载牵引钢丝绳、回程钢丝绳；一方面，采用模块化设计，便于安装和拆卸本装置，同时，由于其组件分体安装在掘进机上利用了掘进机自身具有行走机构可以沿巷道内移动特性，而无需为其设计独立的行走机构，简化了结构复杂性，节省了空间；另一方面，液压双滚筒绞车的驱动机构与掘进机的液压系统连接，从而由掘进机提供动力，因此无需为装置设计独立泵站，进一步简化装置的结构复杂性，节省空间。该装置针对巷帮钻场施工产生的矸石可以实现快速机械化出矸，提高出矸作业效率，减小工人劳动强度。
附图说明
图1为本发明提出的一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置与掘进机配合使用的结构示意图。
图2是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的结构示意图。
图3是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的俯视图。
图4是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的右视图。
图5是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的悬臂支架组件的结构示意图。
图6是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的液压双滚筒绞车的结构示意图。
附图标记：
1钢丝绳换向组件，101箱体，102第三入口导向轮，103第一入口导向轮，104第四入口导向轮，105第二入口导向轮，106第二出口导向轮，107第一出口导向轮，108第一换向支座，109第二换向支座，110第二换向轮，111第一换向轮，112第四换向轮，113第三换向轮，114第四出口导向轮，115第三出口导向轮，116支座，116a左座体，116b右座体；2支架组件，201开口销，202支架换向轮，203第二级支架，204圆柱销，205第一级支架；3耙斗；4液压绞车，401上滚筒，402第一单向离合器，403第一液压马达，404机架，405第二液压马达，406下滚筒；5掘进机，501掘进机截割臂，502油口，503二位三通换向阀，504掘进机铲板；6负载牵引钢丝绳；7回程钢丝绳。
具体实施方式
如图1至6所示，图1为本发明提出的一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置与掘进机配合使用的结构示意图，图2是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的结构示意图，图3是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的俯视图，图4是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的钢丝绳换向组件的右视图，图5是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的悬臂支架组件的结构示意图，图6是图1所示的煤矿井下巷帮钻场出矸装置的液压双滚筒绞车的结构示意图。
参照图1至6，本发明提出的一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置，用于安装在掘进机5上以清理巷帮钻场施工产生的矸石，包括：钢丝绳换向组件1、悬臂支架组件2、耙斗3、液压双滚筒绞车4、负载牵引钢丝绳6、回程钢丝绳7；
钢丝绳换向组件1包括箱体101、支座116、第一轮组、第二轮组、第三轮组和第四轮组，第一换向支座108，第二换向支座109，支座116包括左座体116a和右座体116b，左座体116a包括C字型半圆筒和位于半圆筒上方的水平板体，C字型半圆筒和水平板体之间设有加强筋，C字型半圆筒、加强筋、水平板体自下而上焊接成一体，在C字型半圆筒的外壁上设有凸台，凸台上设有螺栓孔，凸台截面为矩形，右座体116b和左座体116a关于竖直平面对称设置，左座体116a和右座体116b分别通过螺栓孔连接在掘进机截割臂501上，箱体101通过螺栓连接在支座116上部的水平钢板上，箱体101为水平放置的T字型结构，箱体101的底部封闭且顶部敞开，箱体101的相对两端分别设有第一钢丝绳出口和第二钢丝绳出口，箱体远离第一钢丝绳出口和第二钢丝绳入口的一端设置有钢丝绳入口，第一轮组包括第一入口导向轮103、第一换向轮111、第一出口导向轮107，第二轮组包括第二入口导向轮105、第二换向轮110、第二出口导向轮106，第一入口导向轮103和第二入口导向轮105位于钢丝绳入口处，第一换向轮111和第二换向轮110通过第一换向支座108安装在箱体101内T字交叉处，第一出口导向轮107和第二出口导向轮106位于第一钢丝绳出口处，并且二者转轴位于不同水平面上，第三轮组包括第三入口导向轮102、第三换向轮113、第三出口导向轮115，第四轮组包括第四入口导向轮104、第四换向轮112、第四出口导向轮114，第三入口导向轮102和第四入口导向轮104位于钢丝绳入口处，第三换向轮113和第四换向轮112通过第二换向支座109安装在箱体101内T字交叉处，第三出口导向轮115和第四出口导向轮114位于第二钢丝绳出口处，并且二者转轴位于不同水平面上，第三换向轮113与第一换向轮111关于箱体101的竖直对称平面对称设置，第四换向轮112与第二换向轮110关于箱体101的竖直对称平面对称设置；
悬臂支架组件2包括第一级支架205和第二级支架203，第一级支架205为槽钢结构，其一端设有法兰盘，悬臂支架组件2通过法兰盘安装在支座116的凸台上，法兰盘和第一级支架205之间设置加强筋，在第一级支架205的侧壁上设有沿长度方向等间距对称布置的第一圆形通孔，第一级支架205底部内表面上设有沿长度方向延伸的贯穿凹槽，第二级支架203横截面的最大宽度小于第一级支架205横截面的最小宽度，第二级支架203底部外表面上设有沿长度方向延伸的凸起，第二级支架203位于第一级支架205内且凸起与第一级支架205的贯穿凹槽配合安装，第二级支架203远离法兰盘的一端外壁上设有支架换向轮202，第二级支架203的侧壁上设有与第一圆形通孔位置对应的两组第二圆形通孔，第二级支架203和第一级支架205通过圆柱销204连接；
液压双滚筒绞车4水平安装在掘进机截割臂501上方，液压双滚筒绞车4包括上滚筒401、下滚筒406、用于驱动上滚筒401的第一液压马达403、和用于驱动下滚筒406的第二液压马达405，上滚筒401、下滚筒406安装在机架404上，且上滚筒401和下滚筒406的转轴位于同一竖直平面内，上滚筒401和下滚筒406的内部分别设置有第一单向离合器402和第二单向离合器，第一单向离合器402和第二单向离合器分别通过平键与第一液压马达403和第二液压马达405连接，第一液压马达403和第二液压马达405分别通过进油管和出油管与掘进机的液压系统连接；
由于巷帮钻场沿着巷道交错迈步式分布，当巷帮钻场靠近箱体101第一钢丝绳出口一侧时，回程钢丝绳7一端缠绕上滚筒401，另一端依次经过钢丝绳换向组件1的第二轮组、悬臂支架组件2的支架换向轮202后连接耙斗3头部，负载牵引钢丝绳6一端缠绕下滚筒406，另一端经过钢丝绳换向组件1的第一轮组后连接耙斗3尾部，当进油管向用于驱动下滚筒406的第二液压马达405供液，第二液压马达405驱动下滚筒406主动转动时，下滚筒406收卷负载牵引钢丝绳6，回程钢丝绳7带动上滚筒401从动转动，而当进油管向用于驱动上滚筒401的第一液压马达403供液，第一液压马达403驱动上滚筒401主动转动时，上滚筒401收卷回程钢丝绳7，负载牵引钢丝绳6带动下滚筒406从动转动；当巷帮钻场靠近箱体101第二钢丝绳出口一侧时，回程钢丝绳7一端缠绕上滚筒401，另一端依次经过钢丝绳换向组件1的第四轮组、悬臂支架组件2的支架换向轮202后连接耙斗3头部，负载牵引钢丝绳6一端缠绕下滚筒406，另一端经过钢丝绳换向组件1的第三轮组后连接耙斗3尾部，工作过程同上。
在本实施例的煤矿井下巷帮钻场出矸的具体工作过程中，首先将钢丝绳换向组件1安装在掘进机截割臂501上，然后将掘进机截割臂501摆动到巷道没有钻场的一侧，从而有足够空间将悬臂支架组件2安装在钢丝绳换向组件1上，再将液压双滚筒绞车4安装在掘进机截割臂501后部水平面上，当对靠近箱体101第一钢丝绳出口一侧的巷帮钻场出矸时，将回程钢丝绳7一端缠绕上滚筒401，另一端依次穿绕过第二入口导向轮105、第二换向轮110、第二出口导向轮106后连接耙斗3头部，负载牵引钢丝绳6一端缠绕下滚筒406，另一端依次穿绕过第一入口导向轮103、第一换向轮111、第一出口导向轮107后连接耙斗3尾部；当对靠近箱体101第二钢丝绳出口一侧的巷帮钻场出矸时，将回程钢丝绳7一端缠绕上滚筒401，另一端依次穿绕过第四入口导向轮104、第四换向轮112、第四出口导向轮114后连接耙斗3头部，负载牵引钢丝绳6一端缠绕下滚筒406，另一端依次穿绕过第三入口导向轮102、第三换向轮113、第三出口导向轮115后连接耙斗3尾部。
安装完成后，启动掘进机5的液压系统，打开油口502，手动操纵二位三通换向阀503依次交替给第一液压马达403和第二液压马达405供液，控制上滚筒401和下滚筒406依次交替收或放钢丝绳，从而实现耙斗3在钢丝绳的牵引下沿着巷帮钻场纵深方向往复运动清理矸石；当仅对第一液压马达403单向供液时，上滚筒401主动收卷回程钢丝绳7并且下滚筒406从动放松负载牵引钢丝绳6，此时耙斗3做回程运动，当仅对第二液压马达405单向供液时，下滚筒406主动收卷负载牵引钢丝绳6且上滚筒401从动放松回程钢丝绳7，此时耙斗3做工作行程将钻场内矸石清理出至掘进机铲板504内，再由掘进机5进行装载转运；随着巷帮钻场内矸石清理逐渐深入，需要逐次更换第二级支架203和第一级支架205销接时所选取的第一级支架205侧壁上的第一圆形通孔，以使悬臂支架组件2获得更大的长度来适应巷帮钻场矸石清理深度逐渐加深的变化，同时调整回程钢丝绳7和负载牵引钢丝绳6收卷放松的量可以调整耙斗3的工作高度和倾角，并且调整掘进机截割臂501适时进行左右或上下的摆动也可以有效调整耙斗3的工作高度、倾角、进入钻场的深度以适应巷帮钻场矸石清理的动态变化，当巷帮钻场内矸石清理完毕时，将整个装置从掘进机5上拆解，掘进机5可以继续沿着巷道向前进行掘进作业，待下一个巷帮钻场施工完毕后可重复上述工作流程。
在本实施例中，所提出的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，安装在掘进机上，其包括钢丝绳换向组件、悬臂支架组件、耙斗、液压双滚筒绞车、负载牵引钢丝绳、回程钢丝绳；一方面，采用模块化设计，便于安装和拆卸本装置，同时，由于其组件分体安装在掘进机上利用了掘进机自身具有行走机构可以沿巷道内移动特性，而无需为其设计独立的行走机构，简化了结构复杂性，节省了空间；另一方面，液压双滚筒绞车的驱动机构与掘进机的液压系统连接，从而由掘进机提供动力，因此无需为装置设计独立泵站，进一步简化装置的结构复杂性，节省空间。该装置针对巷帮钻场施工产生的矸石可以实现快速机械化出矸，提高出矸作业效率，减小工人劳动强度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种煤矿井下巷帮钻场出矸装置，安装在掘进机上以清理巷帮钻场施工产生的矸石，其特征在于，包括：钢丝绳换向组件(1)、悬臂支架组件(2)、耙斗(3)、液压双滚筒绞车(4)、负载牵引钢丝绳(6)、回程钢丝绳(7)；
钢丝绳换向组件(1)包括箱体(101)、支座(116)、第一轮组、第二轮组，箱体(101)固定在支座(116)上方且通过支座(116)安装在掘进机截割臂(501)上，箱体(101)上设有钢丝绳入口和钢丝绳出口，第一轮组和第二轮组安装在箱体(101)内；
悬臂支架组件(2)包括支架，支架一端安装在支座(116)上，另一端侧壁上设有支架换向轮(202)；
液压双滚筒绞车(4)水平安装在掘进机截割臂(501)上方，液压双滚筒绞车(4)包括上滚筒(401)、下滚筒(406)和用于驱动上滚筒(401)和下滚筒(406)的驱动机构；
回程钢丝绳(7)一端缠绕上滚筒(401)，另一端依次经过钢丝绳换向组件(1)的第二轮组、悬臂支架组件(2)的支架换向轮(202)后连接耙斗(3)头部，负载牵引钢丝绳(6)一端缠绕下滚筒(406)，另一端经过钢丝绳换向组件(1)的第一轮组后连接耙斗(3)尾部。
2.根据权利要求1所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，第一轮组包括第一入口导向轮(103)、第一换向轮(111)、第一出口导向轮(107)，第二轮组包括第二入口导向轮(105)、第二换向轮(110)、第二出口导向轮(106)。
3.根据权利要求1或2所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，箱体(101)为水平放置的T字型结构，箱体(101)的底部封闭且顶部敞开，箱体(101)的相对两端分别设有第一钢丝绳出口和第二钢丝绳出口，箱体(101)远离第一钢丝绳出口和第二钢丝绳出口的一端设置有钢丝绳入口。
4.根据权利要求3所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，第一入口导向轮(103)和第二入口导向轮(105)位于钢丝绳入口处，第一换向轮(111)和第二换向轮(110)通过第一换向支座(108)安装在箱体(101)内T字交叉处，第一出口导向轮(107)和第二出口导向轮(106)位于第一钢丝绳出口处。
5.根据权利要求1所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，钢丝绳换向组件(1)还包括第三轮组和第四轮组，第三轮组包括第三入口导向轮(102)、第三换向轮(113)、第三出口导向轮(115)，第四轮组包括第四入口导向轮(104)、第四换向轮(112)、第四出口导向轮(114)，第三入口导向轮(102)和第四入口导向轮(104)位于钢丝绳入口处，第三换向轮(113)和第四换向轮(112)通过第二换向支座(109)安装在箱体(101)内T字交叉处，第三出口导向轮(115)和第四出口导向轮(114)位于第二钢丝绳出口处，第三换向轮(113)与第一换向轮(111)关于箱体(101)的竖直对称平面对称设置，第四换向轮(112)与第二换向轮(110)关于箱体(101)的竖直对称平面对称设置。
6.根据权利要求1所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，支架包括第一级支架(205)和第二级支架(203)，第一级支架(205)为槽钢结构，其一端设有法兰盘，法兰盘和第一级支架(205)之间设置加强筋，在第一级支架(205)的侧壁上设有沿长度方向等间距对称布置的第一圆形通孔，第一级支架(205)底部内表面上设有沿长度方向延伸的贯穿凹槽，第二级支架(203)横截面的最大宽度小于第一级支架(205)横截面的最小宽度，第二级支架(203)底部外表面上设有沿长度方向延伸的凸起，第二级支架(203)侧壁上设有第二圆形通孔，第二级支架(203)位于第一级支架(205)内且凸起与第一级支架(205)的贯穿凹槽配合安装，第二级支架(203)和第一级支架(205)通过圆柱销(204)连接。
7.根据权利要求1或2所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，支座(116)包括左座体(116a)和右座体(116b)，左座体包括C字型半圆筒和位于半圆筒上方的水平板体，C字型半圆筒和水平板体之间设有加强筋，在C字型半圆筒的外壁上设有用于安装第一级支架(205)的凸台，右座体(116b)和左座体(116a)关于竖直平面对称设置。
8.根据权利要求7所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，左座体(116a)自下而上焊接成一体，所述右座体(116b)自下而上焊接成一体。
9.根据权利要求1所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，上滚筒(401)和下滚筒(406)的转轴在同一竖直平面内，上滚筒(401)和下滚筒(406)内分别设置有单向离合器。
10.根据权利要求1所述的煤矿井下巷帮钻场出矸装置，其特征在于，驱动机构采用液压马达，液压马达与掘进机(5)的液压系统连接。
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