CN104653104A - 悬轨式凿岩钻机 - Google Patents

Abstract

一种悬轨式凿岩钻机，解决现有技术存在的钻臂不够灵活，移动受巷道底板条件限制，自动化程度低，工作效率低等缺陷。包括机体，凿岩装置，行走机构和液压泵站，其技术要点是：采用直交轴回转机构与设置有竖向调整液压缸、举升液压缸和横向调整液压缸的凿岩装置控制臂连接凿岩装置，并通过机体上部的从动行走轮和驱动轮沿巷道顶部的行走轨道移动，利用从动行走轮悬挂在行走轨道上的液压泵站连接在机体后部。其设计合理，结构紧凑，占用巷道空间小，操作简便，移动稳定、安全可靠，可根据不同地质条件和巷道断面形状进行打设锚杆、锚索等永久支护作业，并且能够在炮掘工作面实现打炮眼作业，显著提高掘进工作面的生产效率和支护质量。

Description

悬轨式凿岩钻机

技术领域

本发明涉及一种用于隧道、巷道掘进工程中锚装、探水、探瓦斯及破岩的凿岩、钻孔作业设备，特别是一种采用悬吊自移行走的方式与掘进过程配合作业的悬轨式凿岩钻机。主要用于工程、煤矿、金属矿山以及化工、铁路、水电等行业。属于岩巷掘进机械、锚杆钻机技术领域。

背景技术

目前，在不能使用盾构设备的工程隧道、矿山巷道的凿岩、钻孔作业，传统的方式是使用人工气动或液压钻机进行凿岩作业，这种方式需要作业人员手持钻机在危险区域内进行作业，并且要反复的搬运钻机设备，工人的劳动强度大，安全系数低，影响工作的效率。

锚杆钻机是掘进巷道锚杆支护工作中的钻孔工具，其在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性；锚杆钻机是锚杆支护的关键设备，它影响着锚杆支护的质量——锚杆孔的方位、深度、孔径的准确性以及锚杆安装质量，又涉及操作者的人身安全、劳动强度与作业条件等。

据专利文献报导，针对巷道掘进永久支护作业过程中存在的不足，已有代替传统作业方式的机械化锚钻装置。如公告号为CN102678046B的“矿用钻车”，公开了一种类似于分体式钻车的结构。其钻臂机构设置在履带式行走机构的一端，泵站通过其底部设置的滑动装置与行走机构上设置的导轨导向配合。滑动装置的滑座上开设有与导轨卡配的燕尾槽，钻臂机构的两侧设置有支撑滑座的支撑腿。该钻车通过带燕尾槽的滑座以及驱动油缸来控制滑动装置，使得泵站相对钻臂机构进行移动，泵站不会与钻进机构的工作发生干涉。此种滑动装置在作业过程中容易别卡，影响整个装置的移动，并且设置的支撑装置在使用过程中，需要反复的支设，降低作业效率。公布号为CN103174382A的“多功能液压锚杆钻车”，记载的技术方案为：铲板部设置在底座的前端，操作台组件设置在底座的后端，行走部设置在底座的下部，底座的上部设置有使锚杆钻机整体移动的前后移动机构，前后移动机构上设置有使锚杆钻机上下旋转的上下旋转机构，上下旋转机构上设置有使锚杆钻机左右摆动的左右摆动机构。由于作业时，上下旋转机构带动伸缩套筒，升降油缸以及整个锚杆钻机一同旋转，所以其存在动作比较笨重，移动缓慢，定位不够灵活，且动力消耗较大等问题。公告号为CN201786257U的“分体式矿用深孔钻车”，采用的是将钻机工作主机与泵站设计成分体式结构，且主机和泵站都单独设置有履带行走机构。但由于采用履带行走方式，所以在巷道底板条件较差时，移动受到限制。公布号为CN103603672A的“一种液压掘进钻车”，公开的是模块结构钻车。其采用履带式行走机构，动力模件位于底盘后方，并通过电器系统提供整个装置所需动力，该钻车存在的缺陷与上述采用履带式行走机构的钻车比较相近，并且后部的电器控制系统在特殊的使用条件下存在一定的安全隐患。公告号为CN100357564C的“矿用钻机动力头钻角调整机构”，公开的结构中，摆动立柱和固定立柱前后平排布置，摆动立柱和固定立柱上端分别穿置于摆动立柱导套和固定立柱导套内，摆动立柱下端和转盘铰接，固定立柱下端和转盘固定连接，油缸置于摆动立柱与固定立柱之间，两件油缸的缸体分别与工作横梁的左、右两侧固定连接，其活塞杆与转盘铰接。由于此种结构工作横梁的升降由油缸的伸缩来调整，旋转角度通过转盘和转盘定位器来实现，所以工作横梁的摆动和升降范围有限，钻机动力头的旋转不是很方便，钻孔定位精度低。

在发达国家，钻孔作业都早已完成了手工打孔向全面机械化打孔的过渡；在我国，虽然锚杆钻机也在迅速发展，各式各样的锚杆钻机、锚杆钻车纷纷涌现，但现有的锚杆钻机存在钻臂不够灵活，移动受巷道底板条件限制，自动化程度低，工作效率低等缺陷，因此对凿岩装置进一步的研究，提高钻孔质量、精度和效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种悬轨式凿岩钻机，解决现有技术存在的钻臂不够灵活，移动受巷道底板条件限制，自动化程度低，工作效率低等缺陷，其设计合理，结构紧凑，占用巷道空间小，操作简便，移动稳定、安全可靠，在确保巷道内所需的作业空间的同时，可根据不同地质条件和巷道断面形状进行打设锚杆、锚索等永久支护作业，并且能够在炮掘工作面实现打炮眼作业，显著提高掘进工作面的生产效率和支护质量。

本发明所采用的技术方案是：该悬轨式凿岩钻机包括机体，凿岩装置，行走机构和液压泵站，其技术要点是：所述机体通过行走机构的驱动轮和从动行走轮组装在行走轨道上，行走轨道利用吊挂紧固件悬挂在巷道顶部，机体在驱动轮和从动行走轮的带动下沿行走轨道移动；凿岩装置通过直交轴回转机构和竖向调整液压缸铰接在凿岩装置控制臂的伸缩臂的前连接座上，竖向调整液压缸的伸缩带动直交轴回转机构绕伸缩臂前端的铰接轴转动，控制臂伸缩套的后连接座通过连接头与机体前部铰接，连接头上分别铰接有凿岩装置控制臂举升液压缸和横向调整液压缸，凿岩装置控制臂举升液压缸伸缩带动凿岩装置控制臂绕连接头铰接轴转动，调整凿岩装置升降，横向调整液压缸伸缩带动凿岩装置控制臂绕连接头铰接轴转动，调整凿岩装置平移；利用从动行走轮悬挂在行走轨道上的液压泵站连接在机体后部。

所述机体两侧设置有由支撑架、伸缩杆、支撑梁伸缩液压缸和支撑梁伸缩套构成的辅助支撑梁。

所述机体的前部还设置有固定座，并通过操作台控制臂、操作台控制臂举升液压缸、操作台平衡液压缸和连接座铰接有操作台。

本发明具有的优点及积极效果是：由于本发明采用直交轴回转机构与设置有竖向调整液压缸、凿岩装置控制臂举升液压缸和横向调整液压缸的凿岩装置控制臂连接凿岩装置，并通过机体上部的从动行走轮和驱动轮沿巷道顶部的行走轨道移动，连接在机体后部的液压泵站，利用从动行走轮悬挂在行走轨道上，所以其设计合理，结构紧凑，占用巷道空间小，操作简便，移动稳定、安全可靠；在确保巷道内所需的作业空间的同时，凿岩装置能够全方位立体的转动，可根据不同地质条件和巷道断面形状，在工作面任意位置凿岩、补偿定位准备，进行打设锚杆、锚索等永久支护作业，并且能够在炮掘工作面实现打炮眼作业。因机体行走和凿岩工作彼此独立，无需频繁移动凿岩钻机，故动力单一化，能耗低，安全性高，劳动强度低；尤其是作业人员在使用该凿岩钻机进行打设锚杆、锚索支护或打炮眼操作时，能够显著缩短作业时间，显著提高掘进工作面的生产效率和支护作业质量。因此，本发明能够从根本上解决现有技术存在的钻臂不够灵活，移动受巷道底板条件限制，自动化程度低，工作效率低等缺陷。

附图说明

图1是本发明的一种Ⅰ型结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1沿A－A线的剖视图；

图4是图1中的凿岩装置控制臂的一种结构示意图；

图5是图1中的辅助支撑梁的一种结构示意图；

图6是图1中的凿岩装置的一种结构示意图；

图7是图1中的直交轴回转机构的一种结构示意图；

图8是本发明的一种Ⅱ型结构示意图；

图9是图8的俯视图。

图中序号说明：1凿岩装置、2直交轴回转机构、3竖向调整液压缸、4凿岩装置控制臂、5凿岩装置控制臂举升液压缸、6连接头、7横向调整液压缸、8从动行走轮、9机体、10驱动轮、11辅助支撑梁、12液压泵站、13行走轨道、14吊挂紧固件、15长耳板、16伸缩臂、17控制臂伸缩液压缸、18控制臂伸缩套、19支撑架、20伸缩杆、21支撑梁伸缩套、22支撑梁伸缩液压缸、23扶杆座、24补偿液压缸、25快速液压缸、26钻机座、27上连接法兰、28凿岩钻机、29下连接法兰、30回转液压马达、31支撑座、32连接耳板、33操作台控制臂举升液压缸、34操作台控制臂、35操作台平衡液压缸、36连接座、37操作台。

具体实施方式

根据图1～9详细说明本发明的具体结构。该悬轨式凿岩钻机可以根据实际使用要求制成Ⅰ型（如图1～2所示）结构或Ⅱ型（如图8～9所示）结构。它包括机体9，凿岩装置1，行走机构和液压泵站12等件。以Ⅰ型结构为例，其中机体9通过行走机构的驱动轮10和从动行走轮8组装在行走轨道13上，支撑并沿行走轨道13行走的从动行走轮8和驱动轮10利用支架固定在机体9上。为便于操作过程中的刹车和定位，驱动轮10上设置有制动装置（附图中未示出）。行走轨道13利用吊挂紧固件14悬挂在巷道顶部，行走轨道13可根据机体9的需要采用单轨或双轨。机体9在驱动轮10和从动行走轮8的带动下沿行走轨道13移动。凿岩装置1由扶杆座23、补偿液压缸24、快速液压缸25、钻机座26、凿岩钻机28和上连接法兰27等常用件构成。直交轴回转机构2由下连接法兰29、轴线呈垂直布置的两个回转液压马达30、带有角形连接板的支撑座31及连接耳板32等件构成。凿岩装置控制臂4由长耳板15、带有前连接座的伸缩臂16、控制臂伸缩液压缸17、带有后连接座的控制臂伸缩套18等件构成。

凿岩装置1底部的上连接法兰27与直交轴回转机构2的下连接法兰29相互连接固定在一起，将凿岩装置1通过直交轴回转机构2和竖向调整液压缸3铰接在凿岩装置控制臂4的伸缩臂16的前连接座上。直交轴回转机构2中的竖向布置的回转液压马达30可使凿岩装置1在水平面绕轴旋转至任何角度，横向布置的回转液压马达30可使凿岩装置1在垂直面绕轴旋转至任何角度，以使凿岩装置1移动，对作业位置进行针对性的调整，精确定位。竖向调整液压缸3的两端分别与直交轴回转机构2的连接耳板32和凿岩装置控制臂4的长耳板15相铰接，竖向调整液压缸3的伸缩带动直交轴回转机构2绕伸缩臂16前端的铰接轴转动，使凿岩装置1升降到需要的作业位置。凿岩装置控制臂4的控制臂伸缩套18的后连接座通过连接头6与机体9前部铰接，连接头6上分别铰接有凿岩装置控制臂举升液压缸5和横向调整液压缸7。凿岩装置控制臂举升液压缸5伸缩带动凿岩装置控制臂4绕连接头6的铰接轴转动，调整凿岩装置1的作业位置在竖向的升降。横向调整液压缸7伸缩带动凿岩装置控制臂4绕连接头6铰接轴转动，调整凿岩装置1的作业位置在横向的平移。

为了保证整个悬轨式凿岩钻机在作业过程中的稳定性，在机体9的两侧设置辅助支撑梁11，由支撑架19、伸缩杆20、支撑梁伸缩液压缸22和支撑梁伸缩套21构成的辅助支撑梁11与巷道顶部形成支撑结构。

负责为凿岩装置1，各个活动部件和驱动轮10提供动力的液压泵站12，利用从动行走轮8悬挂在行走轨道13上，并使液压泵站12连接在机体9的后部。

如图8～9所示的Ⅱ型结构中，在机体9前部的两侧分别各设置一个Ⅰ型结构中的通过直交轴回转机构2和竖向调整液压缸3铰接在凿岩装置控制臂4上的凿岩装置1。在机体9的前部还设置有固定座，并通过操作台控制臂34、操作台控制臂举升液压缸33、操作台平衡液压缸35和连接座36等件铰接有操作台37。操作台37通过连接座36与操作台控制臂34前端相连，操作台控制臂34后端与机体9前部的固定座铰接，操作台平衡液压缸35两端分别与连接座36和操作台控制臂34相铰接，操作台控制臂举升液压缸33两端分别与操作台控制臂34和机体9前部的固定座相铰接。

以Ⅱ型结构为例，该悬轨式凿岩钻机工作时，在既定位置按照上述结构连接方式在巷道顶部安装布置好之后，默认初始状态为竖向调整液压缸3、凿岩装置控制臂举升液压缸5、横向调整液压缸7和操作台平衡液压缸35伸出，操作台控制臂举升液压缸33收回；凿岩装置控制臂4、操作台控制臂34以及辅助支撑梁11均处于收回状态；通过竖向调整液压缸3的伸缩以及直交轴回转机构2的调整，带动凿岩装置1移动，使其沿巷道延伸方向呈水平布置。根据实际的使用环境条件以及应用要求，也可以在机体9前部设置多个通过直交轴回转机构2与凿岩装置控制臂4相连的凿岩装置1。

驱动轮10驱动从动行走轮8，带动机体9和液压泵站12沿行走轨道13移动，到达待进行锚杆、锚索支护或打炮眼作业的位置后停机，伸出辅助支撑梁11，与巷道顶部形成支撑结构；伸出或收回横向调整液压缸7和凿岩装置控制臂举升液压缸5，对凿岩装置1凿岩作业的位置进行初步调整；初步调整之后，为保证后续锚杆、锚索支护或打炮眼工序的作业质量，通过凿岩装置控制臂4和竖向调整液压缸3的伸缩，以及直交轴回转机构2的转动调整，带动凿岩装置1移动、升降和旋转，对作业位置进行针对性的精确调整，精确定位后，开动凿岩装置1进行锚杆、锚索支护或打炮眼等凿岩作业。

在定位操作和凿岩作业过程中，作业人员可在操作台37内进行遥控操作。当需要改变操作台37的位置时，通过伸出或收回操作台控制臂举升液压缸33和操作台控制臂34来进行调整；并且在操作台37的升降过程中，调整操作台平衡液压缸35伸缩的长度，来保持操作台37的水平状态。

需进行锚杆、锚索支护或打炮眼区域的凿岩作业完成后，驱动轮10驱动从动行走轮8，带动机体9沿行走轨道13后退到安全区域，再进行掘进或放炮等工序，对巷道实施进一步的掘进作业；待新掘出巷道成型后，准备进行下一轮锚杆、锚索支护或打炮眼凿岩作业。

重复以上机体移动，凿岩作业位置的初步调整，精确调整等步骤，对未支护的巷道区域或待放炮巷道区域进行锚杆、锚索支护或打炮眼等凿岩作业，有效提高巷道的支护和成巷质量。

Claims (3)

1. 一种悬轨式凿岩钻机，包括机体，凿岩装置，行走机构和液压泵站，其特征在于：所述机体通过行走机构的驱动轮和从动行走轮组装在行走轨道上，行走轨道利用吊挂紧固件悬挂在巷道顶部，机体在驱动轮和从动行走轮的带动下沿行走轨道移动；凿岩装置通过直交轴回转机构和竖向调整液压缸铰接在凿岩装置控制臂的伸缩臂的前连接座上，竖向调整液压缸的伸缩带动直交轴回转机构绕伸缩臂前端的铰接轴转动，控制臂伸缩套的后连接座通过连接头与机体前部铰接，连接头上分别铰接有凿岩装置控制臂举升液压缸和横向调整液压缸，凿岩装置控制臂举升液压缸伸缩带动凿岩装置控制臂绕连接头铰接轴转动，调整凿岩装置升降，横向调整液压缸伸缩带动凿岩装置控制臂绕连接头铰接轴转动，调整凿岩装置平移；利用从动行走轮悬挂在行走轨道上的液压泵站连接在机体后部。

2.根据权利要求1所述的悬轨式凿岩钻机，其特征在于：所述机体两侧设置有由支撑架、伸缩杆、支撑梁伸缩液压缸和支撑梁伸缩套构成的辅助支撑梁。

3.根据权利要求1所述的悬轨式凿岩钻机，其特征在于：所述机体的前部还设置有固定座，并通过操作台控制臂、操作台控制臂举升液压缸、操作台平衡液压缸和连接座铰接有操作台。