CN104763452A - 一种转运及锚杆锚索支护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转运及锚杆锚索支护系统，包括支护头车、支护后车、转运皮带和动力及控制装置，所述支护头车和支护后车之间柔性连接，所述支护头车的后端与转运皮带的前端连接，所述支护后车跨骑转运皮带，所述动力及控制装置设置在支护后车上，为支护头车和支护后车提供动力并控制其动作。本发明转运及锚杆锚索支护系统与快速掘进设备配合使用，不仅能一次性完成巷道全断面支护的机械化施工，而且实现了帮锚杆支护的全自动化作业，大大降低了工人劳动强度，提高了锚杆支护效率，从根本上解决了采掘失调的难题。

Description

一种转运及锚杆锚索支护系统

技术领域

本发明涉及煤矿井下用于支护作业的锚杆钻车技术领域，特别是涉及一种与快速掘进系统配合使用的转运及锚杆锚索支护系统。

背景技术

中国的能源赋存属“缺油、少气、富煤”，因此煤炭在中国一次能源消耗中长期占有70％以上的比例。随着中国经济的高速增长，煤炭消耗量也持续增加，到2020年煤炭在我国一次性能源消费结构中的比重仍能占60％左右。

随着煤炭行业科技的发展和我国产业政策的要求，越来越多的先进采煤技术不断涌现，其中包括快速掘进系统的使用。目前国内的快速掘进系统在煤矿井下已经取得显著的成效，且快速掘进的掘进设备已经逐步成熟，很多快速掘进系统的进尺速度已经能达到世界最高水平，不过现有的支护装备及技术存在效率低、工人劳动强度大等问题，不能完全适应快速掘进的需要，特别是帮锚杆和顶锚索施工成为整个支护工作的短板，很难一次完成巷道的全断面锚杆锚索支护，成为快速掘进技术发展的瓶颈。

如何能创设一种能适应快速掘进系统的支护效率高的新型转运及锚杆锚索支护系统，已成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能适应快速掘进系统的支护效率高的转运及锚杆锚索支护系统，使其能一次性完成巷道的全断面锚杆锚索支护，从而克服现有的支护设备效率低的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种转运及锚杆锚索支护系统，包括支护头车、支护后车、转运皮带和动力及控制装置，所述支护头车和支护后车之间柔性连接，所述支护头车的后端与转运皮带的前端连接，所述支护后车跨骑转运皮带，所述动力及控制装置设置在支护后车上，为支护头车和支护后车提供动力并控制其动作。

作为本发明的一种改进，所述支护头车包括第一行走机构、料斗、运输溜槽、帮锚杆钻机立柱滑道、帮锚杆钻机、第一升降平台、顶锚杆钻机和第一帮锚杆安装机，

所述第一行走机构位于所述支护头车的底部，其上设有第一安装平台，所述第一安装平台上安装料斗、运输溜槽、帮锚杆钻机立柱滑道和第一升降平台；

所述料斗设在所述第一安装平台的最前端，与所述运输溜槽的前端相接；

所述第一安装平台上的前部安装帮锚杆钻机立柱滑道，所述帮锚杆钻机立柱滑道上安装帮锚杆钻机，所述帮锚杆钻机可随所述帮锚杆钻机立柱滑道上下滑动；

所述第一安装平台上的中后部还设有可升降的第一升降平台，该第一升降平台的最前端分别通过水平滑道安装至少两台顶锚杆钻机，该第一升降平台上还设置有第一帮锚杆安装机。

进一步改进，所述支护头车包括两个帮锚杆钻机立柱滑道和四台帮锚杆钻机，所述两个帮锚杆钻机立柱滑道分别设置于第一安装平台上的前部两侧，且每个帮锚杆钻机立柱滑道上安装两台帮锚杆钻机；

所述支护头车包括六台顶锚杆钻机，所述六台顶锚杆钻机成一字排开方式布置在第一升降平台的最前端；

所述支护头车包括两台第一帮锚杆安装机，所述两台第一帮锚杆安装机分别通过钻臂机构设置在第一升降平台的中后部两侧。

进一步改进，所述第一升降平台上设有沿支护头车轴向设置的水平滑道，所述第一帮锚杆安装机的钻臂机构可在该滑道内移动。

进一步改进，所述支护头车还设有破碎装置，所述破碎装置安装在所述运输溜槽中部的上方。

进一步改进，所述第一升降平台的两侧分别设有可折叠的第一翻板，所述第一翻板的边缘可转动的安装有帮锚网铺放装置。

进一步改进，所述第一升降平台上还设有顶棚、料槽和爬梯。

进一步改进，所述支护后车包括第二行走机构、第二帮锚杆安装机、第二升降平台和顶锚索钻机，

所述第二行走机构位于所述支护后车的底部，其上设有第二安装平台，该第二安装平台上安装第二帮锚杆安装机和第二升降平台；

所述第二安装平台的中部两侧分别通过钻臂机构连接两个第二帮锚杆安装机；

所述第二安装平台的后部安装可升降的第二升降平台，该第二升降平台的最后端分别通过水平滑道安装三台顶锚索钻机，所述三台顶锚索钻机成一字排开布置。

进一步改进，所述第二升降平台上设有沿支护后车轴向设置的水平滑道，所述第二帮锚杆安装机的钻臂机构可在该滑道内移动。

进一步改进，所述支护后车上还设置有便携式动力源。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明转运及锚杆锚索支护系统，与快速掘进设备配合使用，不仅能一次性完成巷道全断面支护的机械化施工，而且实现了帮锚杆支护的全自动化作业，大大降低了工人劳动强度，提高了锚杆支护效率，从根本上解决了采掘失调的难题。

2、本发明中支护头车和支护后车之间采用高强度柔性连接，能很好地解决锚索支护时间与锚杆支护时间的匹配问题。

3、本发明中支护头车前部布置的四台帮锚杆钻机，通过高强度螺旋钻杆与钻孔回转机构的刚性连接，以巷道顶板为定位点，可实现对巷道两帮各四个帮锚杆孔的自动钻孔作业；并通过设置在支护头车和支护后车的四台帮锚杆安装机完成帮锚杆的安装作业，实现了帮锚杆钻孔与安装的平行作业，大大减少了帮锚杆施工的作业时间，提高了帮锚杆的支护作业效率，大大减轻了工人劳动强度。

4、本发明中支护头车设有的帮锚网铺放装置，能非常方便的安装帮锚网，可大幅度的提高挂网效率。

5、本发明中支护头车设有的破碎转载装置,其料斗与掘进设备搭接2个步距或3个步距，有效地解决了与掘进设备进尺时间的匹配问题。

6、本发明中支护头车和支护后车均为全液压控制，操作简单、故障率低、维修方便。

7、本发明的整体机构合理，刚性好，钻机扭矩大，转速高，而且自动化程度较高，是十分理想的应用于快速掘进系统中的安全支护设备。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明转运及锚杆锚索支护系统与掘进设备在煤矿巷道内配合的侧视示意图；

图2是本发明转运及锚杆锚索支护系统与掘进设备在煤矿巷道内配合的俯视示意图；

图3是本发明中支护头车在收缩状态下的侧视示意图；

图4是本发明中支护头车在收缩状态下的俯视示意图；

图5是本发明中支护头车在收缩状态下的右视示意图；

图6是本发明中支护头车在部分打开状态下的立体示意图；

图7是本发明中支护后车在收缩状态下的侧视示意图；

图8是本发明中支护后车在收缩状态下的俯视示意图；

图9是本发明中支护后车在部分打开状态下的立体示意图。

具体实施方式

本发明是一种能在快速掘进系统中一次性完成巷道全断面锚杆锚索支护作业的机械化锚杆锚索支护系统。该系统集合了物料转运、破碎、锚杆锚索支护功能，工作时紧跟在快速掘进设备后面同步行进，在将快速掘进设备截割下的煤及时转运到皮带机上的同时，一次性完成快速掘进系统中巷道全断面的顶锚杆锚索和帮锚杆支护作业，实现同掘同锚，掘锚平行作业，从而极大地提高掘进效率和掘进进尺，有效解决采掘失调矛盾，促进煤炭生产安全、高效和健康发展。

参照附图1和2所示，本发明一种转运及锚杆锚索支护系统，与快速掘进设备1配合使用，包括支护头车2、支护后车3和转运皮带4，其中支护头车2和支护后车3之间采用高强度柔性连接，能很好地解决锚索支护时间与锚杆支护时间的匹配问题，支护头车2的后端与转运皮带4的前端连接，支护后车3跨骑转运皮带4行走。支护后车3上设置有动力及控制装置，为支护头车2和支护后车3提供动力并控制其动作。

参照附图3和4所示，支护头车2主要包括料斗21、第一行走机构22、帮锚杆钻机立柱滑道23、全自动帮锚杆钻机24、破碎装置25、半自动顶锚杆钻机26、第一升降平台27、顶棚28、料槽29、第一帮锚杆安装机30、运输溜槽31、爬梯32、第一翻板33、帮锚网铺放装置34。

该支护头车2的第一行走机构22为履带式行走机构，位于该支护头车2的底部，其包含涨紧机构、减速机和行走马达。通过涨紧油缸的伸缩运动可调整履带的涨紧程度；行走马达为第一行走机构22提供行走动力，带动第一行走机构22向前移动，第一行走机构22还装有自锁阀，在支护头车2停车时按下自锁阀，支护头车2不能行走移动；当支护头车2需要向前行车时，打开自锁阀，行走马达带动减速机，通过链轮带动履带实现第一行走机构22的行走。

该第一行走机构22上设有第一安装平台。

该料斗21设在该第一安装平台的最前端，与运输溜槽31的前端相接，用于承接掘进设备1所截割的煤，并通过运输溜槽31运输至转运皮带4上。该料斗21的长度能满足与掘进设备1搭接两个步距或三个步距的要求。

该运输溜槽31包括溜槽、刮板、刮板链子、动力源(马达或者电机)、挡煤板，用于将料斗21中的煤块运输至转运皮带4上。为了防止运输溜槽31中体积大的煤块砸坏转运皮带4，该支护头车2还设有破碎装置25，该破碎装置25安装在运输溜槽31中部的上方,其主要包括滚筒、滚齿和马达。

参照附图5和6所示，该第一安装平台上的前部安装两个帮锚杆钻机立柱滑道23和四台全自动帮锚杆钻机24，一个帮锚杆钻机立柱滑道23上同时安装两台帮锚杆钻机24，帮锚杆钻机24可随立柱滑道23上下滑动。该四台全自动帮锚杆钻机24均通过高强度螺旋钻杆与钻孔回转机构刚性连接，以巷道顶板为定位点，调整该四台全自动帮锚杆钻机24的钻孔位置，可实现对巷道两帮各四个帮锚杆孔的自动钻孔作业。

参照附图6所示，该第一安装平台上还设有第一升降平台27，该第一升降平台27通过连杆机构和伸缩油缸安装于第一安装平台的中后部上方，该第一升降平台27在伸缩油缸的作用下实现上升与下降。该支护头车2的六台半自动顶锚杆钻机26分别通过各自的水平滑道安装在第一升降平台27的最前端，该水平滑道能向左或向右伸出。在顶锚杆施工作业时，六台半自动顶锚杆钻机26分别通过各自的滑道左右呈一字排开且钻机与滑道垂直，完成钻锚杆孔和安装锚杆等工作。该六台顶锚杆钻机26的布置结构与传统的顶锚杆机布置方式相比，使顶锚杆的支护作业效率提高1倍。

该第一升降平台27的中后部还设置两台第一帮锚杆安装机30，该第一帮锚杆安装机30通过钻臂机构与第一升降平台27连接，可以实现上下、左右旋转。为了增加第一帮锚杆安装机30的灵活性，该第一升降平台27上设有沿支护头车轴向设置的水平滑道，该第一帮锚杆安装机30的钻臂机构可在该滑道内前后移动。

为了扩大第一升降平台27的作业面积，该第一升降平台27的两侧分别通过旋转油缸安装可折叠的第一翻板33，在支护头车2工作时，第一翻板33可展开增加第一升降平台27的站位及作业面积，在支护头车2不工作时，第一翻板33可折叠减少支护头车2的体积。为了增加作业人员的安全性，该第一翻板33边缘还可设置围栏。

该支护头车2具有两个帮锚网铺放装置34，用于存储帮锚网、展开帮锚网、调整帮锚网位置等功能。该两个帮锚网铺放装置34通过销轴分别安装在两个第一翻板33的边缘，能左右摆动，且能通过其上下套筒实现上下伸缩，非常方便的达到安装帮锚网的目的，可大幅度的提高挂网效率。

该第一升降平台27上还设置有顶棚28、料槽29、爬梯32，不仅提高了工人作业时的安全性，而且提高了该支护头车2的可操作性。

参照附图6所示，当支护头车2需要进行帮锚杆支护作业时，帮锚杆钻机立柱滑道23带动全自动帮锚杆钻机24向上移动，该全自动帮锚杆钻机24对两帮上部各两个帮锚杆孔进行自动钻孔作业，钻孔完成后，帮锚杆钻机立柱滑道23自动向下滑动，直至滑道行程最低点，全自动帮锚杆钻机24对两帮下部各两个帮锚杆孔进行自动钻孔作业，巷道两帮的每排距各四个帮锚杆孔施工完成；当支护头车2需要进行顶锚杆施工作业时，支护头车2的第一升降平台27上升，六台半自动顶锚杆钻机26分别通过各自的滑道左右呈一字排开且钻机与滑道垂直，六台半自动顶锚杆钻机26可以同时进行顶锚杆支护作业，且能够完成钻锚杆孔和安装锚杆等工作。同时支护头车2的两台第一帮锚杆安装机30分别通过钻臂机构实现上下、左右旋转，以及前后移动，快速完成两帮上部各两根锚杆的安装。

参照附图7和8所示，支护后车3包括第二行走机构37、第二帮锚杆安装机40、第二升降平台41、第二翻板42、顶锚索钻机43。

该支护后车3的第二行走机构37与支护头车2的第一行走机构22的结构和功能基本相同，只是其履带式行车机构的履带宽度较窄，方便跨骑转运皮带4行走。

该第二行走机构37上设有第二安装平台39。该第二安装平台39的中部安装第二帮锚杆安装机40，其后部安装第二升降平台41。

该支护后车3具有两台第二帮锚杆安装机40，同支护头车2上的两台第一帮锚杆安装机30一样，分别通过钻臂机构和水平滑道布置在支护后车3第二安装平台39的中部左右两侧。该两台第二帮锚杆安装机40同样能实现上下、左右旋转及前后移动。

该支护后车3第二安装平台39的后部分别通过两个连杆机构和两个伸缩油缸连接第二升降平台41。该第二升降平台41在伸缩油缸的作用下实现上升与下降。

该第二升降平台41的最后端通过水平滑道安装三台半自动顶锚索钻机43，该三台顶锚索钻机43能够沿着水平滑道左右滑动，进行顶锚索支护作业。

为了增加第二升降平台41的站位及作业面积，该第二升降平台41的两侧设有第二翻板42，该第二翻板42可与第一翻板33的安装方式相同，均通过旋转油缸进行安装，为可折叠式。同样为了增加作业人员的安全性，该第二翻板42边缘也可设置围栏。

动力及控制装置设置在第二安装平台39的前部，包括泵站部分、电气系统35和液压系统36。电气系统35主要包括矿用防爆电表、煤矿用轻型橡套软电缆、防爆接线盒、矿用语音灯光信号装置、本质安全型电磁启动器及矿用照明灯。电气系统35与外界电源连接，是该转运及锚杆锚索系统的电力中心。液压系统36包括油箱、液压马达、液压油缸、连接油箱出口与泵站部分入口以及连接泵站部分出口与支护头车2和支护后车3各动作机构上的液压马达、液压油缸的液压管路、及位于各液压管路上的安全阀和操作阀。

电气系统35中的防爆电机与泵站部分连接并带动液压油泵运转，为支护头车2和支护后车3提供动力；支护头车2和支护后车3通过液压管路从泵站部分获得动力，然后通过液压管路把动力传递到各执行机构，与各执行机构相对应的控制阀配合完成行走、打钻、破碎、运输等动作。

另外，支护后车3上还设置有便携式动力源38，可作为支护头车2装卸的临时动力源和为掘进支护工作过程中临时需要的小动力源提供方便。该便携式动力源38布置在第二安装平台39上的中部。

还有，本发明中全自动帮锚杆钻机24、半自动顶锚杆钻机26和顶锚索钻机43都可采用现有的钻机结构完成相应作业，如包括传感器、三根不同行程的液压油缸、滑道、回转机构总成、瞄准器及链条总成，油缸分别位于滑道的两侧和下部，回转机构总成位于滑道的上方，回转机构、油缸通过链条总成与滑道连接在一起。

参照附图9所示，当支护后车3需要进行顶锚索施工作业时，支护后车3的第二升降平台41上升，三台顶锚索钻机43通过各自的滑道左右呈一字排开且钻机与滑道垂直，进行顶锚索支护作业。同时支护后车3的两台第二帮锚杆安装机40分别通过钻臂机构实现上下、左右旋转以及前后移动，快速完成两帮下部各两根锚杆的安装。

本发明在帮锚杆施工时，钻孔和安装分别有帮锚杆钻孔机和帮锚杆安装机完成，实现了帮锚杆钻孔的自动成孔和帮锚杆施工时钻孔和安装工作同步进行，提高了支护效率，降低了劳动强度。

本发明转运及锚杆锚索支护系统的工作方式如下：

当快速掘进设备1处于工作状态时，支护头车2也必须处于工作状态，采掘的煤通过快速掘进设备的运输溜槽运到料斗21中，再通过运输溜槽31运到转运皮带4上，与此同时，破碎滚筒25将运输溜槽31中体积大的煤块进行破碎，防止其砸坏转运皮带；当需进行帮锚杆支护时，帮锚杆钻机立柱滑道23接到指令后，会自动向上滑动，以巷道顶板为定位点，帮锚杆钻机24对两帮上部各两个帮锚杆孔进行自动钻孔作业，完成之后，帮锚杆钻机立柱滑道23自动向下滑动，直至滑道行程最低点，帮锚杆钻机24对两帮下部各两个帮锚杆孔进行自动钻孔作业，巷道两帮的每排距各四个帮锚杆孔施工完成；当需进行顶锚杆支护时，支护头车2的第一升降平台27上升，顶锚杆钻机26沿着各自的滑轨呈一字型排开，进行顶锚杆的支护作业；当需进行顶锚索支护时，支护后车3的第二升降平台41上升，顶锚索钻机43沿着各自的滑轨呈一字型排开，进行顶锚索的支护作业；当需进行帮锚杆安装作业时，支护头车2的第一帮锚杆安装机30进行两帮上部各两根锚杆的安装作业，支护后车3的第二帮锚杆安装机40进行两帮下部各两根锚杆的安装作业；当需进行帮锚网铺网工作时，帮锚网铺放装置34配合安装帮锚网。以上本发明中所有动作都可同时进行，不仅大大提高了支护效率，而且能一次性完成快速掘进系统巷道的全断面锚杆锚索支护作业，减轻了工人的劳动强度，避免了锚杆、锚索的滞后支护作业，提高了安全性。

本发明转运及锚杆锚索支护系统中的支护头车紧跟在快速掘进设备后面，主要用来顶锚杆锚索支护作业和帮锚杆锚索支护作业，集转运、破碎及锚护功能为一体，能方便快速完成顶锚杆锚索支护作业和帮锚杆支护作业；支护后车紧跟在支护头车的后面，且跨骑转运皮带行走，主要用来为支护头车和本车提供动力，而且能够进行顶锚杆锚索作业和帮锚杆安装作业。

本发明设计新颖、结构独特、功能多样，且其支护头车和支护后车高度尺寸均较小，便于运输，整车结构简单便于维护，实现了锚杆锚索支护作业的机械化和自动化，减轻了工人的劳动强度，提高了支护效率和安全性，为快速掘进技术的快速发展提供了有利条件。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，包括支护头车、支护后车、转运皮带和动力及控制装置，所述支护头车和支护后车之间柔性连接，所述支护头车的后端与转运皮带的前端连接，所述支护后车跨骑转运皮带，所述动力及控制装置设置在支护后车上，为支护头车和支护后车提供动力并控制其动作。

2.根据权利要求1所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述支护头车包括第一行走机构、料斗、运输溜槽、帮锚杆钻机立柱滑道、帮锚杆钻机、第一升降平台、顶锚杆钻机和第一帮锚杆安装机，

所述第一行走机构位于所述支护头车的底部，其上设有第一安装平台，所述第一安装平台上安装料斗、运输溜槽、帮锚杆钻机立柱滑道和第一升降平台；

所述料斗设在所述第一安装平台的最前端，与所述运输溜槽的前端相接；

所述第一安装平台上的前部安装帮锚杆钻机立柱滑道，所述帮锚杆钻机立柱滑道上安装帮锚杆钻机，所述帮锚杆钻机可随所述帮锚杆钻机立柱滑道上下滑动；

所述第一安装平台上的中后部还设有可升降的第一升降平台，该第一升降平台的最前端分别通过水平滑道安装至少两台顶锚杆钻机，该第一升降平台上还设置有第一帮锚杆安装机。

3.根据权利要求2所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述支护头车包括两个帮锚杆钻机立柱滑道和四台帮锚杆钻机，所述两个帮锚杆钻机立柱滑道分别设置于第一安装平台上的前部两侧，且每个帮锚杆钻机立柱滑道上安装两台帮锚杆钻机；

所述支护头车包括六台顶锚杆钻机，所述六台顶锚杆钻机成一字排开方式布置在第一升降平台的最前端；

所述支护头车包括两台第一帮锚杆安装机，所述两台第一帮锚杆安装机分别通过钻臂机构设置在第一升降平台的中后部两侧。

4.根据权利要求3所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述第一升降平台上设有沿支护头车轴向设置的水平滑道，所述第一帮锚杆安装机的钻臂机构可在该滑道内移动。

5.根据权利要求2所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述支护头车还设有破碎装置，所述破碎装置安装在所述运输溜槽中部的上方。

6.根据权利要求2所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述第一升降平台的两侧分别设有可折叠的第一翻板，所述第一翻板的边缘可转动的安装有帮锚网铺放装置。

7.根据权利要求2所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述第一升降平台上还设有顶棚、料槽和爬梯。

8.根据权利要求1至7任一项所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述支护后车包括第二行走机构、第二帮锚杆安装机、第二升降平台和顶锚索钻机，

所述第二行走机构位于所述支护后车的底部，其上设有第二安装平台，该第二安装平台上安装第二帮锚杆安装机和第二升降平台；

所述第二安装平台的中部两侧分别通过钻臂机构连接两个第二帮锚杆安装机；

所述第二安装平台的后部安装可升降的第二升降平台，该第二升降平台的最后端分别通过水平滑道安装三台顶锚索钻机，所述三台顶锚索钻机成一字排开布置。

9.根据权利要求8所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述第二升降平台上设有沿支护后车轴向设置的水平滑道，所述第二帮锚杆安装机的钻臂机构可在该滑道内移动。

10.根据权利要求8所述的转运及锚杆锚索支护系统，其特征在于，所述支护后车上还设置有便携式动力源。