CN105443037B - 一种顶锚杆钻机及包含该钻机的顶锚杆钻车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶锚杆钻机，包括固定机构、支撑机构、滑架、钻箱机构，固定机构包括底座、立板和连接座，立板上设有固定导向块的凸起；支撑机构和滑架分别通过导向块与立板相对侧面可滑动连接，且其一端均通过伸缩油缸与底座连接；钻箱机构包括底架、两个独立的钻箱滑座，底架与底座连接，钻箱滑座可沿底架平移，移动到滑架位置时，钻箱滑座可与滑架另一导轨面连接并沿其滑动。本发明还公开了包含该钻机的顶锚杆钻车，包括四臂和六臂顶锚杆钻车。该顶锚杆钻车中的钻机可同时作业，能实现对顶板的快速支护作业，结构紧凑，功能多样。本发明与掘进设备配套作业同步完成支护转运功能，大大减少作业人员，减轻劳动强度，提高支护效率和安全性。

Description

一种顶锚杆钻机及包含该钻机的顶锚杆钻车

技术领域

本发明涉及煤矿井下支护技术领域，特别是涉及一种顶锚杆钻机及包含该钻机的顶锚杆钻车。

背景技术

我国煤矿掘锚失调的状况比较严重，支护速度跟不上掘进速度，成为制约快速掘进技术发展的瓶颈。在巷道掘进作业中，掘进机的开机率只有30％左右，其余的大部分时间都用于支护，支护效率低是影响掘进进尺的最主要因素。

目前，我国大中型煤矿锚杆锚索支护作业方式大多依靠人工使用手持式单体锚杆机和煤电钻进行作业，而单体式锚杆钻机械化程度低、劳动强度大。又由于手持式单体锚杆机由人力操作，人力本身的局限性造成锚杆锁紧力需要二次紧固，这样既增加了工作量，也占用了很多时间，并且需要工人成组作业，因此单体式锚杆钻机的效率低下。

由此可见，如何能创设一种机械化程度高、支护效率高、劳动强度低的新的顶锚杆钻车及包含该钻机的顶锚杆钻车，实属当前重要研发课题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机械化程度高、支护效率高、劳动强度低的顶锚杆钻机，使其克服现有的锚杆钻机存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供一种顶锚杆钻机，包括固定机构、支撑机构、滑架和钻箱机构，

所述固定机构包括底座、固定于底座上的立板以及与立板固定连接的连接座，所述立板上设有用于固定导向块的凸起；

所述支撑机构包括导轨、分别与导轨的两端连接的支撑伸缩油缸和支撑板，所述支撑伸缩油缸的另一端固定在所述底座上，且所述导轨通过设置于立板上的导向块与立板一侧可滑动连接；

所述滑架通过伸缩油缸与所述底座相连接，其包括第一导轨面和第二导轨面，所述第一导轨面通过设置于立板上的导向块与立板的另一侧可滑动连接；

所述钻箱机构包括钻箱底架、两个独立的沿钻箱底架横向移动的钻箱滑座和分别设置于两个钻箱滑座上的钻孔钻箱和锚固钻箱，以及带动钻箱滑座沿所述第二导轨面移动的链条总成，所述钻箱底架与所述底座固定连接，所述钻孔钻箱或锚固钻箱随其钻箱滑座移动到所述滑架位置时，所述钻箱滑座可通过导向块与所述滑架的第二导轨面相连接，并在所述链条总成的带动下沿第二导轨面滑动。

作为本发明的一种改进，还包括设置于所述底座同侧的机械臂和锚杆仓，

所述机械臂包括机械臂固定座、机械臂导轨和机械抓手，所述机械臂固定座与所述底座固定连接，所述机械臂导轨与机械臂固定座为可转动连接，所述机械抓手可滑动的连接在所述机械臂导轨上，且可随所述机械臂导轨摆动；

所述锚杆仓包括锚杆仓刚性架、链条传动总成和夹子式锚杆存储机构，所述锚杆仓刚性架底部与所述底座固定连接，所述链条传动总成为扁圆形结构，设置于所述锚杆仓刚性架上部，其上连接所述夹子式锚杆存储机构并带动其转动，且所述机械抓手与所述链条传动总成机械联动。

进一步改进，所述支撑板上安装有支撑定位瞄准器；所述支撑定位瞄准器包括两个相对的可自由开合的夹板，所述两个夹板的相对侧面上开设有对称的半圆，所述两个夹板闭合时，可形成用于定位钻杆的圆孔；所述支撑板的外侧面设置有三个呈三角形分布的圆锥截齿。

本发明还提供一种包含上述顶锚杆钻机的顶锚杆钻车，所述顶锚杆钻车包括自行走机构、机体部、钻臂机构、控制机构和电气及液压系统，

所述自行走机构位于钻车的底部，其上设有机体部；

所述钻臂机构通过升降平台设置在所述机体部上，包括所述顶锚杆钻机，

所述控制机构和电气及液压系统用于控制所述钻车动作及为钻车提供动力。

进一步改进，所述钻臂机构包括钻臂板和安装在其上的四台所述顶锚杆钻机，所述钻臂板垂直固定在所述升降平台上，所述四台顶锚杆钻机呈一字排开布局均可滑动的设置在所述钻臂板的一侧，且所述外侧两台顶锚杆钻机与所述滑轨可转动连接，在所述外侧两台钻机随滑轨向钻车两侧伸展的同时可通过伸缩油缸调整其倾斜角度；

所述外侧两台顶锚杆钻机中锚杆仓存储锚杆数量为中间两台顶锚杆钻机的两倍；

所述钻臂板上还安装有两个支腿油缸。

进一步改进，所述钻臂机构包括钻臂板、设在所述钻臂板上的前滑轨组和设在所述升降平台下表面的后滑轨组以及六台所述顶锚杆钻机，所述六台顶锚杆钻机分前后两排设置，且前后两排钻机的间距为一排锚杆间距，所述前排四台顶锚杆钻机横向一字排开，均通过连接座与所述前滑轨组可滑动连接，所述后排两台顶锚杆钻机横向排开，均通过连接座与所述后滑轨组可滑动连接；

所述最外侧两台钻机与所述滑轨可转动连接，并通过伸缩油缸可调整所述钻机的倾斜角度。

进一步改进，所述顶锚杆钻车还包括储网送网机构和托网铺网机构，所述储网送网机构位于所述钻车后部，与所述机体部固定连接；所述托网铺网机构位于所述钻车前部，与所述钻臂板固定连接；

所述储网送网机构包括与机体部垂直固定连接的伸缩套筒、与伸缩套筒垂直且平行于所述钻车轴向方向的三级伸缩滑架、以及与所述伸缩滑架相垂直设置的储网座，所述伸缩滑架通过摆动座和摆动油缸与所述伸缩套筒上部相连接；

所述托网铺网机构包括两个升降油缸、托网箱、托辊架和托辊，所述两个升降油缸的外套筒平行固定安装在所述钻臂板上，所述托网箱和托辊架均固定安装于所述升降油缸的伸缩杆上，可随升降油缸的伸缩而升降，所述托辊均可转动的安装在所述托辊架顶端；

所述储网送网机构通过三级伸缩滑架的伸缩可将放于所述储网座中的网卷送入所述托网箱中。

进一步改进，所述托辊包括固定托辊和伸缩托辊，所述伸缩托辊可向所述钻车两侧伸展。

进一步改进，所述顶锚杆钻车还包括转运机构，所述转运机构沿所述钻车车身前后方向设置。

进一步改进，所述控制机构包括激光测距仪、传感器、计数器和工控机，所述工控机与所述激光测距仪、传感器和计数器相连接，且所述工控机还安装无线或有线网卡。

采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明顶锚杆钻机的钻箱机构采用“两位平移式，双独立钻箱”机构，结构紧凑，双独立钻箱使钻孔与安装锚杆分开，钻进效率更高，锚杆锁固能力强。且钻孔模式与锚杆安装模式互锁，保证作业时互不影响，保证钻孔和安装锚杆顺利进行。能够实现自动定位、自动钻孔、自动安装锚杆、自动锁固等功能，实现了顶锚杆支护作业的机械化、自动化。

2、本发明顶锚杆钻机将锚杆仓与钻机一体，并安装有与锚杆仓链轮机械联动的机械臂，实现了安装锚杆的自动化机械化，保证了锚杆安装位置准确，能顺利进入锚杆孔；且其中夹子式锚杆储存机构能方便安装锚杆和续存锚杆，扁圆形链条传动锚杆仓，使锚杆仓的体积小，储存锚杆数量更多。

3、本发明顶锚杆钻机中支撑定位瞄准器能非常有效地稳定钻机、定位导向钻杆进行钻孔作业。

4、本发明顶锚杆钻车可实现顶锚杆支护作业的机械化、自动化，与掘进设备配套作业时，在将掘进设备截割下的煤及时转运到桥式皮带机或梭车上的同时，完成顶锚杆的自动支护作业，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，有效解决掘锚失调矛盾。

5、本发明中控制机构对钻车行走及间排距可实现智能化控制，并且具有数据采集、存储及传输功能。并可实现可视化操作，只需一人操作，就可以操作整台设备，大大减少作业人员，减轻劳动强度，提高支护效率和安全性。

6、本发明顶锚杆钻车整体机构合理，刚性好，行走自如可靠，适应在恶劣的环境下工作，可实现我国煤矿行业安全、高效、机械化作业的目标，丰富和完善了锚杆钻车的功能。

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是本发明顶锚杆钻机的结构示意图。

图2是本发明顶锚杆钻机的支撑机构结构示意图。

图3是本发明顶锚杆钻机的钻箱结构示意图。

图4是本发明顶锚杆钻机的机械臂结构示意图。

图5是本发明顶锚杆钻机的锚杆仓结构示意图。

图6是本发明四臂顶锚杆钻车的收缩状态立体示意图。

图7是本发明四臂顶锚杆钻车的工作状态立体示意图。

图8是本发明四臂顶锚杆钻车机体部的结构示意图。

图9是本发明四臂顶锚杆钻车的钻臂机构结构示意图。

图10是本发明四臂顶锚杆钻车的储网送网机构示意图。

图11是本发明四臂顶锚杆钻车的托网铺网机构示意图。

图12是本发明六臂顶锚杆钻车的收缩状态立体示意图。

图13是本发明六臂顶锚杆钻车的工作状态立体示意图。

图14是本发明六臂顶锚杆钻车机体部的结构示意图。

图15是本发明六臂顶锚杆钻车的钻臂机构结构示意图。

具体实施方式

本发明提供的顶锚杆钻车是一种能与掘进设备配套作业的机械化锚杆支护设备，工作时紧跟在掘进设备后面同步行进完成顶锚杆的自动支护作业，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。

本实施例以四臂顶锚杆钻车和六臂顶锚杆钻车为例，对本申请技术方案进行详细说明，不应理解为是对任何结构的限制。

本发明顶锚杆钻车中所用的顶锚杆钻机均采用智能顶锚杆钻机，该智能顶锚杆钻机采用“两位平移式，双独立钻箱”机构，以及机械臂和锚杆仓设备，使钻孔钻进效率高，锚杆锁固能力强，且能自动定位，实现了锚杆支护作业的机械化、自动化。该智能顶锚杆钻机工作需要的液压动力可以通过液压胶管和相应的阀块与钻车上的动力泵站相连，由钻车的液压泵站提供动力。该智能顶锚杆钻机的具体结构如下：

参照附图1所示，该智能顶锚杆钻机包括支撑机构221、固定机构222、滑架223、钻箱机构224、机械臂225、锚杆仓226和电液控制箱227。

参照附图2所示，该固定机构222包括底座2221和固定于底座2221上的立板2222，以及与立板2222固定连接的连接座228，立板2222的侧面设有凸起2223，该凸起2223用于固定导向块2224，该连接座228用于将该锚杆钻机连接至钻车上。

该支撑机构221包括导轨2211、支撑伸缩油缸2212、支撑板2214和支撑定位瞄准器2213。导轨2211通过导向块2224与固定机构222的立板2222一侧相连接。支撑伸缩油缸2212的两端分别与导轨2211、底座2221刚性连接，通过支撑伸缩油缸2212的伸缩可实现导轨2211沿立板2222侧面滑动的伸缩运动。支撑板2214固定安装于导轨2211的前端，其上安装有支撑定位瞄准器2213，该支撑定位瞄准器2213包括两个可相对自由张开与闭合的夹板，该两个夹板的相对侧面上开设有对称的半圆，则该两个夹板闭合时，可形成一个圆孔，用于定位钻杆，起到在钻孔过程导向和瞄准的作用。另外，在支撑板2214的外侧面上固定有三个圆锥截齿2215，其三个圆锥截齿2215呈三角形分布，用于支撑稳定该锚杆钻机。

参照附图3和4所示，该滑架223包括第一导轨面2231和第二导轨面2232，该第一导轨面2231与固定机构222的立板2222另一侧面通过导向块连接。该滑架223的一端通过伸缩油缸2233与底座2221相连接，通过伸缩油缸2233的伸缩可以实现滑架223沿立板2222侧面滑动的伸缩运动。

该钻箱224采用“两位平移式双独立”结构设计，其包括一个钻箱底架2241和两个独立的钻箱滑座2242，该两个钻箱滑座2242上分别对应设置钻孔钻箱和锚固钻箱，且每个钻箱上均包括钻孔马达和水套。该钻箱底架2241与钻机底座2221刚性连接，钻箱滑座2242可沿钻箱底架2241横向移动。当其中一个钻箱滑座2242移动到与滑架223对齐的位置时，该钻箱滑座2242对应的钻箱通过导向块与滑架的第二导轨面2232相连接，然后在伸缩油缸和链条组成的链条总成的驱动下，该钻箱可沿滑架223的第二导轨面上下滑动。

参照附图4所示，机械臂225包括机械臂固定座2251、机械臂导轨2252、机械抓手2253。机械臂固定座2251与钻机底座2221的尾部刚性连接，机械臂导轨2252与机械臂固定座2251为销钉连接，机械臂导轨2252可绕机械臂固定座2251的孔轴旋转一定角度；机械抓手2253可滑动的连接在机械臂导轨2252上，则机械抓手2253可沿机械臂导轨2252自由滑动并随导轨2252摆动一定角度。

参照附图5所示，锚杆仓226包括锚杆仓刚性架2261、链条传动总成2262、夹子式锚杆存储机构2263。锚杆仓226与机械臂225位于底座2221的同一侧，锚杆仓刚性架2261底部与钻机的底座2221尾部刚性连接，可随钻机实现多方位锚固支护作业。链条传动总成2262设置于所述锚杆仓刚性架2261上部，为扁圆形链条传动总成，分为上下两组，每一组上均连接有数量相同、间隔相等的夹子式锚杆存储机构2263。该夹子式锚杆存储机构2263随着链条传动总成2262的转动而转动，且机械臂225随该链条传动总成2262机械联动。该锚杆仓具有体积小、储存锚杆数量多的特点。

该电液控制箱227为集成模块单元，固定安装于固定机构立板2222的侧边，主要由壳体、电磁阀、控制电路模块等组成，直接控制钻机进行自动锚钻支护作业。

该智能锚杆钻机具体的锚固作业过程如下:

(1)该锚杆钻机在钻臂的作用下移动到位后，支撑机构221在支撑伸缩油缸2212的作用下伸出，支撑顶板；

(2)将与钻孔钻箱对应的钻箱滑座2242沿钻箱底架2241平移至滑架223的第二导轨面2232处，该钻孔钻箱通过导向块与第二导轨面2232相连接，在链条总成的驱动下，该钻孔钻箱沿第二导轨面2232向上移动，该钻孔钻箱上安装的中空钻杆在液压马达的驱动下进行湿式钻孔作业，再在推进油缸2233的作用下完成中空钻杆的钻孔作业；

(3)钻孔完毕后，钻孔钻箱退回原位，与锚固钻箱对应的钻箱滑座2242沿钻箱底座2241平移至滑架223的第二导轨面2232处，该锚固钻箱通过导向块与第二导轨面2232相连接，此时机械抓手2253转动，该机械抓手2253把锚杆仓226中安装的新型组合锚杆(树脂药卷预先固定安装于锚杆的顶部)抓取送至锚固钻箱的锚固装置上。在链条总成和推进油缸2233的作用下，锚固钻箱与锚杆、机械抓手2253一起向顶板推进，直至锚杆认进煤孔后，锚固钻箱继续推动锚杆到头，此时支撑定位瞄准器2213打开，锚固钻箱对锚杆进行锚固作业，锚固完成后，锚固钻箱退回原位，瞄准器合上，完成一根锚杆的支护。同时机械臂225摆回原位，与机械抓手2253联动的锚杆仓226把下一根锚杆传送到位。

实施例一：包含上述顶锚杆钻机的四臂顶锚杆钻车具体结构如下：

参照附图6和7所示，该四臂顶锚杆钻车，包括自行走机构7、机体部4、钻臂机构2、控制机构6、储网送网机构5、托网铺网机构1和电气及液压系统3。

该自行走机构7为履带式行走机构，位于该钻车的底部，其包括涨紧油缸、行走马达和减速机。通过涨紧油缸的伸缩运动可调整履带的涨紧程度；行走马达带动减速机，通过链轮带动履带实现行走机构的前进与后退。该自行走机构7由控制机构6控制，可实现爬坡能力±15度，其行走速度与钻车的支护速度和掘进设备掘进速度相匹配，实现行走及间排距的智能化控制。

参照附图8所示，机体部4设置于自行走机构7上方，包括前梁41、后梁42、安装平台43、连杆机构44与升降平台45。前梁41、后梁42与自行走机构7固定连接，安装平台43与前后梁结构固定连接，升降平台45通过连杆机构44设置在安装平台43上，在连杆机构44的升降油缸的作用下可实现升降平台45的上下升降。

参照附图9所示，钻臂机构2包括钻臂板21和四台顶锚杆钻机22(从左向右依次为1到4号钻机)，钻臂板21垂直固定安装于升降平台45上，四台顶锚杆钻机22横向一字排开，均安装在钻臂板21的一侧，其中，中间两台顶锚杆钻机22与钻臂板21的侧面通过滑座与滑轨座相连接，其间距可调节；外侧两台顶锚杆钻机22通过滑轨与钻臂板21可滑动连接，则外侧两台顶锚杆钻机22可随滑轨分别向钻车两侧伸展。为进一步扩展外侧两台顶锚杆钻机22的支护范围，该外侧两台顶锚杆钻机22均与滑轨伸出段24可转动连接，且通过调整伸缩油缸的伸缩可向外侧倾斜一定倾角。在滑轨伸出段24伸展开过程中外侧两台顶锚杆钻机22的间距可为三个锚杆横向间距或五个锚杆横向间距。

在钻车施工作业时，先将四台钻机的间距均设为一个锚杆横向间距，同时自动施工四根顶锚杆；然后外侧两台钻机分别向两侧伸展开直到间距为五个锚杆横向间距，施工顶板侧边的两根顶锚杆，一个循环下来，中间两台钻臂各自完成一根顶锚杆施工，外侧两台钻机各自完成两根顶锚杆施工，顶板一排六根顶锚杆施工完成。即钻车一次定位即可自动完成六根顶锚杆的支护施工。另外，为了增强该钻臂机构2的稳固性，该钻臂板21的另一侧面固定安装两个稳车支腿油缸23，在钻臂工作时支腿油缸23支撑底板起到稳定工作平台的作用。

该控制机构6主要包括驾驶室、电控箱、遥控器、工控机、传感器、测距仪、计数器、发射器等。该工控机(含显示器)实现可视化的人机交互界面，能监控并记录掘进面各个设备的运行情况，能够实现故障报警、显示和自诊断功能；实时采集存储锚杆钻车工作的必要参数(如单日进尺、单日支护锚杆数量、单根锚杆状态参数)，根据提供锚护参数，便于分析顶板的稳定性。工控机还安装无线或有线网卡，可以与井下数据交换网络实现数据交换，从而实现掘进工作面远程监控即可实时远程掌握工作面情况，同时实现设备井下定位功能，如在机体部4的前部和后部的两侧对称设置4台激光测距仪，工控机通过对4台激光测距仪测量数据的采集、比较，能准确控制钻车在巷道中间位置或利用巷道中线进行定位。则一个操作人员就可以操作整台钻车，通过控制机构6中的显示屏即可看到整车以及四个钻臂的各项参数是否正常。

参照附图10所示，储网送网机构5包括伸缩套筒51、一级滑座52、二级滑架53、储网座55和摆动座54。摆动座54与伸缩套筒51的上端部采用轴连接，并在摆动油缸的作用下可使整个滑架座向后下方倾斜一定角度，方便工人往储网座55上装网卷。一级滑座52可在摆动座54上滑动，二级滑架在一级滑座上滑动，储网座55通过链条和油缸构成的倍速机构与二级滑架53相连接，可在二级滑架53上滑动，则摆动座54、一级滑座52、二级滑架53和储网座55共同构成三级伸缩滑架机构，用于将储网座55上的网卷送入托网铺网机构1中。该储网送网机构5通过伸缩套筒51的伸缩实现储网送网机构的升降动作。

参照附图11所示，托网铺网机构1包括两个升降油缸11、托网箱12、托辊架14和托辊13。两个升降油缸11的外套筒分别固定安装在钻臂板21上。托网箱12和托辊架14均固定安装于升降油缸11的伸缩杆上，可随升降油缸的伸缩而升降。托辊13包括固定托辊和伸缩托辊，其中伸缩托辊可向钻车两侧伸展开，固定托辊和伸缩托辊均与托辊架14采用轴连接实现可转动功能，在铺网过程中使网片能更好的与顶板相贴合。托网箱12托住网卷，网卷的一端与顶板的网片连接好，升降油缸11带着托辊13往上升，使网片与顶板相贴合，钻车行进过程可实现自动铺顶网工作。

另外该托网铺网机构1中有一个托辊中装有计数器，能准确测量钻车的行走速度及行走距离同时利用掘锚机的位置进行修正。

电气及液压系统3中的防爆电机与液压油泵连接，防爆电机启动并带动液压油泵运转，为钻车提供动力；电气系统主要由矿用防爆电表、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、卷缆器等组成，电气系统与外界电源连接，为泵站部分提供动力，是本钻车的电力中心。液压系统包含有油箱、液压油泵、马达、液压油缸、平衡阀、油管座、接头、液压管路、水管及冷却器以及位于液压管路上的控制阀等。油箱安装在安装平台上，液压管路分别与自行走机构、顶锚杆智能钻机等完成相应动作的执行机构连接，钻车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执行机构，与执行机构相对应的控制阀配合完成行走、打钻等动作。

下面为该四臂顶锚杆钻车的具体施工锚杆过程：首先控制机构6通过机体部4的前、后部两侧对称设置的4台激光测距仪、位置传感器、超声波红外探测器等传感器进行数据的采集和比较，利用巷道中线进行定位，准确控制钻车在巷道中间位置，同时利用掘锚机的位置进行修正。确认钻车移动到位后，升降平台45升起，升降平台支腿油缸伸出支撑底板。储网送网机构5的摆动座54在油缸的作用下向后倾斜一定角度方便工人上装网卷。摆动座54恢复原位摆平，伸缩套筒51在升降油缸作用下伸出到头，然后储网座55托住网卷在一级滑座52和二级滑架53的伸出作用下推送到钻车的最前端。储网送网机构5对网卷进行自动搭接后，网卷储放于托网箱12中，托辊13在升降油缸11的作用下上升与伸展开，直至托住锚网与顶板相贴合。最后外侧两台智能顶锚杆钻机22在滑轨的带动下向钻车两侧伸展移动到位，每台智能锚杆钻机的间距均为一个锚杆横向间距。移动到位后，四台顶锚杆机同时作业，支撑机构在伸缩油缸的作用下伸出支撑住顶板，钻孔钻箱平移到位后在一、二级推进油缸和钻孔马达作用下进行钻孔作业。钻孔完毕，锚固钻箱移动到位，机械臂带动机械抓手转动，机械抓手把锚杆仓的新型组合锚杆抓取送至锚固钻箱的锚固装置上。在一、二级推进油缸的作用下，锚固钻箱与锚杆、机械抓手一起推进，直至锚杆认进煤孔后松开摆回原位，同时与机械抓手联动的锚杆仓把下一根锚杆传送到位。锚固钻箱继续推动锚杆到头，支撑定位打开，锚固钻箱对锚杆进行锚固作业。锚固完成后，钻箱退回原位，支撑定位合上，支撑收回，完成四根锚杆的支护。接着中间两台锚杆钻机不动作，外侧两台锚杆钻机继续往外伸展开，直至间距为五个锚杆横向间距，然后重复锚杆支护动作，完成最外侧两根顶锚杆的支护作业，最终一次移车定位完成六根顶锚杆支护。升降平台支腿油缸收回，控制机构通过激光测距仪，位置传感器，超声波红外探测器等传感器进行数据的采集和比较，准确控制钻车在巷道中间位置，智能控制钻车向前移动一个排距，移动过程中自动完成铺网作业。

实施例二：包含上述顶锚杆钻机的六臂顶锚杆钻车是在上述四臂顶锚杆钻车的基础上进一步改进，其改进之处在于：

参照附图12至15所示，本发明六臂顶锚杆钻车的钻臂机构2’包括钻臂板21’、设在钻臂板21’上的前滑轨组、设在升降平台45’下表面的后滑轨组22’和六台顶锚杆钻机(从左向右依次为1到6号钻机)，钻臂板21’垂直固定安装于升降平台45’上，六台顶锚杆钻机分前后两排设置，且前后两排钻机的间距为一排锚杆间距。前排四台顶锚杆钻机横向一字排开，均安装在钻臂板21’一侧的前滑轨组上，其中，中间两台顶锚杆钻机的间距可调节；外侧两台顶锚杆钻机通过滑轨与钻臂板21’可滑动连接，则外侧两台顶锚杆钻机可随滑轨分别向钻车两侧伸展。为进一步扩展外侧两台顶锚杆钻机的支护范围，该外侧两台顶锚杆钻机均与滑轨伸出段可转动连接，且通过调整伸缩油缸的伸缩可向外侧倾斜一定倾角。在滑轨伸出段伸展开过程中外侧两台顶锚杆钻机的间距可为五个锚杆横向间距。后排两台顶锚杆钻机通过设置后滑轨组与升级平台45’连接，且该两台顶锚杆钻机通过滑轨可向车身两侧展开，达到三个锚杆横向间距。

在钻车施工作业时，先将前后两排六台钻机的间距均设为一个锚杆横向间距，同时自动施工六根顶锚杆，即钻车一次定位即可自动完成六根顶锚杆的支护施工。

另外，该六臂顶锚杆钻机还包括转运机构8，该转运机构8沿该钻车车身前后方向设置且位于中间位置，用于转运前方设备输送来的物料；其包括料斗、运输溜槽、刮板、刮板链子、动力源(马达或者电机)、挡煤板等。料斗接收前方设备输送来的物料，通过位于运输溜槽尾部的电机或马达带动链轮，链轮带动刮板链子和刮板，把物料转运至下一输送设备。运输溜槽的运输能力强，能满足掘进设备作业时的运输需求。该转运机构1还包括破碎滚筒，该破碎滚筒位于料斗与运输溜槽过渡处，在低速大扭矩马达的驱动下对大块物料进行破碎，防止其砸坏输送设备。当然，上述四臂顶锚杆钻机中也可设置该转运机构。

下面为该智能六臂顶锚杆钻车的具体施工锚杆过程：首先控制机构6通过机体部4的前、后部两侧对称设置的4台激光测距仪、位置传感器、超声波红外探测器等传感器进行数据的采集和比较，利用巷道中线进行定位，准确控制钻车在巷道中间位置，同时利用掘锚机的位置进行修正。确认钻车移动到位后，升降平台升起。储网送网机构5的摆动座54在油缸的作用下向后倾斜一定角度方便工人上装网卷。摆动座54恢复原位摆平，伸缩套筒51在升降油缸作用下伸出到头，然后储网座55托住网卷在一级滑座52和二级滑架53的伸出作用下推送到钻车的最前端。储网送网机构5对网卷进行自动搭接后，网卷储放于托网箱12中，托辊13在升降油缸11的作用下上升与伸展开，直至托住锚网与顶板相贴合。六台智能顶锚杆钻机在滑轨的带动下移动到位，每台顶锚杆钻机的间距均为一个锚杆横向间距。移动到位后，六台顶锚杆机同时作业，支撑机构在伸缩油缸的作用下伸出支撑住顶板，钻孔钻箱平移到位后在一、二级推进油缸和钻孔马达作用下进行钻孔作业。钻孔完毕，锚固钻箱移动到位，机械臂带动机械抓手转动，机械抓手把锚杆仓的新型组合锚杆抓取送至锚固钻箱的锚固装置上。在一、二级推进油缸的作用下，锚固钻箱与锚杆、机械抓手一起推进，直至锚杆认进煤孔后松开摆回原位，同时与机械抓手联动的锚杆仓把下一根锚杆传送到位。锚固钻箱继续推动锚杆到头，支撑定位打开，锚固钻箱对锚杆进行锚固作业。锚固完成后，钻箱退回原位，支撑定位合上，支撑收回，完成两排六根锚杆的支护。在进行锚杆支护作业的同时，转运机构一直在进行物料的破碎与传输工作。控制机构通过激光测距仪，位置传感器，超声波红外探测器等传感器进行数据的采集和比较，准确控制钻车在巷道中间位置，智能控制钻车向前移动一个排距，移动过程中自动完成铺网作业。

本发明顶锚杆钻车中的顶锚杆钻机，均安装在同一升降平台上，可同时作业，能实现对顶板的快速支护作业，结构紧凑，功能多样。且该智能顶锚杆钻机能够实现自动定位、自动钻孔、自动安装锚杆、自动锁固等功能，是实现对顶板快速自动锚固支护作业的机械化专用设备，使得支护速度与掘进速度相匹配，有效解决掘锚失调矛盾，促进煤炭生产安全、高效和健康发展，为快速掘进系统的发展提供有利条件。

本发明顶锚杆钻车集合了物料转运、破碎、锚杆自动支护、自动铺网等功能，适用于配套掘锚机、全断面综掘机、连采机等掘进设备进行顶锚杆支护作业，工作时紧跟在掘进设备后面同步行进，在将掘进设备截割下的煤及时转运到桥式皮带机或梭车上的同时，完成顶锚杆的自动支护作业，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，有效解决掘锚失调矛盾，促进煤炭生产安全、高效和健康发展。

本发明可实现全自动化控制，动力部分为防爆电机带动液压油泵向系统供液，通过液压系统各个元件控制机械部分执行元件，操作简单、故障率低、维修方便。并且该钻车具有对工作环境感知、探测、报警、显示和自诊断等功能，如对接近设备的人员、冒顶、片帮等进行感知、报警。该钻车的电气系统具有防爆功能，组成电气系统的元件都有防爆合格证和煤安证，保证钻车在运行状态下操作人员的安全。

本发明设计新颖、结构独特、功能多样，集自动定位、自动钻孔、自动安装锚杆、自动锁固等功能于一体，实现了锚杆支护作业的自动化，可大大减少作业人员，减轻劳动强度，提高支护效率和安全性，为快速掘进技术的发展和推广应用提供了有利条件。

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)

1.一种顶锚杆钻机，其特征在于，包括固定机构、支撑机构、滑架和钻箱机构，

所述固定机构包括底座、固定于底座上的立板以及与立板固定连接的连接座，所述立板上设有用于固定导向块的凸起；

所述支撑机构包括导轨、分别与导轨的两端连接的支撑伸缩油缸和支撑板，所述支撑伸缩油缸的另一端固定在所述底座上，且所述导轨通过设置于立板上的导向块与立板一侧可滑动连接；

所述滑架通过伸缩油缸与所述底座相连接，其包括第一导轨面和第二导轨面，所述第一导轨面通过设置于立板上的导向块与立板的另一侧可滑动连接；

所述钻箱机构包括钻箱底架、两个独立的沿钻箱底架横向移动的钻箱滑座和分别设置于两个钻箱滑座上的钻孔钻箱和锚固钻箱，以及带动钻箱滑座沿所述第二导轨面移动的链条总成，所述钻箱底架与所述底座固定连接，所述钻孔钻箱或锚固钻箱随其钻箱滑座移动到所述滑架位置时，所述钻箱滑座可通过导向块与所述滑架的第二导轨面相连接，并在所述链条总成的带动下沿第二导轨面滑动。

2.根据权利要求1所述的顶锚杆钻机，其特征在于，还包括设置于所述底座同侧的机械臂和锚杆仓，

所述机械臂包括机械臂固定座、机械臂导轨和机械抓手，所述机械臂固定座与所述底座固定连接，所述机械臂导轨与机械臂固定座为可转动连接，所述机械抓手可滑动的连接在所述机械臂导轨上，且可随所述机械臂导轨摆动；

所述锚杆仓包括锚杆仓刚性架、链条传动总成和夹子式锚杆存储机构，所述锚杆仓刚性架底部与所述底座固定连接，所述链条传动总成为扁圆形结构，设置于所述锚杆仓刚性架上部，所述链条传动总成上连接所述夹子式锚杆存储机构并带动所述夹子式锚杆存储机构转动，且所述机械抓手与所述链条传动总成机械联动。

3.根据权利要求1所述的顶锚杆钻机，其特征在于，所述支撑板上安装有支撑定位瞄准器；所述支撑定位瞄准器包括两个相对的可自由开合的夹板，所述两个夹板的相对侧面上开设有对称的半圆，所述两个夹板闭合时，可形成用于定位钻杆的圆孔；所述支撑板的外侧面设置有三个呈三角形分布的圆锥截齿。

4.一种包含如权利要求1至3任一项所述的顶锚杆钻机的顶锚杆钻车，其特征在于，所述顶锚杆钻车包括自行走机构、机体部、钻臂机构、控制机构和电气及液压系统，

所述自行走机构位于钻车的底部，所述自行走机构上设有机体部；

所述钻臂机构通过升降平台设置在所述机体部上，包括所述顶锚杆钻机，

所述控制机构和电气及液压系统用于控制所述钻车动作及为钻车提供动力。

5.根据权利要求4所述的顶锚杆钻车，其特征在于：所述钻臂机构包括钻臂板和安装在钻臂板上的四台所述顶锚杆钻机，所述钻臂板垂直固定在所述升降平台上，所述四台顶锚杆钻机呈一字排开布局均可滑动的设置在所述钻臂板的一侧，且外侧两台顶锚杆钻机与滑轨可转动连接，在所述外侧两台顶锚杆钻机随滑轨向钻车两侧伸展的同时可通过伸缩油缸调整所述外侧两台顶锚杆钻机的倾斜角度；

所述外侧两台顶锚杆钻机中锚杆仓存储锚杆数量为中间两台顶锚杆钻机的两倍；

所述钻臂板上还安装有两个支腿油缸。

6.根据权利要求4所述的顶锚杆钻车，其特征在于：所述钻臂机构包括钻臂板、设在所述钻臂板上的前滑轨组和设在所述升降平台下表面的后滑轨组以及六台所述顶锚杆钻机，所述六台顶锚杆钻机分前后两排设置，且前后两排钻机的间距为一排锚杆间距，与所述前滑轨组连接的四台顶锚杆钻机横向一字排开，均通过连接座与所述前滑轨组可滑动连接，与所述后滑轨组连接的两台顶锚杆钻机横向排开，均通过连接座与所述后滑轨组可滑动连接；

最外侧的两台顶锚杆钻机与滑轨可转动连接，并通过伸缩油缸可调整所述最外侧两台顶锚杆钻机的倾斜角度。

7.根据权利要求5或6所述的顶锚杆钻车，其特征在于，所述顶锚杆钻车还包括储网送网机构和托网铺网机构，所述储网送网机构位于所述钻车后部，与所述机体部固定连接；所述托网铺网机构位于所述钻车前部，与所述钻臂板固定连接；

所述储网送网机构包括与机体部垂直固定连接的伸缩套筒、与伸缩套筒垂直且平行于所述钻车轴向方向的三级伸缩滑架、以及与所述伸缩滑架相垂直设置的储网座，所述伸缩滑架通过摆动座和摆动油缸与所述伸缩套筒上部相连接；

所述托网铺网机构包括两个升降油缸、托网箱、托辊架和托辊，所述两个升降油缸的外套筒平行固定安装在所述钻臂板上，所述托网箱和托辊架均固定安装于所述升降油缸的伸缩杆上，可随升降油缸的伸缩而升降，所述托辊均可转动的安装在所述托辊架顶端；

所述储网送网机构通过三级伸缩滑架的伸缩可将放于所述储网座中的网卷送入所述托网箱中。

8.根据权利要求7所述的顶锚杆钻车，其特征在于，所述托辊包括固定托辊和伸缩托辊，所述伸缩托辊可向所述钻车两侧伸展。

9.根据权利要求4所述的顶锚杆钻车，其特征在于：所述顶锚杆钻车还包括转运机构，所述转运机构沿所述钻车车身前后方向设置。

10.根据权利要求4所述的顶锚杆钻车，其特征在于：所述控制机构包括激光测距仪、传感器、计数器和工控机，所述工控机与所述激光测距仪、传感器和计数器相连接，且所述工控机还安装无线或有线网卡。