CN105888705B - 一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备及其使用方法，设备包括底架（1）、立架（2）、上架（3）、斜撑（4）、工作装置（5）和设备定位装置（6）；底架和上架水平设置；立架的底端与底架的前端固定连接、顶端与上架的后端固定连接；多件斜撑分别倾斜固定设置在底架和立架之间、立架和上架之间；工作装置安装在上架上，包括本体（51）、前后导向机构（52）、前后定位机构（53）、左右导向机构（54）、左右定位机构（55）和钻机安装架（56）；设备定位装置固定安装在底架上。本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备结构简单，通过设备定位装置为钻机钻杆提供反向支持力，能够实现快速对巷道底板进行钻孔操作，适应于快速成巷的要求。

Description

一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种稳钻设备及其使用方法，具体是一种适用于煤矿井下对巷道底板进行钻孔锚杆支护的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备及其使用方法，属于井下支护装备技术领域。

背景技术

由于巷道周围不同深度岩体的自身特性及所处应力环境的不同，受地质周期运动、地下水压等因素影响，围岩容易产生不协调变形，特别是针对煤矿井下开采，巷道顶、底板和两帮围岩会产生变形并向巷道内移动，其中巷道底板或采空区底板向上隆起的现象即称之为底鼓，底鼓是井巷中常发生的一种动力现象，它与围岩的性质、采动影响、开采深度及地质构造等直接相关，国内矿井某些巷道底鼓量甚至占到巷道顶、底板移近量的70%以上，特别针对开采深度较大的、具有应力高、温度高、地下水水压高、扰动强度高、冲击危险高、蠕变明显、变形大等特点的深部采场、高应力软岩巷道和硐室，底鼓使巷道变形、断面变小，严重影响着矿井通风、运输和人员行走等各个环节，制约矿井安全及高产高效生产。

煤矿井下防止底鼓现象的发生不仅要补强巷道支护、加固两帮，而且要根据具体的围岩地质条件采取措施将底鼓量减少到允许范围，通常采用加固法、卸压法、联合法和加固巷道帮、角等方法减少底鼓现象，其中加固法是通过提高底板围岩强度或提高对底板围岩的支护力来达到控制底鼓的目的，是一种最常用的底鼓控制方法。

提高底板围岩的强度，主要有底板注浆、底板锚杆支护等，在对底板采用锚杆支护操作时需先对底板进行钻孔，传统方法在钻孔过程中需在钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上，以提供反向支持力，但由于为了保证巷道底板在安设锚杆前不破坏，必须在距掘进工作面一定距离内安设锚杆，这个距离的大小与底板岩石的性质有关，一般应不大于10米，同时为了保证巷道掘进速度不受影响，通常锚杆安装的速度要快，而这种传统的钻孔方法操作不仅复杂、人力物力消耗大，而且钻孔及安装锚杆的速度较慢、效率低，不适应于快速成巷的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备及其使用方法，结构简单，能够在钻孔过程中提供反向支持力的前提下实现快速对巷道底板进行钻孔操作，进而整体提高锚杆安装速度，适应于快速成巷的要求。

为实现上述目的，本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备包括底架、立架、上架、斜撑、工作装置和设备定位装置，底架和上架水平设置；

所述的立架的底端与底架的前端固定连接、顶端与上架的后端固定连接；

所述的斜撑设置为多件，多件斜撑分别倾斜固定设置在底架和立架之间、立架和上架之间；

所述的工作装置安装在上架上，包括本体、前后导向机构、前后定位机构、左右导向机构、左右定位机构、钻机安装架和钻机；本体通过前后方向设置的前后导向机构架设在上架上；前后定位机构配合设置在前后导向机构上；钻机安装架通过左右方向设置的左右导向机构架设在本体上；左右定位机构配合设置在左右导向机构上；钻机竖直设置安装在钻机安装架上；

所述的设备定位装置固定安装在底架上。

作为本发明的优选方案，所述的设备定位装置是压板，压板上设有用于安装锚杆外露端的安装通孔。

作为本发明的进一步改进方案，所述的本体通过角度调节定位机构与前后导向机构连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的钻机安装架通过角度调节定位机构与左右导向机构连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的压板设置成长条形结构，长条形结构的压板两端固定安装在底架上。

作为本发明的进一步改进方案，所述的长条形结构的压板至少按照已安装好的锚杆的位置前后方向或左右方向平行设置为两件。

作为本发明的进一步改进方案，所述的压板上的安装通孔设置成长圆孔。

作为本发明的优选方案，所述的立架竖直设置。

作为本发明的进一步改进方案，所述的位于底架和立架之间的斜撑一端与底架的后端连接、另一端与立架的顶端固定连接，所述的位于立架和上架之间的斜撑一端与立架的顶端固定连接、另一端与上架的后端固定连接。

一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备使用方法，包括以下步骤：

a. 将已经在锚杆钻孔内安装好的锚杆的外露端通过托盘和螺母与压板固定连接使本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备固定安装在巷道底板上；

b. 松开前后定位机构和左右定位机构，移动本体和钻机安装架至第一钻孔位置后锁紧前后定位机构和左右定位机构，启动钻机进行第一钻孔位置的钻孔，完成第一钻孔位置的钻孔后松开前后定位机构或左右定位机构移动本体或钻机安装架至位于本行或本列上的第二钻孔位置、锁紧后进行第二钻孔位置的钻孔，依次类推完成前后导向机构和左右导向机构行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置的钻孔，完成钻孔即进行锚杆安装；

c. 拆卸锚杆外露端的托盘和螺母后将整个设备向前步进一个排距，重复步骤a和b；

d. 重复步骤c直至完成巷道底板上所有需安装锚杆位置的钻孔及锚杆安装。

与现有技术相比，本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备由于将工作装置安装在水平设置的上架上，底架、立架和上架侧面呈Z字形结构，且底架与立架之间和立架与上架之间均设有倾斜固定设置的斜撑，在钻孔工作过程中钻机的钻杆钻入底板产生的反作用力通过工作装置的钻机安装架、本体作用于上架，上架通过斜撑和立架作用于底架，底架由于设备定位装置的定位作用而将作用力直接作用于底板，因此不需要在钻机的钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上以提供反向支持力；由于工作装置设有前后导向机构与前后定位机构和左右导向机构与左右定位机构，因此可以实现钻机在前后导向机构和左右导向机构行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置进行定位钻孔，一次定位可以进行多个钻孔位置的钻孔操作；由于压板上设有用于安装锚杆外露端的安装通孔，因此可以将已安装好的锚杆的端部穿过压板上的安装通孔、并通过托盘和螺母固定，借助已安装好的锚杆实现本设备与底板的固定，进而实现底板对钻孔提供反向支持力；本设备使用时采用步进式钻孔操作，因此能够保证锚杆安装孔的钻孔位置精度及尺寸精度，且完成钻孔后即可进行锚杆安装，钻孔及安装锚杆的速度较快、安装效率高，适应于快速成巷的要求；本设备结构简单、易于操作控制，特别适用于对巷道底鼓治理时采用底板锚杆支护的快速安装锚杆。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明进行钻孔时的步骤示意图。

图中：1、底架，2、立架，3、上架，4、斜撑，5、工作装置，51、本体，52、前后导向机构，53、前后定位机构，54、左右导向机构，55、左右定位机构，56、钻机安装架，57、钻机，6、设备定位装置，61、压板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明（以下以工作装置5相对于整个设备所在的方向为前方描述）。

如图1所示，本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备包括底架1、立架2、上架3、斜撑4、工作装置5和设备定位装置6，底架1和上架3水平设置。

所述的立架2的底端与底架1的前端固定连接、顶端与上架3的后端固定连接，即底架1、立架2和上架3侧面呈Z字形结构。

所述的斜撑4设置为多件，多件斜撑4分别倾斜固定设置在底架1和立架2之间、立架2和上架3之间。

所述的工作装置5安装在上架3上，包括本体51、前后导向机构52、前后定位机构53、左右导向机构54、左右定位机构55、钻机安装架56和钻机57；本体51通过前后方向设置的前后导向机构52架设在上架3上；前后定位机构53配合设置在前后导向机构52上，本体51可以通过前后导向机构52和前后定位机构53在上架3上前后方向移动和定位；钻机安装架56通过左右方向设置的左右导向机构54架设在本体51上；左右定位机构55配合设置在左右导向机构54上，钻机安装架56可以通过左右导向机构54和左右定位机构55在本体51上左右方向移动和定位；钻机57竖直设置安装在钻机安装架56上。

所述的设备定位装置6固定安装在底架1上，设备定位装置6可以在钻机57对底板进行钻孔的过程中对本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备整体进行定位，防止设备移动对钻杆造成损伤及钻孔尺寸的变化。

将本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备放置在需进行底板钻孔的巷道底板上后设备定位装置6对设备整体进行定位，松开前后定位机构53和左右定位机构55，移动本体51至前后方向上需钻孔的位置后锁紧前后定位机构53，然后移动钻机安装架56至左右方向上需钻孔的位置后锁紧左右定位机构55，钻机57即正对钻孔位置，启动钻机57进行钻孔即可，钻孔期间钻机57的钻杆钻入底板产生的反作用力通过钻机安装架56、本体51作用于上架3，上架3通过斜撑4和立架2作用于底架1，底架1由于设备定位装置6的定位作用而将作用力直接作用于底板；钻好第一个孔后可直接松开前后定位机构53或左右定位机构55进行前后方向或左右方向上的钻孔位置调整实现一排或一列的钻孔操作。

所述的设备定位装置6可以是固定安装在底架1上的配重、通过配重的重量将底架1压实在巷道底板上，也可以是固定安装在底架1上的具有安装通孔的压板、通过将工作装置5后方巷道底板上已锚固好的锚杆的端部穿接固定在压板上实现底架1固定在巷道底板上，由于前者较笨重、且移动本设备较费劲，而后者结构简单、移动本设备较简单，且后者能够参照后方已安装好的锚杆的钻孔基准、更易准确定位钻孔，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，所述的设备定位装置6是压板61，压板61上设有用于安装锚杆外露端的安装通孔，将已安装好的锚杆的端部穿过压板61上的安装通孔、并通过托盘和螺母固定，即借助已安装好的锚杆实现本设备与底板固定，进而实现底板对钻孔提供反向支持力。

为了实现本设备能够对前后方向上非完全水平的巷道底板进行垂直钻孔，进而增大本设备的适用性，作为本发明的进一步改进方案，所述的本体51通过角度调节定位机构与前后导向机构52连接，通过调节角度调节定位机构使钻机57的钻杆垂直于在前后方向上的非完全水平的巷道底板并锁定，即可实现垂直钻孔。

为了实现本设备能够对左右方向上非完全水平的巷道底板进行垂直钻孔，进而增大本设备的适用性，作为本发明的进一步改进方案，所述的钻机安装架56通过角度调节定位机构与左右导向机构54连接，通过调节角度调节定位机构使钻机57的钻杆垂直于在左右方向上的非完全水平的巷道底板并锁定，即可实现垂直钻孔。

为了进一步减轻整机重量，作为本发明的进一步改进方案，所述的压板61设置成长条形结构，长条形结构的压板61两端固定安装在底架1上。

为保证已安装好的锚杆提供足够的支撑力着力点，作为本发明的进一步改进方案，所述的长条形结构的压板61至少按照已安装好的锚杆的位置前后方向或左右方向平行设置为两件；如图2所示，将已经安装好的a’排锚杆和b’排锚杆通过托盘和螺母与压板61固定连接后钻取c’排锚杆安装孔，利用a’排锚杆和b’排锚杆的锚固力为下一排c’排钻孔过程中钻机57的后坐力提供着力点，c’排锚杆安装孔钻好后即安装锚杆，待c’排的锚杆安装好后拆卸a’排、b’排的托盘和螺母后将整个设备向前移动一个排距，再将已安装好锚杆的a排和b排（即上一循环的c’排）的锚杆通过托盘和螺母与压板61固定连接，通过a排和b排的锚杆的锚固力为c排锚杆钻孔过程中钻机57的后坐力提供着力点，如此类推进行巷道底板锚杆的施工。

为了方便将不同间距尺寸的锚杆端部安装在压板61上，作为本发明的进一步改进方案，所述的压板61上的安装通孔设置成长圆孔。

所述的立架2可以前后方向倾斜设置在底架1和上架3之间，也可以竖直设置在底架1和上架3之间，由于后者在保证足够的支撑强度的前提下钻取位于底架1前方底板上的孔的加工范围较大、可批量钻取更多的孔，因此优选后者，即，作为本发明的优选方案，所述的立架2竖直设置。

为了增加本设备的整体支撑强度，作为本发明的进一步改进方案，所述的位于底架1和立架2之间的斜撑4一端与底架1的后端连接、另一端与立架2的顶端固定连接，所述的位于立架2和上架3之间的斜撑4一端与立架2的顶端固定连接、另一端与上架3的后端固定连接，即通过斜撑4连接后的底架1、立架2和上架3侧面呈稳固的平行四边形结构。

本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备由于将工作装置5安装在水平设置的上架3上，底架1、立架2和上架3侧面呈Z字形结构，且底架1与立架2之间和立架2与上架3之间均设有倾斜固定设置的斜撑4，在钻孔工作过程中钻机57的钻杆钻入底板产生的反作用力通过工作装置5的钻机安装架56、本体51作用于上架3，上架3通过斜撑4和立架2作用于底架1，底架1由于设备定位装置6的定位作用而将作用力直接作用于底板，因此不需要在钻机57的钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上以提供反向支持力；由于工作装置5设有前后导向机构52与前后定位机构53和左右导向机构54与左右定位机构55，因此可以实现钻机57在前后导向机构52和左右导向机构54行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置进行定位钻孔，一次定位可以进行多个钻孔位置的钻孔操作；由于压板61上设有用于安装锚杆外露端的安装通孔，因此可以将已安装好的锚杆的端部穿过压板61上的安装通孔、并通过托盘和螺母固定，借助已安装好的锚杆实现本设备与底板的固定，进而实现底板对钻孔提供反向支持力；本设备使用时采用步进式钻孔操作，因此能够保证锚杆安装孔的钻孔位置精度及尺寸精度，且完成钻孔后即可进行锚杆安装，钻孔及安装锚杆的速度较快、安装效率高，适应于快速成巷的要求；本设备结构简单、易于操作控制，特别适用于对巷道底鼓治理时采用底板锚杆支护的快速安装锚杆。

Claims (10)

1.一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，包括钻机(57)，其特征在于，还包括底架(1)、立架(2)、上架(3)、斜撑(4)、工作装置(5)和设备定位装置(6)，底架(1)和上架(3)水平设置；

所述的立架(2)的底端与底架(1)的前端固定连接、顶端与上架(3)的后端固定连接，底架(1)、立架(2)和上架(3)侧面呈Z字形结构；

所述的斜撑(4)设置为多件，多件斜撑(4)分别倾斜固定设置在底架(1)和立架(2)之间、立架(2)和上架(3)之间；

所述的工作装置(5)安装在上架(3)上，包括本体(51)、前后导向机构(52)、前后定位机构(53)、左右导向机构(54)、左右定位机构(55)和钻机安装架(56)；本体(51)通过前后方向设置的前后导向机构(52)架设在上架(3)上；前后定位机构(53)配合设置在前后导向机构(52)上；钻机安装架(56)通过左右方向设置的左右导向机构(54)架设在本体(51)上；左右定位机构(55)配合设置在左右导向机构(54)上；所述的钻机(57)竖直设置安装在钻机安装架(56)上；

所述的设备定位装置(6)固定安装在底架(1)上。

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的设备定位装置(6)是压板(61)，压板(61)上设有用于安装锚杆外露端的安装通孔。

3.根据权利要求1或2所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的本体(51)通过角度调节定位机构与前后导向机构(52)连接。

4.根据权利要求1或2所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的钻机安装架(56)通过角度调节定位机构与左右导向机构(54)连接。

5.根据权利要求2所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的压板(61)设置成长条形结构，长条形结构的压板(61)两端固定安装在底架(1)上。

6.根据权利要求5所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的长条形结构的压板(61)至少按照已安装好的锚杆的位置前后方向或左右方向平行设置为两件。

7.根据权利要求2或5或6所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的压板(61)上的安装通孔设置成长圆孔。

8.根据权利要求1或2所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的立架(2)竖直设置。

9.根据权利要求1或2所述的煤矿巷道底板锚杆稳钻设备，其特征在于，所述的位于底架(1)和立架(2)之间的斜撑(4)一端与底架(1)的后端连接、另一端与立架(2)的顶端固定连接，所述的位于立架(2)和上架(3)之间的斜撑(4)一端与立架(2)的顶端固定连接、另一端与上架(3)的后端固定连接。

10.一种煤矿巷道底板锚杆稳钻设备使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将已经在锚杆钻孔内安装好的锚杆的外露端通过托盘和螺母与压板(61)固定连接使本煤矿巷道底板锚杆稳钻设备固定安装在巷道底板上；

b.松开前后定位机构(53)和左右定位机构(55)，移动本体(51)和钻机安装架(56)至第一钻孔位置后锁紧前后定位机构(53)和左右定位机构(55)，启动钻机(57)进行第一钻孔位置的钻孔，完成第一钻孔位置的钻孔后松开前后定位机构(53)或左右定位机构(55)移动本体(51)或钻机安装架(56)至位于本行或本列上的第二钻孔位置、锁紧后进行第二钻孔位置的钻孔，依次类推完成前后导向机构(52)和左右导向机构(54)行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置的钻孔，完成钻孔即进行锚杆安装；

c.拆卸锚杆外露端的托盘和螺母后将整个设备向前步进一个排距，重复步骤a和b；

d.重复步骤c直至完成巷道底板上所有需安装锚杆位置的钻孔及锚杆安装。