CN106593298A - 一种煤巷帮底锚固钻车 - Google Patents

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Abstract

本技术涉及矿山设备领域,提供一种煤巷帮底锚固钻车,用于机械化地对煤巷侧帮进行锚固作业;一种煤巷帮底锚固钻车,包括行走装置,既可移动又可摆动设置在行走装置前端的立柱机构,移动设置在立柱机构上的滑动套,摆动设置在滑动套上的钻进连接部,转动设置在钻进连接部上用于锚固作业的钻进部;行走装置至少包括底盘、设置在底盘上的履带式行走机构,在底盘上设置有动力装置,在底盘的前部设置有机架;动力装置用于驱动行走装置行进,为立柱机构在行走装置上移动与摆动、滑动套在立柱机构上移动、钻进连接部在滑动套上摆动、钻进部在钻进连接部上转动、钻进部锚固作业提供动力。

Description

一种煤巷帮底锚固钻车
技术领域
本技术涉及矿山设备领域,提供一种煤巷帮底锚固钻车,用于机械化地对煤巷侧帮和底板进行锚固作业。
背景技术
当前煤炭仍然是我国的主要能源形式之一。我国煤炭开采以井工为主,巷道掘进是矿井生产的基础,要实现矿井的可持续发展,采掘平衡至关重要。随着开采水平的不断提高,采掘衔接紧张的矛盾日益突出,巷道掘进速度滞后成为影响煤炭生产效率的重要瓶颈。据统计,巷道支护时间占到掘进工作面推进时间的2/3以上,支护效率低下是制约巷道快速掘进的主要因素,成为煤炭行业亟待解决的问题。锚杆支护作为一种快速、安全、经济、可靠的巷道支护方式已经在国内外得到普遍应用,是煤矿实现高产高效必不可少的关键技术之一,是继我国煤矿成功应用综合机械化采煤技术以来,采掘技术的又一次革命。提高锚杆支护的效率和效果,对于降低煤矿生产成本、促进可持续发展具有重要意义。
自1974年开始,我国开始引进、开发、试验树脂锚杆并在各大矿务局进行了推广。随着煤矿整体技术水平的不断提高,对树脂锚杆支护构件及施工工艺的精细化研究,对于节省材料、降低工程量、降低成本、提高效率具有重要意义。康红普等学者针对树脂锚杆进行的多项研究表明:锚杆孔的直径与锚杆直径之差在6-8mm时锚固性能最佳,过大或过小均对锚固力带来不利的影响;锚杆在锚杆孔中应该居于中心位置,否则会引起两侧应力分布出现明显差异,导致锚固剂塑性区范围增大,对锚杆产生附加弯矩作用,使锚杆受力状态复杂化;研究还发现,树脂锚固剂的搅拌效果差将严重影响锚固力,因此应严格按照要求安装锚杆和搅拌树脂锚固剂。
参见图1所示,煤矿煤巷100中的巷道围岩由顶板101、两侧帮102和底板103组成,除底板103较少支护外,一般顶板101和两侧帮102都需要支护,两侧帮102是比较松软破碎的煤体,更是巷道支护的重点。
在当前煤矿生产实践中,侧帮锚杆施工多采用手持式单体钻机造孔,该施工方式有以下缺陷:(1)钻孔时依靠人工推动钻杆进行推进,不能保证成孔轴线直线度,导致成孔效果差;(2)出于安全考虑,该类型钻机的扭矩比较低,对树脂锚固剂的搅拌效果不佳,影响锚固效果;(3)对于全高度范围的侧帮锚杆,难以一次性施工,需要分层掘进或借助底板浮煤进行上部施工,之后清理浮煤后进行下部施工;(4)机械化程度低,工人的劳动强度大,劳动效率低。基于以上施工特点,影响了侧帮锚杆的锚固效果,并且可能导致锚固密度的增加,对于降低成本、提高效率具有不利影响。
发明内容
本技术的目的是提供一种煤巷帮底锚固钻车,用于机械化地对煤巷侧帮进行锚固作业。
本技术的目的是通过以下技术方案实现:
一种煤巷帮底锚固钻车,包括行走装置,既可移动又可摆动设置在行走装置前端的立柱机构,移动设置在立柱机构上的滑动套,摆动设置在滑动套上的钻进连接部,转动设置在钻进连接部上用于锚固作业的钻进部;行走装置至少包括底盘、设置在底盘上的履带式行走机构,在底盘上设置有动力装置,在底盘的前部设置有机架;动力装置用于驱动行走装置行进,为立柱机构在行走装置上移动与摆动、滑动套在立柱机构上移动、钻进连接部在滑动套上摆动、钻进部在钻进连接部上转动、钻进部锚固作业提供动力。
本技术的有益效果是:
使用该煤巷帮底锚固钻车对煤巷侧帮进行锚固作业时,行走装置行进至作业区,调整立柱机构的状态至竖直,滑动套沿立柱机构移动至目标工位,调整钻进连接部使钻进部对准一侧帮上的目标锚固点,钻进部既可对该目标锚固点进行锚固作业,该目标锚固点锚固作业结束后,钻进部转动180°,即可对另一侧帮上的目标锚固点进行锚固作业,完成对两侧帮上的一对锚固点锚固作业;调整钻进连接部使钻进部对准下一目标锚固点,既可对下一对目标锚固点进行锚固作业。
显然,上述煤巷帮底锚固钻车在进行锚固作业时,可以对煤巷两侧帮进行机械化锚固作业。在锚固作业时,钻进部的角度可以调整,以满足不同角度要求的锚固作业。
作为对本技术的改进,立柱机构包括铰接在机架上的一对U形轨道,移动设置在U形轨道内的立柱固定板,固联在立柱固定板上的立柱;在立柱的顶端设置有撑顶油缸。在立柱固定板和机架之间铰接有微调油缸,在U形轨道和机架之间铰接有角度调节油缸。
上述改进,撑顶油缸活塞杆伸出顶紧顶板,确保钻孔过程中整机的稳定。U形轨道内设置立柱固定板,微调油缸驱动立柱固定板在U形轨道内移动时导向精准。
作为对本技术的进一步改进,滑动套与立柱以导轨滑块副滑动连接,滑动套与立柱之间设置有齿轮齿条副。
这种改进,由导轨滑块副保证滑动套在立柱上滑动时,减小滑动套和立柱之间的摩擦;同时,利用齿轮齿条副精准传动的特性,使滑动套可以移动至立柱的任一目标位置,又,利用齿轮齿条副良好的自锁性能,可将滑动套锁定在任一目标位置。
作为对本技术的进一步改进,钻进连接部包括固联在滑动套上的滑动套连接板,至少一对上下布置、一端铰接在滑动套连接板上的连杆,连杆的另一端铰接有钻进连接板;在滑动套连接板和连杆之间铰接有调节油缸;连杆的长度相等。
这种改进,钻进连接部采用平行四边形的四连杆结构,实现钻进连接板在竖直平面内的平动,利于对钻进部对刀。
作为对本技术的进一步改进,钻进部包括钻进部底板,以导轨滑块副连接、移动设置在钻进部底板上的钻架,以导轨滑块副连接、由设置在钻架和钻进马达之间的倍增机构带动、移动设置在钻架上的钻进马达,可拆卸设置在钻进马达上的钻杆。
在钻进部底板和钻架之间设置有调整油缸;在钻架上设置有钻进油缸,钻进油缸为双向油缸,在钻进油缸的活塞杆顶端固连有与活塞杆垂直的销轴,在销轴上铰接有叉形连杆,叉形连杆的两端皆转动设置有链轮,在链轮上皆移动设置有链条,两根链条的一端皆铰接在钻架上、另一端皆铰接在钻进马达上。
上述改进,调整油缸和钻进油缸相结合,可以做到钻进马达快速进退,节省对刀时间;钻进油缸活塞杆伸缩通过钻架内部装配的倍增机构,带动钻进马达沿钻架移动,实现钻孔过程中的快速进刀与快速退刀。
作为对本技术的进一步改进,在钻进部底板和钻进连接板之间设置有回转减速器。
这种改进,利用回转减速器可以实现钻进部在钻进连接板上360°、无级转动,满足多工位、多角度施工需求。
附图说明
图1一种煤巷帮底锚固钻车的结构示意图;
图2图1的侧视图;
图3一种煤巷帮底锚固钻车非水平钻孔时的示意图;
图4行走装置的结构示意图;
图5消隐行走装置局部的一种煤巷帮底锚固钻车的结构示意图;
图6消隐行走装置局部的一种煤巷帮底锚固钻车另一视角的结构示意图;
图7图6的A向局部视图;
图8钻进连接部的结构示意图;
图9钻进部的结构示意图;
图10钻进部另一视角的结构示意图;
图11滑动套的结构示意图;
图12倍增机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本技术作进一步说明:
参见图1、图2、图3所示的煤巷帮底锚固钻车,主要由钻进部1、钻进连接部2、滑动套3、立柱机构4、行走装置6构成。
为满足煤矿安全生产要求,为钻进部1、钻进连接部2、滑动套3、立柱机构4的运动提供动力的动力装置为设置在行走装置6上的液压系统。
又参见图4所示,行走装置6主体结构为现有技术,故简述。行走装置6包括底盘62,设置在底盘62上的履带式行走机构61。在底盘62上设置有动力装置,动力装置用于驱动行走装置6行进,为立柱机构4在行走装置6上移动与摆动、滑动套3在立柱机构4上移动、钻进连接部2在滑动套3上摆动、钻进部1在钻进连接部2上转动、钻进部1锚固作业提供动力。
动力装置为液压系统,包括电机油泵组件66,储存并为电机油泵组件66提供液压油的油箱64,控制电机油泵组件66运行状态的电磁启动器65,调整、控制、分配动力油流向与压力的液压控制系统63。
在底盘的前部设置有机架,为立柱机构4提供支撑。机架由固联在底盘62前部的一对底盘铰座67和固联在底盘62上、位于底盘铰座67后面的龙门架69组成,在龙门架上亦设置有一对龙门架铰座68。
又参见图5、图6、图7所示,立柱机构4主要包括一对U形轨道51,立柱固定板54,立柱41。
具体实施时,U形轨道51固连在一片底板53上,U形轨道51的两个槽口相对布置,在底板53上固连有底板前铰座592和底板后铰座591各一对,底盘铰座67和底板前铰座592通过销轴56铰接,在底板后铰座591和龙门架铰座68之间铰接有角度调节油缸57。
为减小摩擦,在U形轨道51内嵌设有尼龙衬槽52。在尼龙衬槽52内,移动设置有立柱固定板54。在立柱固定板54的下面固联有微调连接架55,微调油缸58铰接在底板53和微调连接架55之间。
立柱41通过螺栓与立柱固定板54固连。
立柱41是矩形断面的方管,顶部设置有撑顶油缸42,撑顶油缸42活塞杆伸出时与顶板101之间顶紧,确保钻孔过程中整机的稳定,为减小撑顶油缸42活塞杆伸出与顶板101之间顶紧时的压强,在撑顶油缸42活塞杆顶部设置有支撑板421。在立柱41上沿立柱纵向还固连有齿条43。
又参见图11所示,滑动套3移动设置在立柱机构上,即滑动套3移动设置在立柱41上。事实上,立柱41作为导轨,滑动套3作为滑块,两者构成导轨滑块副,在滑动套3上转动设置有齿轮5,与立柱41上的齿条43啮合组成齿轮齿条副,由设置在滑动套3上的液压马达502通过减速器501提供动力,使滑动套3沿立柱41上下滑动,实现上下选位作业。
滑动套3的具体结构是:套体31内部的四个侧面均安装有尼龙背板32,尼龙背板32直接与立柱41接触,运动过程中摩擦力小,磨损少。在套体31的四个侧板上皆以螺纹副设置有调节螺钉37(图中仅示出一侧面上的调节螺钉37),调节螺钉37紧密抵触尼龙背板32,当尼龙背板32出现磨损时,可以适当旋入调节螺钉37,保持尼龙背板32与立柱41之间的合理间隙。齿轮5与安装于立柱41上的齿条43啮合。液压马达502的旋转运动通过减速器501减速之后,通过轴34带动齿轮5旋转,通过齿轮-齿条的啮合作用使得整个滑动套3沿立柱41上下滑动。
在滑动套3上摆动设置有钻进连接部2。
又参见图8、图9、图10所示,钻进连接部2包括固联在滑动套3上的滑动套连接板24,至少一对上下布置、一端铰接在滑动套连接板24上的连杆22,各连杆22的长度相等,连杆22的另一端铰接有钻进连接板21,为保证滑动套3摆动时,钻进连接板21的摆动平面不会发生变化,即保证钻进连接板21运动时平动,滑动套连接板24、连杆22、钻进连接板21构成一个平行四边形连杆机构;在滑动套连接板24和连杆22之间通过销轴25铰接有调节油缸23,调节油缸23活塞杆伸缩时通过平行四边形连杆机构带动钻进连接板21摆动,进而带动钻进部1实现位置的变换。本案中,连杆22选用两对,各连杆22的长度相等。
钻进部1包括钻进部底板12,以导轨滑块副连接、移动设置在钻进部底板12上的钻架13,以导轨滑块副连接、由设置在钻架13和钻进马达15之间的倍增机构带动、移动设置在钻架13上的钻进马达15,可拆卸设置在钻进马达15上的钻杆14。
钻进部底板12和钻进连接板21之间设置有回转减速器17,图示中,回转减速器17的内圈与钻进部底板12固联,回转减速器17的外圈与钻进连接板12固联。回转减速器17通过液压马达171驱动,实现回转减速器17内、外圈之间的转动,内圈带动钻进部底板,进而带动钻进部1实现旋转,满足不同钻孔角度需求。
钻架13与钻进部底板12以导轨滑块副滑动连接,具体实施时,在钻进部底板上12开设导槽,钻架13滑动设置在导槽内。在钻进部底板12和钻架13之间设置调整油缸11用于驱动钻架13在导槽内滑动以调整钻进部底板12在轴线方向的位置,实现钻架13整体的调节,适应不同的开孔位置。
钻进马达15与钻架13亦以导轨滑块副滑动连接,由设置在钻架13内的倍增机构驱动钻进马达15在钻架上移动。具体实施时,又参见图12所示,在钻架13上设置有钻进油缸16, 钻进油缸16为双向油缸,在钻进油缸16的活塞杆顶端固连有与活塞杆垂直的销轴1301,在销轴1301上铰接有叉形连杆1302,叉形连杆1302的两端分别转动设置有链轮161、163,在链轮161、163上分别移动设置有链条162、164,两根链条的一端皆铰接在钻架13上,链条162的另一端通过销轴1303铰接在钻进马达15上,链条164的另一端通过销轴1304亦铰接在钻进马达15上。钻进油缸16活塞杆伸缩时,通过钻进油缸销轴1301带动叉形连杆1302向前或向后移动,叉形连杆1302的运动通过链轮带动链条161、163传递至钻进马达15,使得钻进马达15的移动距离是钻进油缸16活塞杆伸缩长度的2倍,即,通过该机构,可以将钻进油缸16的行程放大2倍。该机构为倍增机构。
钻杆14可拆卸设置在钻进马达15上,为保证钻杆14钻进时的稳定性,在钻架13上还设置有带有钻套的导向架131。
使用时:
使用该煤巷帮底锚固钻车对煤巷侧帮进行锚固作业时,行走装置行进至作业区,根据地形,调整立柱的状态至竖直。撑顶油缸动作,与顶板之间顶紧,确保钻孔过程中整机的稳定。
滑动套沿立柱机构移动至目标工位,调整钻进连接部使钻进部对准一侧帮上的目标锚固点,钻进部既可对该目标锚固点进行锚固作业,该目标锚固点锚固作业结束后,钻进部转动180°,即可对另一侧帮上的目标锚固点进行锚固作业,完成对两侧帮上的一对锚固点锚固作业;调整钻进连接部使钻进部对准下一目标锚固点,既可对下一对目标锚固点进行锚固作业。
上述锚固作业为对于滑动套定位于一个高度时的作业流程,该作业流程中,作业范围为钻进连接部的摆动范围。在这个作业范围内的作业结束后,移动滑动套至下一个高度即可进行后续作业。
本技术的有益效果是:
机械化的侧帮和底板锚杆施工装备,提高成孔质量,改善锚固剂的搅拌效果,进而改善侧帮和底板锚杆锚固性能;
避免当前基于单体装备侧帮和底板锚杆作业的缺陷,提高侧帮和底板锚杆施工的机械化水平;
面向侧帮全高度范围的锚杆的机械化施工装备,能够获得较小的锚杆起底高度以及最高位锚杆较小的离顶高度。
设置倍增机构,实现快速进刀和快速退刀,提高劳动效率。

Claims (8)

1.一种煤巷帮底锚固钻车,其特征是,包括行走装置,既可移动又可摆动设置在行走装置前端的立柱机构,移动设置在立柱机构上的滑动套,摆动设置在滑动套上的钻进连接部,转动设置在钻进连接部上用于锚固作业的钻进部;行走装置至少包括底盘、设置在底盘上的履带式行走机构,在底盘上设置有动力装置,在底盘的前部设置有机架;动力装置用于驱动行走装置行进,为立柱机构在行走装置上移动与摆动、滑动套在立柱机构上移动、钻进连接部在滑动套上摆动、钻进部在钻进连接部上转动、钻进部锚固作业提供动力。
2.根据权利要求1所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,立柱机构包括铰接在机架上的一对U形轨道,移动设置在U形轨道内的立柱固定板,固联在立柱固定板上的立柱;在立柱的顶端设置有撑顶油缸。
3.根据权利要求2所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,在立柱固定板和机架之间铰接有微调油缸,在U形轨道和机架之间铰接有角度调节油缸。
4.根据权利要求1或2所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,滑动套与立柱以导轨滑块副滑动连接,滑动套与立柱之间设置有齿轮齿条副。
5.根据权利要求1所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,钻进连接部包括固联在滑动套上的滑动套连接板,至少一对上下布置、一端铰接在滑动套连接板上的连杆,连杆的另一端铰接有钻进连接板;在滑动套连接板和连杆之间铰接有调节油缸;连杆的长度相等。
6.根据权利要求1所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,钻进部包括钻进部底板,以导轨滑块副连接、移动设置在钻进部底板上的钻架,以导轨滑块副连接、由设置在钻架和钻进马达之间的倍增机构带动、移动设置在钻架上的钻进马达,可拆卸设置在钻进马达上的钻杆。
7.根据权利要求6所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,在钻进部底板和钻架之间设置有调整油缸;在钻架上设置有钻进油缸,钻进油缸为双向油缸,在钻进油缸的活塞杆顶端固连有与活塞杆垂直的销轴,在销轴上铰接有叉形连杆,叉形连杆的两端皆转动设置有链轮,在链轮上皆移动设置有链条,两根链条的一端皆铰接在钻架上、另一端皆铰接在钻进马达上。
8.根据权利要求1、5、6任一所述的煤巷帮底锚固钻车,其特征是,在钻进部底板和钻进连接板之间设置有回转减速器。
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