CN106703848A - 一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统 - Google Patents

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张英华
刘阜鑫
张恒
黄志安
宋守
宋守一
王辉
白智明
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00Setting anchoring-bolts
    • E21D20/003Machines for drilling anchor holes and setting anchor bolts
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/02Drilling rigs characterized by means for land transport with their own drive, e.g. skid mounting or wheel mounting

Abstract

本发明提供一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,属于煤矿巷道支护技术领域。该系统包括可移动式锚杆支护密闭操作舱、舱内操作台、锚杆钻机、锚杆钻机履带等。该系统通过位于操作舱顶部集成有液压装置的可径向移动式锚杆钻机进行钻孔作业的,工作时,操作人员在操作舱进行锚杆投放、钻孔位置选取、锚杆钻机钻探工作。当轨道车移动一段距离时,通过操作台调整锚杆钻机到指定方向、位置钻孔,然后操作手将一端载有树脂锚固剂的锚杆送入锚杆孔内,系统将其输送至钻机孔底,自动进行锚杆、锚杆盘、锚杆螺母的安装工作。该系统有效的降低了巷道内的突发事故对井下工作人员的伤害,大大节省了人力物力,提高了生产效率。

Description

一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统
技术领域
本发明涉及煤矿巷道支护技术领域,特别是指一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护方法。
背景技术
我国是一个煤矿生产、消费大国。2014年我国煤炭产量达38.7亿吨,接近世界一半,巷道锚杆支护则是煤矿安全生产、高效生产的重要保证。我国煤矿以井工开采为主,需要在井下开掘大量巷道,而且80%以上是煤巷、半煤岩巷,或为松软破碎围岩巷,或为遇水软化膨胀围岩巷。确保巷道的安全、快速掘进,确保巷道使用期间的畅通、与围岩稳定,确保巷道的支护与维护成本较低等,是建设安全高效矿井的一项重要工作,具有重要意义。
然而,锚杆支护是在刚进行完掘进的巷道中进行,各种土木条件比较恶劣,随时可能发生坍塌、冒顶偏帮等事故。大量裸露在这种巷道环境中的工人进行施工,一旦发生紧急事故,在井下工作工人生命安全势必受到严重威胁。因此,针对煤矿巷道工作面无氧锚杆支护方法的开发是时势所向。但是,纵观国内外基于无氧锚杆支护方法研发非常有限。现有的锚杆支护,从某种程度上看依然是早期的劳动密集型施工类型。而井下早已朝着机械化、智能化的开采方向前进,锚杆支护却停留在锚杆的更新换代、钻机的研发上面。科技以人为本,锚杆支护中最重要的组成部分——操作工人的工作环境、安全状况应该得到改善。
所以,考虑发展煤矿巷道工作面无氧锚杆支护方法,用以替代传统的人工支护作业,这样的方法无论从安全性还是效率上都高于当前的支护工作。只需要少量的操作人员就能进行高效率的锚杆支护作业,符合未来煤矿开采的趋势。更重要的是,当井下出现紧急情况时,操作舱就像可移动式救生舱一样保证工人的人身安全,减少人员伤亡和财产损失。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,通过移动巷道轨道车,操作人员无需暴露在危险环境中只需在操作舱内部进行操作,机械装置就能够按照要求完成巷道的锚杆支护工作。
该系统包括操作舱、锚杆钻机、移动履带和可伸缩推杆,可伸缩推杆连接两侧的移动履带,操作舱在移动履带上部,锚杆钻机尾端与移动履带相连。
其中,操作舱为长方体,操作舱有安全舱门,操作舱内设置操作室、水平仪、陀螺仪、空气循环净化装置、储物柜、氧气瓶、材料储存室、自救器、急救箱和灭火器,操作舱内前方设置操作台,操作舱前部布置高清红外摄像头和距离传感器;操作舱安装照明矿灯。
移动履带位于操作舱下,移动履带一端为导向轮,另一端为驱动链轮,张紧油缸位于导向轮一侧,支重轮支撑履带架体,履带架体上安装托轮。
舱内操作台控制锚杆钻机的钻孔和安装,操作台上布置12刻度旋钮、正向调整锚杆钻机方向按键、钻孔按键、手动操作按键、报警按键、反向调整锚杆钻机方向按键、锚杆安装按键、运行键、紧急停止按键、初始化按键、开关键和四个自定义按键,通过按键控制锚杆安装。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
该系统有效的降低了巷道内的突发事故对井下工作人员的伤害,大大节省了人力物力,提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统操作舱整体结构布局图;
图2为扩展后操作舱和移动履带截面图;
图3为操作台按钮布置示意图;
图4为操作舱俯视图。
其中:1-安全舱门;2-操作室;3-水平仪;4-高清红外摄像头;5-操作台;6-距离传感器;7-陀螺仪;8-空气循环净化装置;9-储物柜;10-氧气瓶;11-材料储存室;12-照明矿灯;13-自救器;14-急救箱;15-灭火器;16-导向轮;17-张紧油缸;18-支重轮;19-履带架体;20-托轮;21-驱动链轮;22-12刻度旋钮;23-正向调整锚杆钻机方向按键;24-钻孔按键;25-手动操作按键;26-报警按键;27-反向调整锚杆钻机方向按键;28-锚杆安装按键;29-运行键;30-紧急停止按键;31-初始化按键;32-开关键;33-四个自定义按键;34-锚杆钻机;35-移动履带;36-可伸缩推杆;37-操作舱。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统。
如图4所示,该系统包括操作舱37、锚杆钻机34、移动履带35和可伸缩推杆36等,可伸缩推杆36连接两侧的移动履带35,操作舱37在移动履带35上部,锚杆钻机34尾端与移动履带35相连。
如图1所示,操作舱37为长方体,操作舱37有安全舱门1,操作舱37内设置操作室2、水平仪3、陀螺仪7、空气循环净化装置8、储物柜9、氧气瓶10、材料储存室11、自救器13、急救箱14和灭火器15,操作舱37内前方设置操作台5,操作舱37前部布置高清红外摄像头4和距离传感器6;操作舱37安装照明矿灯12。
操作舱37尺寸为2×1×2m3,安全舱门1尺寸为1×0.5m2,为了使舱体达到隔热、保温、防爆、防水、气密的目的,舱体外层有双层高强度钢板,外层钢板为6mm低碳钢板,内部钢板为2mm镀锌冷却钢板,两层钢板中间有绝热板。舱体具有防火防爆性能,瞬间耐高温的能力不低于环境温度900℃下3s,抗冲击波1.5-2Mpa。
如图2所示,移动履带35位于操作舱37下,移动履带35一端为导向轮16,另一端为驱动链轮21,张紧油缸17位于导向轮16一侧,支重轮18支撑履带架体19,履带架体19上安装托轮20。
如图3所示,舱内操作台5控制锚杆钻机34的钻孔和安装,操作台5上布置12刻度旋钮22、正向调整锚杆钻机方向按键23、钻孔按键24、手动操作按键25、报警按键26、反向调整锚杆钻机方向按键27、锚杆安装按键28、运行键29、紧急停止按键30、初始化按键31、开关键32和四个自定义按键33,通过按键控制锚杆安装。
其中预先配置钻孔位置坐标、深度等文件信息的12刻度旋钮22是指在巷道两侧各安装三个锚杆(两侧对称,运行方向左侧从低到高依次标记为L1、L2、L3,同样右侧从低到高位R1、R2、R3,顶部从运行方向左侧至右依次为T1、T2、T3、T4、T5、T6),巷道顶部安装六个锚杆。
该系统中,高清红外摄像头、距离传感器、水平仪、陀螺仪等构成显示感应器监测参数显示器,高清红外摄像头用来实时监查巷道情况;距离传感器用来测量操作舱与巷道壁、顶之间的距离和测量钻头与钻孔位置的距离;水平仪是用来使锚杆钻孔更加精确的装置;陀螺仪用来增强现实是,可以通过主机处理能力,让操作员对巷道周围有更深入了解。
锚杆钻机34选用MQT型煤矿用气动锚杆钻机,整机收缩高度为1140mm,整机伸长长度为2460mm,尾端通过四个液压支架和可伸缩的锚杆钻机运行轨道相连。锚杆预先放置在机舱顶部,待钻探完毕后使用机械手臂将锚杆放置在钻机端部。调整锚杆钻机方向的液压装置为两对分别布置在履带两侧。
本发明中的操作舱37下履带部分可伸缩,在不同宽度巷道工作时,可根据巷道宽度,手动调节履带水平两侧的宽度。它使得履带水平两侧与不同宽度巷道壁的距离保持不变,以使得钻头初始位置与巷道壁保持距离相等,使钻机可统一指标快速作业。可伸缩部分由直流电机推杆和附属框架组成,推驱动电机杆机里面的结构,有自动限位停止装置和伸长传感器,伸长的距离由所工作巷道宽度决定。
本发明中的移动履带系统采用了双排中间有一定间隔的双层履带,中间夹着四个(共2对)齿轮,即托轮20。其中下部齿轮具有动力,可以在机械控制的情况下转动使四个齿轮上固定的锚杆机可以按照操作台的刻度移动进行钻孔和锚杆安装工作。
工作时,操作人员在操作舱37进行锚杆投放、钻孔位置选取、锚杆钻机钻探工作。在不同宽度巷道工作时,可根据巷道宽度,手动调节移动履带35水平两侧的宽度。它使得移动履带35两侧与不同宽度巷道壁的距离保持不变,以使钻头初始位置与巷道壁保持距离相等,使得钻机统一指标快速作业。当轨道车移动一段距离时,通过操作台5调整锚杆钻机34到指定方向、位置钻孔,然后操作手将一端载有树脂锚固剂的锚杆送入锚杆孔内,系统将其输送至钻机孔底,自动进行锚杆、锚杆盘、锚杆螺母的安装工作。使得煤矿巷道工作面在无氧的情况下,通过移动巷道轨道车,就能够按照要求完成巷道的锚杆支护工作。
调整锚杆钻机方向的液压装置为两对分别布置在移动履带35两侧。当锚杆钻机经移动履带35移动到一定位置时,液压装置随即支撑在操作舱伸缩装置支架上,为锚杆钻机钻孔提供支撑,防止大量震动损坏移动履带35;同时通过液压装置的收缩,可以调节钻机竖直的方向,也即可以调节钻孔的方向。使得锚杆安装完毕后能够起到更好的支撑作用。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,其特征在于:包括操作舱(37)、锚杆钻机(34)、移动履带(35)和可伸缩推杆(36),可伸缩推杆(36)连接两侧的移动履带(35),操作舱(37)在移动履带(35)上部,锚杆钻机(34)尾端与移动履带(35)相连。
2.根据权利要求1所述的煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,其特征在于:所述操作舱(37)为长方体,操作舱(37)有安全舱门(1),操作舱(37)内设置操作室(2)、水平仪(3)、陀螺仪(7)、空气循环净化装置(8)、储物柜(9)、氧气瓶(10)、材料储存室(11)、自救器(13)、急救箱(14)和灭火器(15),操作舱(37)内前方设置操作台(5),操作舱(37)前部布置高清红外摄像头(4)和距离传感器(6);操作舱(37)安装照明矿灯(12)。
3.根据权利要求1所述的煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,其特征在于:所述移动履带(35)位于操作舱(37)下,移动履带(35)一端为导向轮(16),另一端为驱动链轮(21),张紧油缸(17)位于导向轮(16)一侧,支重轮(18)支撑履带架体(19),履带架体(19)上安装托轮(20)。
4.根据权利要求2所述的煤矿无氧巷道工作面锚杆支护系统,其特征在于:所述舱内操作台(5)控制锚杆钻机(34)的钻孔和安装,操作台(5)上布置12刻度旋钮(22)、正向调整锚杆钻机方向按键(23)、钻孔按键(24)、手动操作按键(25)、报警按键(26)、反向调整锚杆钻机方向按键(27)、锚杆安装按键(28)、运行键(29)、紧急停止按键(30)、初始化按键(31)、开关键(32)和四个自定义按键(33),通过按键控制锚杆安装。
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