CN107524454A - 巷道掘进支护机器人、配套支架及支护方法 - Google Patents

巷道掘进支护机器人、配套支架及支护方法 Download PDF

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CN107524454A CN201710862480.6A CN201710862480A CN107524454A CN 107524454 A CN107524454 A CN 107524454A CN 201710862480 A CN201710862480 A CN 201710862480A CN 107524454 A CN107524454 A CN 107524454A
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00Setting anchoring-bolts
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/12Devices for removing or hauling away excavated material or spoil; Working or loading platforms

Abstract

本发明公开了一种适于煤矿巷道、隧道施工技术的巷道掘进支护机器人和与其配套的多向可调掘进支架,以及运送多向可调掘进支架的运送器,同时提出支护方法;巷道掘进支护机器人,由二运底架、行走架、升降台、钻锚机械手、自动寻位装置以及液压泵站和液压操作系统所组成;可调支架由横梁、支撑腿油缸、撑顶油缸、边梁及支撑架组成;运送器由设有套筒滚子或套筒滚子链的轨道和运行在轨道上的运送小车组成;工作时,巷道掘进支护机器人与掘进机尾架铰接,随巷道掘进机一起移动,在多向可调节掘进支架的掩护下,边掘进边在巷道顶部和两帮进行锚杆支护,达到平行作业的目的,使掘进机的开机率成倍提高,从而提高掘进速度。

Description

巷道掘进支护机器人、配套支架及支护方法
技术领域
[0001]本发明涉及巷道、隧道支护技术。
背景技术
[0002]近年来,虽然巷道掘进机普遍应用,但是掘进速度仍然满足不了煤炭开采的需要; 主要原因是没能解决掘进主工序与支护等辅助工序之间的平行作业问题,即掘进时不支 护、支护时不掘进,影响施工速度。目前虽然掘锚一体机等技术的应用使掘进速度和机械化 程度有所提高、降低了部分劳动强度,但是由于不能平行作业,还满足不了对掘进速度的要 求。
[0003] 目前虽然地表隧道掘进作业设备也很先进,但由于煤矿巷道掘进作业环境的特殊 性,煤矿巷道掘进作业设备与地表隧道掘进作业设备应用区别很大,如盾构机等大型设备 无法在短巷中施工,研制出结构紧凑、性能稳定、真正适用的巷道掘进支护机器人已成为亟 待解决的问题。
[0004] 再就是,目前的巷道掘进机掘进后,不能及时临时支撑顶板,不能有效控制开挖后 的围岩状态,空顶后裂隙扩展,即使后期打上锚杆,也保证不了顶板的继续变形;虽然有的 采用临时支架支护,但目前的临时支架不能起拱,不能紧密压帮,不能顶升,不能有效控制 开挖后的围岩状态,打锚杆后顶板仍要变形。
发明内容
[0005] 为了提高巷道掘进作业的机械化水平及其平行化作业问题,本发明提出一种适于 煤矿巷道、隧道施工技术的巷道掘进支护机器人和与其配套的多向可调节掘进支架,以及 运送可调节掘进支架的掘进支架运送器,同时提出巷道掘进支护机器人和多向可调节掘进 支架相配合的支护方法。
[0006] 其技术方案是:
[0007] —种巷道掘进支护机器人,由若干节二运底架、安装在二运底架上的行走架、安装 在行走架上的升降台、钻锚机械手以及液压泵站和液压操作系统所组成;
[0008] 所述的二运底架的构造是,上部为运输矸石的安装二运皮带输送机的U型槽,下部 为四面封闭的通风道,通风道两端设有软连接接口,通过软连接接口将二运底架相互间的 通风道软连接起来,可通过风机向掘进工作面通风;所述的U型槽的两侧槽帮顶部设有使行 走架运行的轨道,其中一侧轨道为套筒滚子式或套筒滚子链式轨道;所述的行走架上设有 与套筒滚子啮合的驱动轮,由液压马达带动驱动轮旋转,实现行走架在二运底架上运行;
[0009] 所述的升降台是用于运送和安装可调支架的升降台,由液压油缸和铰接式收缩架 组成;升降台布置两台,布置间距等于多向可调节掘进支架在巷道中的布置间距,且间距可 微调;
[0010] 所述的钻锚机械手的构造是,由曲臂机构、升降臂机构、导轨式锚杆钻机组成;
[0011] 所述的曲臂机构由固定在钻锚机械手安装平台上的曲臂回转马达和安装在曲臂 回转马达上的曲臂组成,曲臂回转马达带动曲臂做360度水平旋转,配合升降臂机构旋转, 能使导轨式锚杆钻机旋转至指定位置;
[0012] 所述的升降臂机构是四连杆机构,由后部固定连杆、上部连杆、前端连杆、下部可 伸缩连杆构成基本四连杆机构;下部可伸缩连杆为油缸,油缸的伸缩可实现导轨式锚杆钻 机以前端连杆和上部连杆的铰接轴为中心旋转,以补偿因升降时产生的钻臂倾斜偏差;后 部固定连杆和上部连杆之间安装有钻臂升降油缸,使四连杆机构做升降运动;前端连杆上 安装有钻臂回转马达,后部固定连杆再通过升降臂回转马达安装在曲臂机构的曲臂上,实 现升降臂机构的水平旋转;
[0013] 所述的导轨式锚杆钻机由钻机架、直线导轨、链条推进机构、钻机推进马达、钻机 钻进马达组成;导轨式锚杆钻机通过钻机架安装在钻臂回转马达上,实现绕轴旋转;钻机架 上布置直线导轨和链条推进机构,直线导轨上布置钻机钻进马达,钻机推进马达带动链条 推进机构运行,链条推进机构带动钻机钻进马达运行,实现导轨式锚杆钻机的钻锚作业;
[0014] 所述的栗站和液压操作系统安装在操作平台上,泵站和液压操作系统与上述操作 平台、钻锚机械手的所有马达和油缸实现液压连接。
[0015] 上述钻锚机械手可在安装平台上布置多台,实现多孔同时作业。
[0016] 一种与上述巷道掘进支护机器人配套的多向可调节掘进支架,以下简称可调支 架,是巷道的临时支护设备,由顶部的横梁和两侧的支撑腿油缸、撑顶油缸以、边梁及支撑 架组成;所述的横梁由中梁和中梁两侧的套筒梁铰连接组成;所述的支撑腿油缸采用球头 球窝连接结构与支撑架连接,支撑架采用销轴与边梁铰连接,边梁与套筒梁伸缩内筒连接; 所述的撑顶油缸一端与边梁铰连接,一端与套筒梁的铰连接,撑顶油缸伸缩时实现边梁与 套筒梁的抽拉运动,实现可调支架横向伸缩和顶升,从而形成拱形支撑结构。
[0017] 为了实现在巷道底板不平整时支撑腿油缸的自调和增大与底板的接触面积,降低 接触压力,在上述可调支架的支撑腿油缸底部设置球头球窝结构连接的支撑盘。
[0018] 为了实现巷道掘进支护机器人运送可调支架的目的,在可调支架的中梁下面安装 有掘进支架运送器;掘进支架运送器由设有套筒滚子或套筒滚子链的轨道和运行在轨道上 的运送小车组成;运送小车是在小车架上安装有承重轮和与套筒滚子相啮合的驱动齿轮, 承重轮挂在轨道的板沿上,驱动齿轮在驱动马达的作用下使运送小车沿轨道方向前后运 动;运送小车两侧面设有能钩住可调支架的吊钩和推拉连杆机构;通过推拉连杆机构,完成 吊钩的挂钩和摘钩动作。
[0019] 为了实现前后两架可调支架轨道之间的自动连接,所述的轨道由固定轨道和活动 轨道铰接组成,活动轨道的前端设有倒U型口,固定轨道的后端设有销轴,前一架可调支架 向后一架可调支架靠拢时,前一架的固定轨道销轴进入后一架的活动轨道倒U型口中,使前 后两架可调支架的轨道可连接成一条整体轨道。
[0020] 本发明巷道掘进支护机器人的工作方法步骤如下:
[0021] 步骤1,在已经由巷道掘进机掘进的巷道中,布置巷道掘进支护机器人的二运底 架,二运底架上布置二运皮带输送机和行走架,在行走架上布置升降台、钻锚机械手安装平 台、以及液压栗站及液压操作系统;在钻锚机械手安装平台上安装钻锚机械手,从而将巷道 掘进支护机器人组装成整机,并将巷道掘进支护机器人最前端与掘进机尾架铰接,可随巷 道掘进机一起移动;使巷道掘进机上的输送机搭接在巷道掘进支护机器人上的二运皮带输 送机前端,二运皮带输送机后端搭接在向其他运输设备转载的转载机上;同时将二运底架 之间的的通风道通过软连接连接起来,并与风机接通,通过风机向掘进工作面通风;
[0022] 步骤2,巷道掘进机开始工作,掘下来的矸石从巷道掘进机的输送机转运到巷道掘 进支护机器人的二运皮带输送机上,二运皮带输送机转运到其他运输设备上运出;
[0023] 步骤3,当巷道掘进机掘进到一定长度范围后,首先人工初装若干架可调支架进行 临时支护;初装时,由安装人员利用单体液压支柱、手拉葫芦或其它起重工具逐架安装,通 过调节边梁的伸出长度和支撑腿油缸伸出长度,以适应不同巷道断面尺寸,最终沿掘进方 向形成具有一定长度范围、一定支护强度的临时支护区域;在初装可调支架的同时,还要将 掘进支架运送器的轨道安装在每个可调支架上,使前架的固定轨道销轴进入后架的活动轨 道倒U型口中,使所有可调支架的轨道连接成一条整体轨道,并且布置上运送小车;
[0024] 同时在巷道掘进支护机器人旁边准备一架或几架处于收缩状态的多向可调节掘 进支架,待用;
[0025] 步骤4,在多向可调节掘进支架的掩护下,操作钻锚机械手在巷道顶部和两帮打锚 杆眼和安装锚杆,进行锚杆支护;
[0026] 步骤5,随着巷道掘进机的向前掘进,当达到可安装一架或几架可调支架的一定距 离时,启动多功能平台的行走架上的升降台,顶起一架多向可调节掘进支架,启动行走架向 已初装好的最末端的那架可调支架靠近,使其吊挂在运送小车的吊钩上,启动运送小车沿 轨道前行,穿行过已初装好的可调支架,再由掘进机截割部托举到指定安装位置,撑开后形 成支护状态;同时在撑起过程中,使其固定轨道尾部销轴卡入到后面那架的活动轨道的倒U 型口内,在后续的撑起过程中逐步拉紧,实现前后两架可调支架的轨道牢固连接;再按照步 骤4进行锚杆支护;
[0027] 步骤6,随着步骤5的进行,当巷道掘进支护机器人达到一次最大工作范围时,应开 始收起最后面的那架可调支架,收起后按照步骤5的方法将其依次前移,支护到前面下一个 新的支护位置;至此,转入正常工作循环状态;
[0028] 如此边掘进边支护,平行作业,直至巷道施工完毕。
[0029] 上述步骤6中的可调支架的收起方法如下:
[0030] 先将升降台升起,与被收起的可调支架底部接触后,依次收起支撑腿油缸和撑顶 油缸,然后升降台落下,启动行走架前移,待到达前方可调支架运送器的下面时,升降台再 次升起,直至吊钩钩住被收起的可调支架,升降台再次落下,此时启动掘进支架运送器将可 调支架运送至指定位置。
[0031] 本发明的积极效果是:
[0032] 1.本发明的可调支架能够按照巷道断面形状进行起拱,起拱后能紧密接实顶帮, 在支撑腿油缸的作用下,临时支撑顶板保持原岩状态,防止裂隙扩展,等待打锚杆工作,打 锚杆后保证顶板不变形。支撑腿油缸与支撑架之间为球头球窝连接结构,使支撑油缸在任 何情况下都能保持垂直状态,支撑油缸底部设置球头球窝结构支撑盘,在巷道底板不平整 时实现油缸支撑自调及增大支撑油缸与底板的接触面积,降低接触压力。
[0033] 2.利用可调支架在掘进后立即形成临时支护区,使钻锚支护工序在可调节支架的 临时支护区进行,施工安全。
[0034] 3.由掘进机机前停机钻锚支护转变为掘进机掘进的同时进行钻锚支护,达到平行 作业的目的,使掘进机的开机率成倍提高,从而提高掘进速度。
[0035] 4•可调支架支撑住围岩后,便不再移动,直至锚网索施工完毕,避免了对围岩的扰 动,且可调支架的压力可调,可以释放围岩高应力,或者进行有效的让压支护。
[0036] 5.利用可调支架支撑的空间,可以换来防灾治灾的时间,极大提升现场安全可靠 度,使安全与效率不再矛盾。
[0037] 6.在本发明的基础上,技术人员可在钻锚机械手上安装设计上自动寻位装置,通 过电液控制实现自动钻锚。
附图说明
[0038]图1.1为本发明的整体结构主视图;
[0039]图1.2为图1.1的俯视图;
[0040]图2.1为本发明的二运底架的主视图剖面图;
[0041]图2.2为图2.1的俯视图;
[0042] 图2.3为图2.2的左视图:
[0043]图2.4为本发明的行走架的主视图剖面图;
[0044] 图2.5为图2.4的俯视图;
[0045] 图2.6为图2.4的左视图:
[0046] 图3.1为钻锚机械手的结构图,图中显示一种展开状态;
[0047]图3.2为钻锚机械手的结构图,图中显示另一种展开状态;
[0048]图4为导轨式锚杆钻机的结构图;
[0049]图5为多向可调节掘进支架的原理结构图;
[0050]图6.1为掘进支架运送器的原理结构主视图;
[0051]图6.2为掘进支架运送器的原理结构侧视图;
[0052]图7为支护机器人的工作状态示意图。
[0053]附图说明:1-二运底架,2-行走架,3-轨道,3a_软连接接口,4_液压栗站及液压操 作系统,5-升降台,6-四连杆升降机构,7-导轨式锚杆钻机,8-钻锚机械手安装平台,9-曲臂 回转马达,10-曲臂,1卜驱动马达,12-钻臂回转马达,I3-二运皮带输送机,14-U型槽,15-通 风道,16-套筒滚子式轨道,17-驱动轮,18-钻臂升降油缸,I9-下部可伸缩连杆,20-前端连 杆,21-上部连杆,22-后部固定连杆,23-链条推进机构,24-推进液压马达,25_钻进液压马 达,26-钻机导轨,27-钻机架,28-套筒梁,29-中梁,30-撑顶油缸,31-边梁,32_支撑架,33_ 支撑腿油缸,33a-支撑盘,34-驱动马达,35_左车架,36-承重轮,37-驱动齿轮,3S-支撑管, 39-右车架,40-推拉连杆机构,41-吊钩,42-活动轨道,43-套筒滚子,44-固定轨道,45-板 沿,46-铰轴,47-可调支架,48-掘进支架运送器,49-钻锚机械手。
具体实施方式 _
[0054]如图1.1和1.2所示,一种巷道掘进支护机器人,由二运底架1、安装在二运底架1上 的行走架2、安装在行走架2上的升降台5、钻锚机械手4和液压泵站及液压操作系统4所组 成; 一一
[0055]所述的二运底架1的构造如图2.1、图2.2、图2.3所示,上部为运输矸石的安装二运 皮带输送机13的U型槽14,下部为四面封闭的通风道15,通风道15两端设有软连接接口 3a, 通过软连接接口 3a将二运底架相互间的通风道软连接起来,实现风机向掘进工作面通风的 功能;所述的U型槽14的两侧槽帮顶部设有使行走架运行的轨道3,其中一侧轨道为套筒滚 子式轨道16或套筒滚子链式轨道;
[0056] 如图2.4、图2.5、图2.6所示,上述行走架2由高强度钢板焊接而成,两边为“H”型架 体,通过中间的连接箱梁连接并焊接为一体,形成框架结构。由图看出,行走架2的前、后端 一侧上分别设有与套筒滚子啮合的行走驱动轮17a,由行走液压马达17带动驱动轮17a旋 转,行走架2的另一侧设有从动轮17b;实现行走架2在二运底架1上运行。
[0057]二运底架1为“3H”箱梁结构,即两侧的H型箱梁结构提供足够的竖直方向支撑力, 中间H型箱梁结构提供足够的抗扭能力。两侧的H型箱梁为高强度薄板焊接而成,通过中间 的两张波浪板连接并焊接为整体,波浪板的使用不仅提高了底架整体的抗弯抗扭能力,而 且重量轻。
[0058]所述的升降台5是用于运送和安装可调支架的升降台,由液压油缸和铰接式收缩 架组成;升降台布置两台,布置间距等于多向可调节掘进支架在巷道中的布置间距,并可微 调;
[0059] 所述的钻错机械手的构造如图3 • 1、图3 • 2所不,由曲臂机构、升降臂机构6、导轨式 锚杆钻机7组成;
[0060] 所述的曲臂机构由固定在钻锚机械手安装平台8上的曲臂回转马达9和安装在曲 臂回转马达9上的曲臂10组成,曲臂回转马达9带动曲臂10做360度水平旋转,配合升降臂机 构,能使钻臂旋转至指定位置;曲臂10采用钢板焊接而成的箱体结构,中间布置纵向、横向 筋板,刚度好、重量轻。
[0061]所述的升降臂机构是四连杆机构,由后部固定连杆22、上部连杆21、前端连杆20、 下部可伸缩连杆19构成基本四连杆机构;下部可伸缩连杆19为油缸,油缸的伸缩可实现导 轨式锚杆钻机以前端连杆20和上部连杆21的铰接轴为中心旋转,以补偿因升降时产生的钻 臂倾斜偏差;后部固定连杆22和上部连杆21之间安装有钻臂升降油缸18,使四连杆机构做 升降运动;前端连杆20上安装有钻臂回转马达12,后部固定连杆22再通过升降臂回转马达 11安装在曲臂机构的曲臂10上,实现升降臂机构的水平旋转。
[0062]所述的后部固定连杆22为钢板焊接L型结构,用三角筋板支撑L型的两个板面。 [0063]所述的前端连杆2〇为钢板焊接而成,采用条形筋板加固,增强其抗弯、抗扭能力。 [0064]所述的上部连杆21,采用H型钢焊接而成的框架结构,即两条H型钢水平并列布置, 两端用H型钢封死,以增加宽度,提高四连杆的水平抗扭能力。
[0065]如图4所示,所述的导轨式锚杆钻机7由钻机架27、直线导轨26、链条推进机结构 23、钻机推进马达24、钻机钻进马达25所组成;导轨式锚杆钻机7安装在钻臂回转马达12上, 实现绕轴旋转;钻机架27上布置直线导轨26、直线导轨26上布置钻机钻进马达24,钻机推进 马达24带动链条推进机构23运行,链条推进机构M带动钻机钻进马达24移动,实现导轨式 锚杆钻机7的钻锚作业;
[0066]上述的钻锚机械手可在安装平台上布置多台,实现多孔同时操作。布置两台时,所 述的钻机架26采用H型结构,前、后端链轮座固定在机架两端;直线导轨26沿钻机架的长度 方向固定在H型钢的腹板上;两链轮的轴线在腹板中心平面上,两链轮径向与腹板中心平面 垂直。
[0067]上述的链条推进机构23的两个链轮分别安装在前、后端链轮座上;前、后端链轮座 均为箱型结构,中间通轴上穿入链轮,通轴两端装入链轮座箱体上的轴承座上,前端为从动 端,后端为主动端,由钻机推进马达24驱动,带动推进链条转动;上述钻机钻进马达25负责 驱动钻杆旋转,安装在直线导轨27上,钻机钻进马达25两端分别与推进链条的两端连接,连 接处设置链条张紧装置;推进链条拉着钻进马达前后移动实现进钻和退钻。
[0068]如图1图2所示,所述的泵站和液压操作系统4安装在操作平台上,栗站和液压操作 系统4与上述多功能平台、钻锚机械手的所有液压马达和液压油缸实现液压连接。
[0069]如图5所示,一种与上述巷道掘进支护机器人配套的多向可调节掘进支架,以下简 称可调支架,是巷道的临时支护设备,由顶部的横梁和两侧的边梁31、支撑腿油缸33、撑顶 油缸30以及支撑架32组成;所述的横梁由中梁29和中梁两侧的套筒梁28铰接组成;所述的 支撑腿油缸33采用球头球窝连接结构与支撑架32连接,支撑架32采用销轴与边梁31的竖端 铰连接,边梁31的横端与套筒梁28内筒连接;所述的撑顶油缸30—端与边梁31较连接,一端 与套筒梁28的铰连接,撑顶油缸30伸缩时实现边梁31与套筒梁28的抽拉运动,实现可调支 架横向伸缩和顶升,从而形成拱形支撑结构。
[0070] 为了实现在巷道底板不平整时支撑腿油缸的自调和增大与底板的接触面积,降低 接触压力,在上述可调支架的支撑腿油缸33底部设置球头球窝结构连接的支撑盘33a。
[0071] 所述的套筒梁28主要由无缝方管和钢板焊接而成,将方管从钢板中间穿过后焊接 在一起,钢板上有预先加工的两个方孔形成眼镜板,能够保证两个方管的中心距尺寸公差, 而且端部的两个眼镜板更加加强了方管两端的强度。中梁由高强度钢板焊接而成,中梁底 部预留有安装运送器的接口。
[0072] 为了实现巷道掘进支护机器人运送可调支架的目的,在可调支架的中梁下面安装 有掘进支架运送器48;掘进支架运送器48的构造如图6所示,由轨道和运送小车组成;轨道 上设有车架套筒滚子43或套筒滚子链。所述的运送小车是在车架(包括左车架35和右车架 39)上安装有承重轮36和与套筒滚子43相啮合的驱动齿轮37,承重轮36挂在轨道的板沿45 上,驱动齿轮37在驱动马达34的作用下使运送小车沿轨道方向前后运动;运送小车两侧面 设有能钩住可调支架的吊钩41;通过推拉连杆机构40,完成吊钩41的挂钩和摘钩动作。
[0073] 为了实现前后两架可调支架轨道之间的自动连接,所述的轨道由固定轨道44和活 动轨道42由铰轴46铰接组成•活动轨道42的前端设有倒U型口,固定轨道44的后端设有销 轴,前一架可调支架向后一架可调支架靠拢时,前一架的固定轨道44销轴进入后一架的活 动轨道42倒U型口中,使前后两架可调支架的轨道可连接成一条整体轨道。
[0074] 进一步,所述的左车架35、右车架39由高强度钢板加工而成;承重轮36的轮轴与 左、右车架上轴孔的为过渡配合,并将轮轴和左、右车架焊接为一体。左、右车架35和39中间 通过支撑管38及固定螺栓连接为一个整体。
[0075] 如图7所示,本发明巷道掘进支护机器人的工作方法步骤如下:
[0076] 步骤1,在己经由巷道掘进机掘进的巷道中,布置巷道掘进支护机器人的二运底架 1,多台二运底架1串接在一起,使其达到一定的长度;串接时二运底架1的上部首尾铰接,下 部沿底架方向用螺栓连接,通过调节两底架下部间隙,实现底架适应巷道底板的起伏变化。
[0077] 二运底架1上布置二运皮带输送机13和行走架2,在行走架2上布置升降台5、钻锚 机械手安装平台8、以及液压泵站及液压操作系统4;在钻锚机械手安装平台8上安装钻锚机 械手49,从而将巷道掘进支护机器人组装成整机,并将巷道掘进支护机器人最前端与掘进 机尾架铰接,可随巷道掘进机一起移动;使巷道掘进机上的输送机搭接在巷道掘进支护机 器人上的二运皮带输送机13前端,二运皮带输送机13后端搭接在向其他运输设备转载的转 载机上;同时将二运底架1之间的的通风道15通过软连接接连接起来,与风机接通后,实现 风机向掘进工作面通风的功能;
[0078] 步骤2,巷道掘进机开始工作,掘下来的矸石从巷道掘进机的输送机转运到巷道掘 进支护机器人的二运皮带输送机13上,二运皮带输送机13转运到其他运输设备上运出;
[0079] 步骤3,当巷道掘进机掘进到一定长度范围后,首先人工初装若干架可调支架47进 行临时支护;初装时,由安装人员利用单体液压支柱、手拉萌芦或其它起重工具逐架安装, 通过调节边梁26的伸出长度和支撑腿油缸30伸出长度,以适应不同巷道断面尺寸,最终沿 掘进方向形成具有一定长度范围、一定支护强度的临时支护区域;在初装可调支架的同时, 还要将掘进支架运送器48的轨道安装在每个可调支架上(位置如图1所示),使前架的固定 轨道44销轴进入后架的活动轨道43倒U型口中,使所有可调支架的轨道连接成一条整体轨 道,并且布置上运送小车;
[0080]同时在巷道掘进支护机器人旁边准备一架或几架处于收缩状态的多向可调节掘 进支架,待用;
[0081]步骤4,在可调支架的掩护下,操作钻锚机械手49在巷道顶部和两帮打锚杆眼和安 装锚杆,进行锚杆支护;
[0082]步骤5,随着巷道掘进机的向前掘进,当达到可安装一架或几架可调支架的一定距 离时,启动行走架上的升降台5,顶起一架可调支架47,启动行走架2向已初装好的最末端的 那架可调支架靠近,使其吊挂在运送小车的吊钩41上,启动运送小车沿轨道前行,穿行过已 初装好的可调支架,再由掘进机截割部托举到指定安装位置,撑开后形成支护状态;同时在 撑起过程中,使其固定轨道尾部销轴卡入到后面那架的活动轨道的倒u型口内;在后续的撑 起过程中逐步拉紧,实现前后两架可调支架的轨道牢固连接;再按照步骤4进行锚杆支护; [0083]步骤6,随着步骤5的进行,当巷道掘进支护机器人达到一次最大工作范围时,应开 始收起最后面的那架可调支架,收起后按照步骤5的方法将其依次前移,支护到前面下一个 新的支护位置;至此,转入正常工作循环状态;
[0084] 如此边掘进边支护,平行作业,直至巷道施工完毕。

Claims (10)

1.一种巷道掘进支护机器人,其特征在于,由若干节二运底架、安装在二运底架上的行 走架、安装在行走架上的升降台、钻锚机械手以及液压泵站和液压操作系统所组成; 所述的二运底架的构造是,上部为运输矸石的安装二运皮带输送机的U型槽,下部为四 面封闭的通风道,通风道两端设有软连接接口,可通过软连接接口将二运底架相互间的通 风道软连接起来;所述的U型槽的两侧槽帮顶部设有使行走架运行的轨道,其中一侧轨道为 套筒滚子式或套筒滚子链式轨道;所述的行走架上设有与套筒滚子啮合的驱动轮,由液压 马达带动驱动轮旋转,实现行走架在二运底架上运行; 所述的升降台是用于运送和安装可调支架的升降台,由液压油缸和铰接式收缩架组 成;升降台布置两台,布置间距等于多向可调节掘进支架在巷道中的布置间距; 所述的钻锚机械手的构造是,由曲臂机构、升降臂机构、导轨式锚杆钻机组成; 所述的曲臂机构由固定在钻锚机械手安装平台上的曲臂回转马达和安装在曲臂回转 马达上的曲臂组成,曲臂回转马达带动曲臂做360度水平旋转,配合升降臂机构旋转,能使 导轨式锚杆钻机旋转至指定位置; 所述的升降臂机构是四连杆机构机构,由后部固定连杆、上部连杆、前端连杆、下部可 伸缩连杆构成基本四连杆机构;下部可伸缩连杆为油缸,油缸的伸缩可实现导轨式锚杆钻 机以前端连杆和上部连杆的铰接轴为中心旋转,以补偿因升降时产生的钻臂倾斜偏差;后 部固定连杆和上部连杆之间安装有钻臂升降油缸,使四连杆机构做升降运动;前端连杆上 安装有钻臂回转马达,后部固定连杆再通过升降臂回转马达安装在曲臂机构的曲臂上,实 现升降臂机构的水平旋转; 所述的导轨式锚杆钻机由钻机架、直线导轨、链条推进机构、钻机推进马达、钻机钻进 马达组成;导轨式锚杆钻机通过钻机架安装在钻臂回转马达上,实现绕轴旋转;钻机架上布 置直线导轨和链条推进机构,直线导轨上布置钻机钻进马达,钻机推进马达带动链条推进 机构运行,链条推进机构带动钻机钻进马达运行,实现导轨式锚杆钻机的钻进作业; 所述的栗站和液压操作系统安装在操作平台上,泵站和液压操作系统与上述多功能平 台、钻锚机械手的所有液压马达和液压油缸实现液压连接。
2. 如权利要求1所述的巷道掘进支护机器人,其特征在于,钻机架上可布置两套直线导 轨、链条推进结构、钻机推进马达、钻机钻进马达,实现导轨式锚杆钻机的双孔同时操作。
3. 如权利要求1所述的巷道掘进支护机器人,其特征在于,所述钻锚机械手可在安装平 台上布置2-3台,实现多孔同时操作。
4. 如权利要求1所述的巷道掘进支护机器人,其特征在于,二运底架为“3H”箱梁结构, 即两侧为高强度薄板焊接而成的“H”箱梁,通过中间的波浪板连接并焊接为整体。
5. 如权利要求1所述的巷道掘进支护机器人,其特征在于,所述的钻锚机械手的前端连 杆为条形筋板加固的钢板,上部连杆采用H型钢焊接而成的框架结构,即两条H型钢并列布 置,两端用H型钢封死。
6. —种与权利要求1所述的巷道掘进支护机器人配套的可调支架,其特征在于,由顶部 的横梁和两侧的支撑腿油缸、撑顶油缸以及支撑架组成;所述的横梁由中梁和中梁两侧的 套筒梁连接组成;所述中梁和套筒梁的套筒连接,所述的支撑腿油缸采用球头球窝连接结 构与支撑架连接,支撑架采用销轴与角部弯梁铰连接,角部弯梁与套筒梁伸缩内筒固定连 接;所述的撑顶油缸一端与角部弯梁铰连接,一端与套筒梁的的套筒铰连接,撑顶油缸伸缩 时实现角部弯梁与套筒梁的抽拉运动,实现可调支架横向伸缩和顶升,从而形成拱形支撑 结构。
7. 如权利要求6所述的可调支架,其特征在于,在可调支架的支撑腿油缸底部设置球头 球窝结构连接的支撑盘。
8. —种与权利要求1所述的巷道掘进支护机器人和权利要求6所述的可调支架配套的 掘进支架运送器,其特征在于,掘进支架运送器安装在可调支架的中梁下面,由设有套筒滚 子或套筒滚子链的轨道和运行在轨道上的运送小车组成;运送小车上安装有与轨道套筒滚 子相啮合的驱动齿轮,驱动齿轮在驱动马达的作用下使运送小车沿轨道方向前后运动;运 送小车两侧面设有能钩住可调支架的吊钩;所述的轨道由固定轨道和活动轨道铰接组成, 活动轨道的前端设有倒U型口,固定轨道的后端设有销轴,前架可调支架向后架可调支架靠 拢时,前架的固定轨道销轴可进入后架的活动轨道的倒U型口中,使前后两架可调支架的轨 道连接成一条整体轨道。
9. 一种如权利要求1所述的巷道掘进支护机器人、权利要求6所述的可调支架以及权利 要求8所述的的掘进支架运送器相配套的工作方法,其特征在于步骤如下: 步骤1,在己经由巷道掘进机掘进的巷道中,根据二运皮带输送机长度,布置若干巷道 掘进支护机器人的二运底架,二运底架上布置二运皮带输送机和行走架,在行走架上布置 升降台、钻锚机械手安装平台、以及液压泵站及液压操作系统;在钻锚机械手安装平台上安 装钻锚机械手,从而将巷道掘进支护机器人组装成整机,并将巷道掘进支护机器人最前端 与掘进机尾架铰接,可随巷道掘进机一起移动;使巷道掘进机上的一运皮带输送机搭接在 巷道掘进支护机器人上的二运皮带输送机前端,二运皮带输送机后端搭接在向其他运输设 备转载的转载机上;同时将二运底架之间的的通风道通过软连接接口连接起来,与风机接 通后,实现风机向掘进工作面通风的功能;_ 步骤2,巷道掘进机开始工作,掘下来的矸石从巷道掘进机的一运输送机转运到巷道掘 进支护机器人的二运皮带输送机上,二运皮带输送机转运到其他运输设备上运出; 步骤3,当巷道掘进机掘进到一定长度范围后,首先人工初装若干架可调支架进行临时 支护;初装时,由安装人员利用单体液压支柱、手拉葫芦或其它起重工具逐架安装,通过调 节角部弯梁的伸出长度和支撑腿油缸伸出长度,以适应不同巷道断面尺寸,最终沿掘进方 向形成具有一定长度范围、一定支护强度的临时支护区域;在初装可调支架的同时,还要将 掘进支架运送器的轨道安装在每个可调支架上(位置如图1所示),使前架的固定轨道销轴 进入后架的活动轨道倒U型口中,使所有可调支架的轨道连接成一条整体轨道,并且布置上 运送小车; 同时在巷道掘进支护机器人旁边准备一架或几架处于收缩状态的多向可调节掘进支 架,待用; 步骤4,在多向可调节掘进支架的掩护下,操作钻锚机械手在巷道顶部和两帮打锚杆眼 和安装锚杆,进行锚杆支护; 步骤5,随着巷道掘进机的向前掘进,当达到可安装一架或几架可调支架的一定距离 时,启动多功能平台的行走架上的升降台,顶起一架多向可调节掘进支架,启动行走架向已 初装好的最末端的那架可调支架靠近,使其吊挂在运送小车的吊钩上,启动运送小车沿轨 道前行,穿行过已初装好的可调支架,再由掘进机截割部托举到指定安装位置,撑开后形成 支护状态;同时在撑起过程中,使其固定轨道尾部销轴卡入到后面那架的活动轨道的倒口型 口内,在后续的撑起过程中逐步拉紧,实现前后两架可调支架的轨道牢固连接;再按照步骤 4进行锚杆支护; 步骤6,随着步骤5的进行,当巷道掘进支护机器人达到一次最大工作范围时,应开始收 起最后面的那架可调支架,收起后按照步骤5的方法将其依次前移,支护到前面下一个新的 支护位置;至此,转入正常工作循环状态; 如此边掘进边支护,同时进行,直至巷道施工完毕。
10.如权利要求9所述的巷道掘进支护机器人的工作方法,其特征在于,步骤6中的可调 支架的收起方法如下: 先将升降台升起,与被收起的可调支架底部接触后,依次收起支撑腿油缸和撑顶油缸, 然后升降台落下,启动行走架前移,待到达前方可调支架运送器的下面时,升降台再次升 起,直至吊钩钩住被收起的可调支架,升降台再次落下,此时启动掘进支架运送器将可调支 架运送至指定位置。
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