CN108131140A - 一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿煤巷掘进施工设备技术领域，尤其涉及一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，包括一台悬臂式纵轴掘进机，悬臂式纵轴掘进机包括机架本体、左行走部、右行走部、截割部、回转体、后支撑体、装载机构、第一刮板运输机、电控系统、液压系统、喷雾系统以及冷却系统；第一刮板运输机包括设置在机架本体上的机尾部分，伸出机架本体后部的机头部分，在机头部分上设置有若干台机载锚杆钻机；使用时，可以在悬臂式纵轴掘进机掘进时，用机载锚杆钻机对煤巷进行锚固支护，能够实现掘、锚平行作业，解决在掘、锚两个工序之间频繁转换造成耗费时间的问题，能够提高施工效率和施工速度，防止冒顶现象的发生。

Description

一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机

本发明是申请号为“201410389581.2”、申请日为2014.8.9、名称为“悬臂式纵轴掘锚机及分步施工阶段成巷煤巷施工工艺”的分案申请。

技术领域

本发明属于煤矿煤巷掘进施工设备技术领域，尤其涉及一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机。

背景技术

很多煤矿煤巷的顶板(煤)在掘进过程中易冒顶，为防止掘进施工作业过程中发生冒顶，只能以小循环进尺进行施工；目前，煤矿煤巷掘进的施工设备不能实现掘、锚平行作业，需要在掘、锚两个工序之间频繁的转换，严重地影响了施工效率和施工速度，这是导致当前许多综掘工作面的月进尺在400m以内，有的甚至月进尺不到300m的主要原因。这样的施工速度不仅影响企业的经济效益，而且造成煤矿的采掘关系紧张，甚至影响到煤矿的工作面接续。地质条件无法改变，要提高施工速度，必须设计、研发与地质条件相适应的施工装备和配套施工工艺，充分利用所施工巷道煤、岩体自稳能力，在施工过程中作业地点巷道顶板不冒顶的情况下，加大循环步距，实现掘、锚平行作业，提高工时利用率和明显减少设备移位对生产的影响，大幅度增加有效作业时间，从而显著提高施工效率与速度。基于上述思路，本专利提供一种煤巷综掘施工装备及配套施工工艺。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能够实现掘、锚平行作业的具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，避免在掘、锚两个工序之间频繁的转换，能够提高施工效率和施工速度。

本发明的技术方案如下：

一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，包括一台悬臂式纵轴掘进机，所述悬臂式纵轴掘进机包括机架本体、左行走部、右行走部、截割部、回转体、后支撑体、装载机构、第一刮板运输机、电控系统、液压系统、喷雾系统以及冷却系统；所述悬臂式纵轴掘锚机还包括第二刮板运输机/胶带运输机，所述第二刮板运输机/胶带运输机的机尾端位于所述第一刮板运输机的机头下方并与其搭接，所述第二刮板运输机/胶带运输机与所述悬臂式纵轴掘进机碰撞的液压限位闭锁装置，所述第二刮板运输机/胶带运输机的机头端与外部配套运输设备搭接；在所述第二刮板运输机/胶带运输机上设置有若干液压升降工作平台、机载锚杆钻机，所述机载锚杆钻机设置在所述液压升降工作平台上; 在所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机/胶带运输机上还设置有液压支撑稳定装置，所述液压支撑稳定装置包括支撑板、用于控制所述支撑板升降的液压升降油缸，所述液压升降油缸通过控制阀与所述悬臂式纵轴掘进机的液压系统液连接; 所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机是单链条刮板运输机，所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机包括水平可弯曲溜槽; 所述悬臂式纵轴掘进机还设置有遥控指令发射装置和遥控指令接收装置、用于监视所述截割部位置和工作状况的摄像头、显示屏，所述遥控指令接收装置、所述摄像头及所述显示屏分别与所述悬臂式纵轴掘进机的电控系统电连接。

作为改进，所述装载机构的宽度可调节，所述装载机构包括基本装载机构和辅助装载机构，所述基本装载机构包括主铲板、耙爪以及驱动马达，所述辅助装载机构包括分别与所述主铲板两侧铰接连接的两块辅助铲板，在每块所述辅助铲板与所述主铲板之间分别设置有与所述辅助铲板铰接用于控制所述辅助铲板开合的液压控制油缸，所述液压控制油缸与所述悬臂式纵轴掘进机的液压系统通过控制阀液连接。

作为改进，在所述悬臂式纵轴掘锚机上还设置有通风道，所述通风道的进风口靠近掘进工作面设置，所述通风道的出风口与外部配套抽风机风筒连接。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

悬臂式纵轴掘锚机的第一刮板运输机包括在机架本体上的机尾部分，伸出 机架本体后部的机头部分，在机头部分上设置有若干台机载锚杆钻机；使用时，因为在第一刮板运输机伸出机架本体后部的机头部分上设置有机载锚杆钻机，这样就是可以在悬臂式纵轴掘进机掘进时，用机载锚杆钻机对煤巷顶板进行锚杆，能够实现掘、锚平行作业，解决在掘、锚两个工序之间频繁转换和设备移位造成耗费时间的问题，能够提高施工效率和施工速度。

悬臂式纵轴掘锚机包括第二刮板运输机/胶带运输机，第二刮板运输机/胶 带运输机的机尾端位于第一刮板运输机的机头下方并与其搭接，第二刮板运输 机/胶带运输机的机头端与外部配套运输设备搭接；在第二刮板运输机/胶带运 输机上设置有若干台机载锚杆钻机；使用时，因为在第二刮板运输机/胶带运输 机上设置有若干台机载锚杆钻机，这样就是可以在悬臂式纵轴掘进机掘进时， 用机载锚杆钻机对煤巷顶板进行锚杆，能够实现掘、锚平行作业，不仅解决在掘、锚两个工序之间频繁转换和设备频繁移位造成耗费时间的问题，能够提高施工效率和施工速度，而且减少了掘进机作业与机载锚杆钻机作业的相互制约。

附图说明

图1是本发明第一实施例的悬臂式纵轴掘锚机的主视结构示意图；

图2是本发明第一实施例的悬臂式纵轴掘锚机的俯视结构示意图；

图3是装载机构的结构示意图；

图4是本发明第二实施例的悬臂式纵轴掘锚机的主视结构示意图；

图5是本发明第三实施例的悬臂式纵轴掘锚机的主视结构示意图；

图6是本发明第三实施例的悬臂式纵轴掘锚机的俯视结构示意图；

图7是限位闭锁装置的原理结构示意图；

图8是溜槽的结构示意图；

图9是溜槽弯曲状态的结构示意图；

图10是悬臂式纵轴掘锚机的第一循环工作状态的主视结构示意图；

图11是悬臂式纵轴掘锚机的第一循环工作状态的俯视结构示意图；

图12是悬臂式纵轴掘锚机的第一循环工作状态的左视结构示意图；

图13是悬臂式纵轴掘锚机的第二循环工作状态的主视结构示意图；

图14是悬臂式纵轴掘锚机的第二循环工作状态的俯视结构示意图；

图15是悬臂式纵轴掘锚机的第二循环工作状态的左视结构示意图；

其中，100、悬臂式纵轴掘进机，101、机架本体，102、左行走部，103、右行走部，104、截割部，105、回转体，106、后支撑体，107、装载机构，107a、 主铲板，107b、耙爪，107c、辅助铲板，107d、液压控制油缸，108、第一刮板运输机，109、机尾部分，110、机头部分，111、变坡溜槽，112a、机载锚杆钻机，112b、机载锚杆钻机，113、第二刮板运输机，114、平台，115、第一架体，116、第二架体，117、液压升降油缸，118a、左履带行走机构，118b、右履带行走机构，119a、第一连锁阀，119b、第二连锁阀，119c、第一连锁阀，119d、第二连锁阀，120a、液压马达，120b、液压马达，120c、液压马达，120d、液压马达，121a、掘进机液压系统，121b、第二刮板运输机液压系统，122、单向阀，123、溜槽，123a、分溜槽，123b、哑铃销。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合附图及实施例，对悬臂式纵轴掘锚机的结构进行非限制性说明：

第一实施例

由图1和图2可知，该悬臂式纵轴掘锚机包括：悬臂式纵轴掘进机100，该悬臂式纵轴掘进机100包括机架本体101、左行走部102、右行走部103、截割部104、回转体105、后支撑体106、装载机构107、第一刮板运输机108、电控系统、液压系统、喷雾系统以及冷却系统；第一刮板运输机108包括设置在机架本体101上的机尾部分109，伸出机架本体101后部呈水平方向的机头部分110，在机头部分110与机尾部分109之间连接有倾斜设置的变坡溜槽111，在机头部分110上设置有若干台机载锚杆钻机112a。

使用时，因为在第一刮板运输机108伸出机架本体101后部的机头部分110上设置有机载锚杆钻机112a，这样就是可以在悬臂式纵轴掘进机100掘进时，用机载锚杆钻机112a对煤巷顶板进行锚杆，能够实现掘、锚平行作业，提高工时利用率，提高施工效率和施工速度。

本实施例中，由图3可知，该装载机构107的宽度可调节，包括基本装载机构和辅助装载机构，基本装载机构包括主铲板107a、间隔设置在主铲板107a 上两个耙爪107b以及驱使耙爪107b转动的驱动马达，辅助装载机构包括分别与主铲板107a两侧铰接连接的两块辅助铲板107c，每块辅助铲板107c与主铲板107a之间分别设置有与辅助铲板107c铰接用于控制辅助铲板107c开合的液 压控制油缸107d，该液压控制油缸107d通过控制阀与悬臂式纵轴掘进机100的液压系统液连接。

在本实施例中，悬臂式纵轴掘进机100还设置有遥控指令发射装置和遥控 指令接收装置、用于监视截割部104位置和环境状况的摄像头、显示屏，遥控指令接收装置、摄像头及显示屏分别与悬臂式纵轴掘进机100的电控系统电连接。这样可以实现设备上无人操作，能够提高安全系数。

在本实施例中，在第一刮板运输机108上还设置有液压支撑稳定装置，液压支撑稳定装置包括支撑板，设置在支撑板与第一刮板运输机108之间的液压升降油缸，该液压升降油缸通过控制阀与悬臂式纵轴掘进机100的液压系统液连接；这样可以避免因第一刮板运输机108过长而造成的设备跳动问题，能够增强设备工作时的稳定性。

在本实施例中，在悬臂式纵轴掘锚机上还设置有通风道，通风道的进风口靠近截割部104截割的掘进工作面设置，通风道的出风口与外部配套抽风机风筒连接。能够将作业地点在施工作业过程中产生的粉尘、有害气体等抽吸到外部进行净化和稀释，保障施工作业工作人员有一个良好的工作环境。

第二实施例

由图4可知，该实施例与第一实施例基本相同，其不同之处在于：

在第一刮板运输机108上设置有支撑工人便于其工作的升降工作平台，当 然，也可以根据需要将升降工作平台设置在机载锚杆钻机112a与机头部分110之间，该液压升降工作平台包括平台114，在平台114与机头部分110之间设置有中部连接的第一架体115和第二架体116，第一架体115的顶端与平台114一侧部铰接连接，第一架体115的底端与机头部分110滑动连接，第二架体116 的顶端与平台114另一侧部滑动连接，第二架体116的底端与机头部分110部铰接连接，在第二架体116与机头部分110之间设置有液压升降油缸117。这样可以根据需要调节平台114与第一刮板运输机108的机头部分110之间的距离，便于工人进行操作，便于锚杆工作的进行。

第三实施例

由图5、图6及图7可知，该实施例与第一实施例基本相同，其不同之处在于：

悬臂式纵轴掘锚机还包括第二刮板运输机113，第二刮板运输机113的机尾端位于第一刮板运输机108的机头部分110下方并与其搭接，第二刮板运输机 113的机头端与外部配套运输设备搭接；若干台机载锚杆钻机112b设置在第二刮板运输机113上，为了便于移动第二刮板运输机113在第二刮板运输机113的左右两侧上还分别设置有左履带行走机构118a、右履带行走机构118b；为了增强安全性能，避免第二刮板运输机113与悬臂式纵轴掘进机100发生碰撞，以及第二刮板运输机113脱离第一刮板运输机108的机头部分110的范围，在第二刮板运输机113与悬臂式纵轴掘进机100之间设置有限位闭锁装置，该限位闭锁装置包括并排设置的左侧液压限位闭锁装置和右侧液压限位闭锁装置。 右侧液压限位闭锁装置包括间隔设置在第一刮板运输机108的机头部分110上的第一连锁阀119a、第二连锁阀119b，第一连锁阀119a的一端口回路与驱动右行走部103的液压马达120a并联液连接，液压马达120a与掘进机液压系统121a液连接，第一连锁阀119a的该端口回路上串接有一个单向阀122，第二连锁阀119b的一端口回路与驱动右履带行走机构118b的液压马达120b并联液连接，液压马达120b与第二刮板运输机液压系统121b液连接，第二连锁阀119b的该端口回路上串接有一个单向阀122，第二连锁阀119b的该端口与第一连锁阀119a的另一端口液连接，该端口回路上串接有一个单向阀122，第一连锁阀119a的该端口与第二连锁阀119b的另一端口液连接，该端口回路上串接有一个单向阀122。

左侧液压限位闭锁装置包括间隔设置在第一刮板运输机108的机头部分110上的第一连锁阀119c、第二连锁阀119d，第一连锁阀119c的一端口回路与驱动左行走部102的液压马达120c并联液连接，液压马达120c与掘进机液压系统121a液连接，第一连锁阀119c的该端口回路上串接有一个单向阀122，第二连锁阀119d的一端口回路与驱动左履带行走机构118a的液压马达120d并联液连接，液压马达120d与第二刮板运输机液压系统121b液连接，第二连锁阀119d的该端口回路上串接有一个单向阀122，第二连锁阀119d的该端口与第一连锁阀119c的另一端口液连接，该端口回路上串接有一个单向阀122，第一连锁阀119c的该端口与第二连锁阀119d的另一端口液连接，该端口回路上串接有一个单向阀122。

限位闭锁装置的工作原理如下：

第二刮板运输机113在一个区域锚杆完毕需要前进时，会向悬臂式纵轴掘 进机100的方向移动，一直到第二刮板运输机113碰到第一连锁阀119a、第一连锁阀119c的阀芯，此时，工作液经由第一连锁阀119a、第一连锁阀119c的另一端口回流到第二刮板运输机液压系统121b，第二刮板运输机液压系统

121b无法向液压马达120b、液压马达120d供油，左履带行走机构118a、右履带行走机构118b就无法继续前进，第二刮板运输机113就不再前进，但是还可以后退，继续进行锚杆工作；在第二刮板运输机113上的机载锚杆钻机112b锚杆的过程中，悬臂式纵轴掘进机100仍然会以一定速度掘进时，直至第二刮板运输机113碰到第二连锁阀119b、第二连锁阀119d的阀芯，此时，工作液经由第二连锁阀119b、第二连锁阀119d的另一端口回流到掘进机液压系统121a，掘进机液压系统121a无法向液压马达120a、液压马达120c供油，左行走部102、右行走部103就无法继续前进，悬臂式纵轴掘进机100就不再前进，但是还可以后退；这样可以避免第二刮板运输机113与悬臂式纵轴掘进机100发生碰撞，增强了安全性能，以及可以防止第二刮板运输机113脱离第一刮板运输机108的机头部分110的范围，能够将煤顺畅的输送出去。

使用本实施例的悬臂式纵轴掘锚机时，因为在第二刮板运输机113上设置有若干台机载锚杆钻机112b，这样就是可以在悬臂式纵轴掘进机100掘进时，用机载锚杆钻机112b对煤巷顶板进行锚杆，能够实现掘、锚平行作业，解决在掘、锚两个工序之间频繁转换造成耗费时间的问题，能够提高施工效率和施工速度。

当然也可以将第一刮板运输机108整体设置在机架本体101的范围内，这 时就需要将第二刮板运输机113的机尾端伸入位于机架本体101内，设置在第一刮板运输机108的机头下方并与其搭接。

在本实施例中，在第二刮板运输机113上也设置有液压支撑稳定装置，液压支撑稳定装置包括支撑板，设置在支撑板与第二刮板运输机113之间的液压升降油缸，该液压升降油缸通过控制阀与悬臂式纵轴掘进机100的液压系统液连接；这样可以将支撑板升起顶在煤巷顶板上，避免因第二刮板运输机113过长而造成的设备跳动问题，能够增强第二刮板运输机113工作时的稳定性。当然也可以在第一刮板运输机108上设置液压支撑稳定装置来增强悬臂式纵轴掘进机100的稳定性。

由图8及图9可知，在本实施例中，第二刮板运输机113是单链条刮板运输机，第二刮板运输机113水平部分的溜槽也设置为水平可弯曲溜槽123，水平可弯曲溜槽123包括若干段分溜槽123a，每两相邻的分溜槽123a之间连接有哑铃销123b。在掘进有一定弯度的煤巷时，机头部分110的水平部分可以弯曲，便于移动。当然，第一刮板运输机108也可以设置为单链条刮板运输机，其机头部分110的溜槽也设置为水平可弯曲溜槽123，这样可以使悬臂式纵轴掘锚机转弯时更加的灵活，省时省力。

在本实施例中，第二刮板运输机113也可以用胶带运输机来替换。本发明还涉及配套悬臂式纵轴掘锚机的一种分步施工阶段成巷煤巷施工工艺，以下结合附图及实施例，对悬臂式纵轴掘锚机的结构进行非限制性说明。

由图10至图15可知，该分步施工阶段成巷煤巷施工工艺包括如下步骤：

步骤一：根据所施工巷道的支护设计、宽度、围岩物理力学性质、围岩应力分布和悬臂式纵轴掘锚机的技术参数，基于巷道顶板围岩自然平衡拱理论，利用所施工巷道顶板围岩自稳能力，以所施工巷道顶板在施工过程中不发生冒顶为目标，确定分步施工跨度d1、分步施工支护参数、阶段成巷支护参数；以高效施工为目标，测算阶段成巷步距与有效作业时间之间关系，确定阶段成巷步距d2，阶段成巷步距d2大于悬臂式纵轴掘进机100的截割部104前端至机载锚杆钻机112a/机载锚杆钻机112b之间的长度；

步骤二：以所确定的分步施工跨度d1的宽度,用悬臂式纵轴掘进机100从 所施工巷道的两侧帮壁之间开挖一个小于所施工巷道宽度的小跨度巷道，并用 机载锚杆钻机112a按所述分布施工支护参数进行锚固支护至阶段成巷一个步距 d2的位置，如图10、图11及图12所示；

步骤三：将悬臂式纵轴掘锚机退回，然后以步骤二同样方法开挖并进行锚固支护所施工巷道宽度的剩余部分，直至完成一个阶段成巷步距d2的整个施工巷道宽度的开挖与锚固支护，达到阶段成巷支护参数标准；重复步骤二、步骤三，开始下一个阶段成巷步距d2巷道的开挖与锚固支护，如图13、图14及图 15所示；所施工巷道用悬臂式纵轴掘锚机通过至少两次开挖与锚固支护达到阶段成巷支护参数，在实际操作过程中，阶段成巷步距d2大于从悬臂式纵轴掘进机截割部的前端至机载锚杆钻机112a或者机载锚杆钻机112b之间的长度。该分步施工阶段成巷煤巷施工工艺为小跨度分步施工、大步距阶段成巷工艺，根据所施工巷道的支护设计、宽度、围岩物理力学性质、围岩应力分布和所述悬臂式纵轴掘锚机的技术参数，基于巷道顶板围岩自然平衡拱理论，利用所施工巷道顶板围岩的自稳能力，以施工过程中不发生冒顶为目标，确定分步施工跨度、分步施工支护参数、阶段成巷支护参数，以小于所施工巷道宽度的跨度分步进行施工，防止施工过程中冒顶的发生；以高效施工为目标，测算阶成巷步距与有效作业时间之间关系，确定合理的阶段成巷步距；阶段成巷步距大于悬臂式纵轴掘进机截割部前端至机载锚杆钻机之间的长度；既能实现掘、锚平行作业，又能减少在两个分步之间转换所耗费的时间，提高施工效率和施工速度；分步施工支护参数和阶段成巷支护参数包括支护材料规格、型号，支护材料布置形式，支护密度，支护顺序，钻孔直径、深度，初锚力等。锚固支护可以全部采用锚杆进行支护，也可以锚杆和锚索混合使用进行支护，锚杆和锚索都是本领域常用的支护手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，包括一台悬臂式纵轴掘进机，所述悬臂式纵轴掘进机包括机架本体、左行走部、右行走部、截割部、回转体、后支撑体、装载机构、第一刮板运输机、电控系统、液压系统、喷雾系统以及冷却系统；其特征在于：所述悬臂式纵轴掘锚机还包括第二刮板运输机/胶带运输机，所述第二刮板运输机/胶带运输机的机尾端位于所述第一刮板运输机的机头下方并与其搭接，所述第二刮板运输机/胶带运输机与所述悬臂式纵轴掘进机碰撞的液压限位闭锁装置，所述第二刮板运输机/胶带运输机的机头端与外部配套运输设备搭接；在所述第二刮板运输机/胶带运输机上设置有若干液压升降工作平台、机载锚杆钻机，所述机载锚杆钻机设置在所述液压升降工作平台上; 在所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机/胶带运输机上还设置有液压支撑稳定装置，所述液压支撑稳定装置包括支撑板、用于控制所述支撑板升降的液压升降油缸，所述液压升降油缸通过控制阀与所述悬臂式纵轴掘进机的液压系统液连接; 所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机是单链条刮板运输机，所述第一刮板运输机或所述第二刮板运输机包括水平可弯曲溜槽; 所述悬臂式纵轴掘进机还设置有遥控指令发射装置和遥控指令接收装置、用于监视所述截割部位置和工作状况的摄像头、显示屏，所述遥控指令接收装置、所述摄像头及所述显示屏分别与所述悬臂式纵轴掘进机的电控系统电连接。

2.根据权利要求1所述的具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，其特征在于：所述装载机构的宽度可调节，所述装载机构包括基本装载机构和辅助装载机构，所述基本装载机构包括主铲板、耙爪以及驱动马达，所述辅助装载机构包括分别与所述主铲板两侧铰接连接的两块辅助铲板，在每块所述辅助铲板与所述主铲板之间分别设置有与所述辅助铲板铰接用于控制所述辅助铲板开合的液压控制油缸，所述液压控制油缸与所述悬臂式纵轴掘进机的液压系统通过控制阀液连接。

3.根据权利要求2所述的具有遥控功能的悬臂式纵轴掘锚机，其特征在于：在所述悬臂式纵轴掘锚机上还设置有通风道，所述通风道的进风口靠近掘进工作面设置，所述通风道的出风口与外部配套抽风机风筒连接。