CN108894794B - 掘进流水线及其掘进作业方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的掘进流水线及其作业方法，包括压帮起拱支架和挂网，包括掘进机、多功能运输平台和支护机器人，掘进机、多功能运输平台依次相连，支护机器人底盘呈拱门状，两侧行走机构着地跨行在多功能运输平台两侧地面上，通过重新设备布局、将掘进工作面变成了一套掘进流水线，该流水线包括掘进作业、最末尾压帮起拱支架转移作业、掘进机安架、支护机器人锚固作业。通过本方案，采用掘进机、多功能运输平台、支护机器人、压帮起拱支架、挂网及接架、安架及支架倒移机构，实现了立体化流水线式的掘进作业，进而有效的调整了掘进作业方法。通过接架、安架及支架倒移机构交替前移，有效的缩短了掘进机等候时间，实现了整个作业的机械化，提高了掘进工作面的安全性，保障了工人的安全，降低了工人的劳动强度，显著提高了掘进机的开机率。

Description

掘进流水线及其掘进作业方法

技术领域

本发明涉及一种巷道施工技术，特别是涉及一种掘进流水线及其掘进作业方法。

背景技术

我国是世界煤炭生产大国，产量已占全球市场的3/4，悬臂式掘进机大量运用，保守估计早已经过万台，但由于开机率低，设备管理难度大等一系列问题导致掘进机效率达不到预期，闲置率较高，因此，如何激活这一重大的沉没成本成为煤矿经营者的心头病。

在现有技术中，巷道掘进机应用主要是存在安全和掘进的相互关系问题。

1.掘进机掘进一段距离后，掘进机需要停止作业，先从作业面退出，并对掘进机掘进后的作业面进行安全支护；从而影响掘进机的工作效率。

2.对掘进的作业面进行支护时，要先进行支护和挂网，并且还要对挂网进行锚固处理，上述工作复杂，工人作业工作量大，掘进机待机时间长，掘进机工时利用率低。

3.在整个作业巷道中，最前面是掘进机，掘进机开挖巷道后，无论使用风动锚杆机支护，还是用机载的液压锚杆钻机支护，都需要在一个巷道节点上的左右和上方不同位置钻出十几个两米深孔进行描固作业，劳动强度大，作业时间长，从而进一步的延缓了掘进机的作业时间。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种掘进流水线及其掘进作业方法，通过本技术方案，采用掘进机、多功能运输平台、支护机器人、压帮起拱支架、挂网、安架及支架倒移机构，实现了整个掘进的立体化流水线式作业，进而有效的调整了掘进作业方法，将原来的支护、挂网、锚固、掘进的作业方式，变为了支护挂网掘进、同时采用支护机器人进行锚固作业，压帮起拱支架通过接架、安架及支架倒移机构交替前移，有效的缩短了掘进时进行安全支护作业的等候时间，基本实现了整个作业的机械化，提高了掘进工作面的安全性，保障了工人的安全，降低了工人的劳动强度，显著提高了掘进机的开机率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种掘进流水线，包括压帮起拱支架和挂网，所述压帮起拱支架支护在掘进巷道上，挂网设置在掘进巷道壁与压帮起拱支架之间，还包括掘进机、多功能运输平台和支护机器人，所述掘进机、多功能运输平台依次相连，所述支护机器人由带有行走机构的支护机器人底盘车和支护机械臂构成，支护机器人底盘车呈拱门状，两侧行走机构着地跨行在多功能运输平台两侧地面上，多功能运输平台从支护机器人的支护机器人底盘车下穿过，数个支护机械臂设置在支护机器人的支护机器人底盘车上。

作为进一步的技术方案，还包括有支架倒移机构，所述支架倒移机构由水平驱动机构、分段导轨、活动导轨和活动导架构成，每个分段导轨分别设置在所对应的压帮起拱支架上，分段导轨和活动导轨后端分别设置有连接铰轴，分段导轨和活动导轨前端设置有开口铰轴座，活动导轨后端的连接铰轴与分段导轨前端的开口铰座相连接。位于前方压帮起拱支架的分段导轨后端的连接铰轴被卡装在相邻活动导轨前端的开口铰轴座上。活动导架设置在由分段导轨和活动导轨组装而成的导轨上，所述活动导架与水平驱动机构相连，活动导架上设置有托钩。

作为进一步的技术方案，还包括有接架器和安架器，所述接架器设置在支护机器人的支护机器人底盘车上，所述安架器设置在掘进机截割部上。

作为进一步的技术方案，所述接架器由接架铰接座、接架收藏油缸、伸缩接架杆和抓取部构成，接架铰接座固定在支护机器人底盘车上，伸缩接架杆下端与接架铰接座相铰接，接架收藏油缸的活动端与伸缩接架杆相连接，抓取部与伸缩接架杆上端相固定。

作为进一步的技术方案，所述安架器由安架转动座、安架转动臂、水平调节油缸和抓取部构成，安架转动座固定在掘进机截割部上，安架转动臂下端设置在安架转动座中，抓取部与安架转动臂上端相铰接，水平调节油缸的固定端设置在安架转动臂上，水平调节油缸的活动端与抓取部一侧相铰接。

作为进一步的技术方案，所述安架器和接架器的抓取部截面呈U字槽形，安架器和接架器的抓取部前端两侧设置有向上伸出的挡条，在安架器和接架器的抓取部上端设置有连接座、抓取油缸和抓取块，所述抓取油缸固定端与连接座相铰接，抓取油缸活动端与夹持块相连。

作为进一步的技术方案，所述多功能运输平台上设置有安全通风道。

一种井下掘进作业方法，通过相关设备按以下步骤进行：

A.设备布局，将掘进机、多功能运输平台依次从前向后布设在掘进巷道内，支护机器人的支护机器人底盘车跨设在多功能运输平台所对应位置上，多功能运输平台穿过支护机器人的支护机器人底盘车向后延伸，数个压帮起拱支架由后向前支护在掘进巷道上，挂网设置在掘进巷道壁与压帮起拱支架之间，两个相邻的压帮起拱支架位置之间的掘进巷道壁上设有锚杆，挂网通过锚杆固定在掘进巷道壁上，相邻压帮起拱支架上分段导轨和活动导轨经分段导轨和活动导轨上连接铰轴和开口铰轴座头尾衔接连为一体，活动导架设置在头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨上，活动导架上设置有托钩；

B.掘进作业，掘进机在巷道工作面上进行作业，掘出的矸石经多功能运输平台运出；

C.最末尾压帮起拱支架转移作业，在进行掘进作业时，位于最末尾压帮起拱支架分别收起支撑油缸，支护机器人移动到最末尾压帮起拱支架下，并通过接架器将最末尾压帮起拱支架运送活动导架的托钩上，经过水平驱动机构转移到头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨前端位置上；

D.掘进机安架，当掘进机向前掘进一段距离后，掘进机停止掘进作业移动到头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨前端位置上，并通过安架器将最末尾压帮起拱支架放置到最前支护位置，铺设好挂网后打开支撑油缸，使位于最前支护位置的压帮超拱支架处于工作状态；

E.锚固作业，位于最前支护位置的压帮超拱支架投入工作后，掘进机继续进行掘进作业，在此同时支护机器人移动到未锚固位置，数个支护机械臂同时伸展进行锚杆钻孔和锚固工作。

采用上述技术方案后的有益效果是：一种掘进流水线及其掘进作业方法，通过本技术方案，采用掘进机、多功能运输平台、支护机器人、压帮起拱支架、挂网及接架、安架及支架倒移机构，实现了整个掘进的立体化流水线式作业，进而有效的调整了掘进作业方法，将原来的支护、挂网、锚固、掘进的作业方式，变为了支护挂网掘进、同时采用支护机器人进行锚固作业，压帮起拱支架通过接架、安架及支架倒移机构交替前移，有效的缩短了掘进时进行安全支护作业的等候时间，基本实现了整个作业的机械化，提高了掘进工作面的安全性，保障了工人的安全，降低了工人的劳动强度，显著提高了掘进机的开机率。

附图说明

图1为本发明中最末尾压帮起拱支架向前转移时工作状态图。

图2为本发明中支护机器人进行锚固作业时工作状态图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为图1的横向截面剖视结构示意图。

图5为发明中分段导轨和活动导轨的结构示意图。

图6为本发明中活动导架的结构示意图。

图7为本发明中接架器工作状态的结构示意图。

图8为本发明中接架器处于收藏状态的结构示意图。

图9为本发明中安架器工作状态的结构示意图。

图10为本发明中安架器的结构示意图。

图11为本发明中安架器处于收藏状态的结构示意图。

图中，1压帮起拱支架、2挂网、3掘进巷道、4掘进机、5多功能运输平台、6支护机器人、7支护机器人底盘车、8支护机械臂、9行走机构、10分段导轨、11活动导轨、12活动导架、13连接铰轴、14开口铰轴座、15托钩、16接架器、17安架器、18接架铰接座、19接架收藏油缸、20伸缩接架杆、21抓取部、22安架转动座、23安架转动臂、24安全通风道25水平调节油缸、26锚杆、27挡条、28连接座、29抓取油缸、30抓取块、31转移中压帮起拱支架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明中具体实施例作进一步详细说明。

如图1-图11所示，本发明涉及的井下掘进作业生产线，一种井下掘进流水线，包括压帮起拱支架1和挂网2，所述压帮起拱支架1支护在掘进巷道3上，挂网2设置在掘进巷道3壁与压帮起拱支架1之间，还包括掘进机4、多功能运输平台5和支护机器人6，所述掘进机4、多功能运输平台5依次相连，所述支护机器人6由带有行走机构9的支护机器人底盘车7和支护机器人8构成，支护机器人底盘车7呈拱门状，两侧行走机构9着地跨行在多功能运输平台5两侧地面上，多功能运输平台5从支护机器人6的支护机器人底盘车7下穿过，数个支护机械臂8设置在支护机器人6的支护机器人底盘车7上。

作为进一步的实施例，还包括有支架倒移机构，所述支架倒移机构由水平驱动机构、分段导轨10、活动导轨11和活动导架12构成，每个分段导轨10分别设置在所对应的压帮起拱支架1上，分段导轨10和活动导轨11后端分别设置有连接铰轴13，分段导轨10和活动导轨11前端设置有开口铰轴座14，活动导轨11后端的连接铰轴13与分段导轨10前端的开口铰座14相连接，位于前方压帮起拱支架1的分段导轨10后端的连接铰轴13被卡装在相邻活动导轨12前端的开口铰轴座14上，活动导架12设置在由分段导轨10和活动导轨11组装而成的导轨上，所述活动导架12与水平驱动机构相连，活动导架11上设置有托钩15。

作为进一步的实施例，还包括有接架器16和安架器17，所述接架器16设置在支护机器人6的支护机器人底盘车7上，所述安架器17设置在掘进机4截割部上。

作为进一步的实施例，所述接架器16由接架铰接座18、接架收藏油缸19、伸缩接架杆20和抓取部21构成，接架铰接座18固定在支护机器人底盘车7上，伸缩接架杆20下端与接架铰接座18相铰接，接架收藏油缸19的活动端与伸缩接架杆20相连接，抓取部21与伸缩接架杆20上端相固定。

作为进一步的实施例，所述安架器17由安架转动座22、安架转动臂23、水平调节油缸25、抓取部21构成，安架转动座22固定在掘进机4截割部上，安架转动臂23下端设置在安架转动座22中，抓取部21与安架转动臂23上端相铰接，水平调节油缸25的固定端设置在安架转动臂23上，水平调节油缸25的活动端与抓取部21一侧相铰接。

作为进一步的实施例，所述安架抓取部26和接架抓取部21的截面呈U字槽形，安架抓取部26和接架抓取部21前端两侧设置有向上伸出的挡条27，在安架器17和接架器16的抓取部21上端设置有连接座28、抓取油缸29和抓取块30，所述抓取油缸29固定端与连接座28相铰接，抓取油缸29活动端与抓取块30相连。

作为进一步的实施例，所述多功能运输平台5上设置有安全通风道24。

本发明涉及的井下掘进作业方法，通过相关设备按以下步骤进行：

A.设备布局，将掘进机4、多功能运输平台5依次从前向后布设在掘进巷道3内，支护机器人6的支护机器人底盘车7跨设在多功能运输平台5所对应位置上，多功能运输平台5穿过支护机器人6的支护机器人底盘车7向后延伸，数个压帮起拱支架1由后向前支护在掘进巷道3上，挂网2设置在掘进巷道3壁与压帮起拱支架1之间，两个相邻的压帮起拱支架3位置之间的掘进巷道3壁上设有锚杆32，挂网2通过锚杆32固定在掘进巷道3壁上，相邻压帮起拱支架1上分段导轨10和活动导轨11经分段导轨10和活动导轨11上连接铰轴13和开口铰轴座14头尾衔接连为一体，活动导架12设置在头尾衔接连为一体的分段导轨10和活动导轨11上，活动导架12上设置有托钩13；

B.掘进作业，掘进机在巷道工作面上进行作业，掘出的矸石经多功能运输平台运出；

C.最末尾压帮起拱支架1转移作业，在进行掘进作业时，位于最末尾压帮起拱支架1分别关闭支撑油缸收起，支护机器人6移动到最末尾压帮起拱支架1下，并通过接架器16将最末尾压帮起拱支架1举到活动导架12的托钩15上，经过水平驱动机构转移到头尾衔接连为一体的分段导轨10和活动导轨11前端位置上；

D.掘进机4安架，当掘进机4向前掘进一段距离后，掘进机4停止掘进作业移动到头尾衔接连为一体的分段导轨10和活动导轨11前端位置上，并通过安架器17将最末尾压帮起拱支架放置到最前支护位置，铺设好挂网2后打开支撑油缸，使位于最前支护位置的压帮起拱支架1处于工作状态；

E.锚固作业，位于最前支护位置的压帮超拱支架1投入工作后，掘进机4继续进行掘进作业，在此同时支护机器人6移动到未锚固位置，数个支护机械臂8分别伸展，进行锚杆32的钻孔和锚固工作。

本发明的实施例中，处于最末尾压帮起拱支架1向前移动时，是通过接架器16向上将转移中压帮起拱支架33放置在活动导架12的托钩15上，通过水平驱动机构，沿分段导轨10和活动导轨11向前移动到分段导轨10和活动导轨11的前端位置，经掘进机上的安架器17将其放置在最前支护位置上，并开始进行支护工作；水平驱动机构是采用电机或液压马达驱动滚轮转动带动活动导架12移动，此技术方案为现有技术中较多见的成熟技术，在此不再重复赘述。

本发明与现在技术相比，可以在掘进机4工作状态下进行锚固作业，有效的减少了掘进机4的停机时间，提高了掘进机4的工作效率，同时增加了支护机器人6，并利用压帮起拱支架1的转移，提高了压帮起拱支架1的利用率，使锚杆32钻孔和压帮起拱支架1的转移完全机械化，大大降低了工作人员的劳动强度。

本发明中分段导轨10和活动导轨11的各铰接部位有上下10°左右3°的自由度，保证了掘进巷道3起伏时，分段导轨10和活动导轨11能够随掘进巷道3的坡度变化而自由变化。

本发明中为了保证在接架和安架时的工作安全，在接架抓取部21和安架抓取部26上分别都设置有对压帮起拱支架1的抓取装置。

本发明的实施例中分段导轨10和活动导轨11在压帮起拱支架1的中部，也可以根据需要布置在压帮起拱支架1的其它部位，并且还可以根据作业需要设置多条轨道。

本发明中为了防止妨碍支护机器人的工作，在接架器16上设置有接架收藏油缸19，以便可以将接架器16的伸缩接架杆20水平放置。

本发明中为了防止妨碍掘进机4的工作，安装转动臂23通过安架转动座22向前转动，进行安架工作，然后向后转动对安架器17进行收藏。

以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，并非用以限定本发明的范围。

Claims (3)

1.一种掘进流水线，包括压帮起拱支架和挂网，所述压帮起拱支架支护在掘进巷道上，挂网设置在掘进巷道壁与压帮起拱支架之间，其特征在于，还包括掘进机、多功能运输平台、支护机器人、支架倒移机构、接架器和安架器，所述掘进机、多功能运输平台依次相连，所述支护机器人由带有行走机构的支护机器人底盘车和支护机械臂构成，支护机器人底盘车呈拱门状，两侧行走机构着地跨行在多功能运输平台两侧地面上，多功能运输平台从支护机器人的支护机器人底盘车下穿过，数个支护机械臂设置在支护机器人底盘车上；

所述支架倒移机构由水平驱动机构、分段导轨、活动导轨和活动导架构成，每个分段导轨分别设置在所对应的压帮起拱支架上，分段导轨和活动导轨后端分别设置有连接铰轴，分段导轨和活动导轨前端设置有开口铰轴座，活动导轨后端的连接铰轴与分段导轨前端的开口铰座相连，位于前方压帮起拱支架的分段导轨后端的连接铰轴被卡装在相邻活动导轨前端的开口铰轴座上，活动导架设置在由分段导轨和活动导轨组装而成的导轨上，所述活动导架与水平驱动机构相连，活动导架上设置有托钩；

所述接架器设置在支护机器人的支护机器人底盘车上，所述安架器设置在掘进机的截割部上；其中，所述接架器由接架铰接座、接架收藏油缸、伸缩接架杆和抓取部构成，接架铰接座固定在支护机器人底盘车上，伸缩接架杆下端与接架铰接座相铰接，接架收藏油缸的活动端与伸缩接架杆相连接，抓取部与伸缩接架杆上端相固定；所述安架器由安架转动座、安架转动臂、水平调节油缸和抓取部构成，安架转动座固定在掘进机截割部上，安架转动臂下端设置在安架转动座中，抓取部与安架转动臂上端相铰接，水平调节油缸的固定端设置在安架转动臂上，水平调节油缸的活动端与抓取部一侧相铰接；所述安架器和接架器的抓取部的截面呈U字槽形，安架器和接架器的抓取部前端两侧设置有向上伸出的挡条，在安架器和接架器的抓取部上端设置有连接座、抓取油缸和抓取块，所述抓取油缸固定端与连接座相铰接，抓取油缸活动端与抓取块相连。

2.根据权利要求1所述的掘进流水线，其特征在于，所述多功能运输平台上设置有安全通风道。

3.一种掘进作业方法，使用如权利要求1所述的一种掘进流水线，其特征在于，按以下步骤进行：

A.设备布局，将掘进机、多功能运输平台依次从前向后布设在掘进巷道内，支护机器人的支护机器人底盘车跨设在多功能运输平台所对应位置上，多功能运输平台穿过支护机器人的支护机器人底盘车向后延伸，数个压帮起拱支架由后向前支护在掘进巷道上，挂网设置在掘进巷道壁与压帮起拱支架之间，两个相邻的压帮起拱支架位置之间的掘进巷道壁上设有锚杆，挂网通过锚杆固定在掘进巷道壁上，相邻压帮起拱支架上分段导轨和活动导轨经分段导轨和活动导轨上连接铰轴和开口铰轴座头尾衔接连为一体，活动导架设置在头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨上，活动导架上设置有托钩；

B.掘进作业，掘进机在巷道工作面上进行作业，掘出的矸石经多功能运输平台运出；

C.最末尾压帮起拱支架转移作业，在进行掘进作业时，位于最末尾压帮起拱支架分别关闭支撑油缸收起，支护机器人移动到最末尾压帮起拱支架下，并通过接架器将最末尾压帮起拱支架举到活动导架的托钩上，经过水平驱动机构转移到头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨前端位置上；

D.掘进机安架，当掘进机向前掘进一段距离后，掘进机停止掘进作业移动到头尾衔接连为一体的分段导轨和活动导轨前端位置上，并通过安架器将最末尾压帮起拱支架放置到最前支护位置，铺设好挂网后打开支撑油缸，使位于最前支护位置的压帮超拱支架处于工作状态；

E.锚固作业，位于最前支护位置的压帮超拱支架投入工作后，掘进机继续进行掘进作业，在此同时支护机器人移动到未锚固位置，数个支护机械臂同时伸展进行锚杆钻孔和锚固工作。