CN109736861A - 一种单轨吊钻车及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单轨吊钻车及施工方法，包括截面成工字形轨道、悬挂装置、齿轨驱动装置、机体部、机组钻臂装置、稳机吊臂装置，轨道通过悬挂装置悬吊于巷道的顶部，机体部通过铰接悬挂装置吊挂在所述轨道的下面，钻车通过齿轨驱动装置在轨道上行驶；机组钻臂装置分为两组，一组设置于机体部的前方，一组设置于机体部的侧面，用于实施巷道内钻孔作业，同时可实现前后机组钻臂平行作业；以及稳机吊臂装置，设置于机体部的两侧，施工作业时一端悬吊于巷道顶部，用于保证钻车在施工作业时的横向稳定。通过上述实施方式，本发明进行巷道内施工作业，提高了岩巷掘进效率，解决了大倾角巷道施工困难的问题。

Description

一种单轨吊钻车及施工方法

技术领域

本发明属于煤矿开采技术领域，具体涉及到一种单轨吊钻车及施工方法。

背景技术

目前我国煤矿开采主要为井下开采，煤岩巷道的坡度、岩石的硬度成为制约岩巷掘进的主要因素。随着我国综采掘进技术的不断发展,20世纪80年代后，我国对煤矿设计进行了改革，取消了岩石集中平巷布置方式，将开拓巷道和采准巷道均布置在每层中，降低了巷道掘进的难度，增加了煤巷在井巷工程中的比例，有利于提高矿井的整体巷道掘进速度。

随着如今煤炭开采深度的不断增加，所需锚固作业的密度也在加大，当前煤巷中主要钻锚设备，经常需要钻车前后移动以完成钻孔、锚固作业，定位过程错综复杂，导致连续采掘问题突出，施工组织管理难度增大，尤其在大倾角岩巷中，炮孔打眼、顶板锚固、帮锚钻孔难度增大，人工劳动强度大，钻车的移动导致施工安全很难保证，因此，岩巷的快速掘进技术需要进一步提高。

基于现有钻车在钻锚方面的不足和缺陷，结合大倾角岩巷的施工条件，设计了一种煤矿岩巷用新型单轨吊钻车并介绍了其施工方法，以实现煤矿岩巷的高效率钻锚作业。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种提高岩巷掘进效率、保障施工安全、提高爬坡能力的单轨吊钻车及施工方法。

本发明提供一种巷道单轨吊钻车，包括：

悬挂装置，将所述齿轨钻车悬挂于巷道的顶部；

齿轨驱动装置，用于驱动所述钻车在所述悬挂装置上行驶；

机体部，设置在所述悬挂装置的下方，并与所述悬挂装置滚动或啮合连接；

机组钻臂装置，设置在所述机体部的前面和侧面，用于实施巷道内钻孔和锚固作业；

稳机吊臂装置，设置于所述机体部的侧面，所述稳机吊臂装置的一端为可伸缩结构，用于与所述巷道的两侧侧壁形成悬挂支撑。

所述悬挂装置包括第一行走组件和铰接悬挂装置、第二行走组件、驱动轴和连接架，所述第一行走组件与机体部铰接并安装在工字形轨道上，所述第二行走组件与驱动轴滚动连接，所述驱动轴安装在连接架上并与机体部连接；

优选的，所述机体部通过悬挂装置吊挂在工字形轨道的下部，所述机体部通过齿轨驱动装置在轨道上行驶。

所述驱动装置包括驱动齿轮、驱动轴、驱动器、连接架和固定架，所述驱动器通过驱动轴、连接架与驱动齿轮相连，所述工字形轨道上翼缘设有齿条，所述驱动齿轮与齿条啮合。

优选的，所述驱动器通过驱动支座与机体部的后部箱体相连，所述驱动器通过杆件连接装置与机体部前部箱体相连；

优选的，所述驱动器通过销轴与固定架连接；

优选的，所述驱动齿轮下方设有所述第二行走组件的滚动轮，用于设置与工字形轨道滚动接触。

所述机组钻臂装置包括第一钻臂机组和第二钻臂机组，所述第一组钻臂装置包括对称分布的两组钻臂，设置在机体部的前方，用于实施巷道内前进方向及所述巷道顶部钻孔作业，所述第二组钻臂装置包括两组钻臂，分别设置在机体部的两侧，用于实施所述巷道顶部补孔作业及边帮锚固钻孔作业；

优选的，所述机组钻臂装置包括旋转调节组件、液压伸缩装置、连接装置及钻孔作业装置。

所述稳机吊臂装置，包括前后两组吊臂，所述稳机吊臂装置与机体部铰接，分别设置于机体部的两侧，用于与所述巷道相对的两侧侧壁形成稳定支撑；

优选的，所述吊臂本体及伸缩方向设置有油缸，所述油缸分别用于带动吊臂本体相对机体部转动、伸缩悬挂吊臂稳定支撑于所述巷道顶部。

本发明一种单轨吊钻车及施工方法，其中所述机体部包括机体本体与机体本体可拆卸连接的机体连接块；所述机体连接块设置有与所述机体连接块竖向摆动连接的旋转轴，所述钻臂机组装置与旋转轴连接。

本发明一种单轨吊钻车及施工方法，其中所述机体部包括前后两部分箱体，其中所述前部箱体为液压中控系统，所述后部箱体为驱动控制系统。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明结合单轨吊技术，将钻车通过悬吊装置吊在轨道的下方，具备了单轨吊轻便移动和钻臂360度伸缩旋转的优点，机械设备轻便简单，价格低廉，有效解决了履带式钻车在地面行驶时的各种不利因素，提高工作效率，且本发明的机械工作方式为空中悬吊作业，可实现空中和地面平行作业，增加工作可行空间，大大提高工作效率。

本发明在工字形轨道上翼缘设置齿条，通过钻车上的驱动齿轮与齿条的啮合配合传递驱动力，既可以提高钻车在目前大倾角煤矿巷道中的爬坡能力，也保证了钻车在钻孔作业时的前后稳定问题，安全可靠，明显优于轮式悬挂装置。

本发明在钻车的前面和侧面各设置两条钻臂，其施工流程为前部两条钻臂用于前期的顶板锚固少量钻孔作业，主要进行巷道掘进的炮孔打孔作业，在进行炮孔打孔的同时，钻车侧面钻臂进行顶板的补孔作业及边帮锚固打孔作业，完成整个巷道内的钻孔作业，分工明确，两个区域的钻臂通过平行作业的方式，提高巷道掘进的工作效率。

本发明在钻车两侧设有稳机吊臂装置，通过伸缩悬挂于顶板锚杆处，可解决钻车打孔作业时的左右摇晃问题，同时悬挂处的锚杆可作为后续的顶板锚固预留杆，不会出现资源浪费的情况。

下面结合附图对本发明的单轨吊齿轨钻车及施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明单轨吊钻车的结构图；

图2为图1中齿轨驱动部分及轨道齿条啮合处俯视图；

图3为图1中单轨吊钻车机组钻臂装置连接图；

图4为图1中单轨吊钻车稳机吊臂装置示意图；

图5为本发明在巷道中施工的正面示意图；

图6为本发明在倾角为25°巷道中施工示意图。

附图标记说明

1、巷道顶部，2、悬吊装置，3、行走装置，4、齿轨驱动装置，5、机体部，6、稳机吊臂装置，7、机组钻臂装置；

21、工字形轨道，22、锚杆，23、悬吊连接装置，24、齿条；

31、铰接支座；

41、固定架，42、调节杆，43、销轴，44、调节阀，45、齿轮，46、滚轮，47、驱动轴，48、驱动器；

61、吊环，62、油缸，63、第一旋转支座，64、第二旋转支座，65、伸缩支架，66、铰支座；

71、连接块，72、第一旋转销轴，73、固定螺丝、74、弹性装置，75、油缸，76、伸缩钻臂，77、第二旋转销轴，78、液压装置，79、钻杆装置；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。此处描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1、图5、图6所示，本发明一种单轨吊钻车及施工方法，具体的，包括截面呈工字形轨道、悬挂装置2、行走装置3、齿轨驱动装置4、机体部5、稳机悬吊装置6及机组钻臂装置7a、7b，机体部包括动力驱动箱体和液压箱体，齿轨驱动装置4位于机体部5的动力驱动箱体部分，机体部4通过行走装置3的铰接支座和齿轨驱动装置的连接架吊在工字形轨道的下面，并通过齿轨驱动装置4在轨道2上行驶。

其中，悬挂装置2设置于巷道顶板处，通过锚杆22一端稳定于巷道顶板内，另一端通过悬挂连接装置包括三链环、吊耳连接在工字形轨道21上，悬挂装置2可在掘进完成一段距离后逐段安装，悬挂装置2于与巷道顶部平行。

结合图1，在工字形轨道21上设置行走装置3，视为第一行走装置，包括行走支架3和铰接支座31，行走支架内包括两个车轮，用于连接机体部5在轨道上滚动行驶，齿轨驱动装置4包括第二行走装置，通过齿轮45与轨道21上的齿条啮合连接，形成钻车在工作过程中的锁止作用，保证了机体的稳定性，进一步，齿轨驱动装置4通过连接件与机体部5连接，驱动钻车在轨道上行驶。

如图2，齿轨驱动装置4包括固定架41、调节杆42、销轴43、调节阀44、齿轮45、滚轮46、驱动轴47和驱动器48，具体的，机体部5两侧对称分布两个齿轨驱动装置4，齿轮45中间的驱动轴47通过齿轮、连接架驱动器、及驱动支座，与机体部5后部箱体内的驱动马达连接，调节杆42可以调节固定架相对驱动器48的位置。进一步，销轴43用于连接驱动器48和固定支架41，端部设有条形空槽配合销轴43与固定架的贴和，同时调节杆对驱动装置起到限位作用。调节阀44用于调节驱动器48动力系统等级，驱动器48通过控制机体箱体内部马达实现钻车的行驶和驻停。进一步，滚轮46与工字形轨道21肋板贴合，形成滚动摩擦，增大齿轨驱动装置4与轨道的接触面积，减小中间的空隙配合，同时，增大行进间的通畅稳定程度。

现有的单轨吊驱动程序包括摩擦轮驱动、齿轨驱动和混合驱动，其中混合驱动能结合前两者的优点，但现有的单轨吊中混合驱动装置在齿轮驱动切入和切出时需要停车切换，本实施例中结合两者驱动的优点，齿轨驱动装置4可视为混合驱动装置，但齿轨驱动作为主要驱动方式，滚轮46作为辅助摩擦，在提高驱动摩擦力的同时保证了一定的稳定作用。

进一步，如图3所示，机体部5通过箱体连接块71连接机组钻臂装置7a、7b，箱体连接块可拆卸的连接于所述机体本体上，所述箱体连接块71上设置有轴向旋转的第一旋转销轴71，所述机组钻臂装置与所述第一旋转销轴连接，弹性装置74用于降低钻臂在工作时的反作用力对钻车的冲击。进一步，钻杆装置79通过连接架连接于液压装置78上，用于实施巷道内钻孔作业，液压装置78通过第二旋转销轴77与悬臂76实现连接，同时所述钻杆连接件可在旋转销轴77上轴向360°转动，在巷道内完成多角度作业。

如图4、图5，所述稳机吊臂装置6与机体部5铰接，以使稳机吊臂装置6在空间内实现自由旋转。所述稳机吊臂装置6可在非作业过程中收起，以便于钻车在轨道上的行驶，在作业过程中自由伸缩，悬挂于巷道的顶部，保证机身的横向稳定。

具体的，所述稳机吊臂装置6包括吊环61、油缸62、第一旋转支座63、第二旋转支座64、伸缩支架65、铰支座66，所述铰支座66铰接于所述机体部5的机身本体，用于吊臂的固定和旋转，所述伸缩支架65、第一旋转支座63及第二旋转支座64控制吊臂工作时的旋转角度。进一步通过油缸62的伸缩，控制吊臂的长度，以确定具体锚固连接位置，所述吊环61与锚杆装置22、23可拆卸连接，在钻车工作时与锚杆固定连接，以实现更稳定的支撑。

如图6，所示内容为巷道单轨吊钻车在大倾角巷道中施工的示意图，在此特定工况下的巷道倾角为25°，即巷道顶部1与水平方向夹角为25°，需要说明的是，仅对倾角具体度数的描述不可以理解为对本发明的限制，倾角为25°的巷道只是一个可实施的应用环境，同样也可以应用于没有倾角的巷道中。

在本实施方式中，所述机组钻臂装置7a设置于钻车的正前方，数量为两个，所述机组钻臂装置7b设置于钻车两侧，数量为两个，机组钻臂装置7a、7b基本结构原理相近，仅其装置尺寸大小不同，在本实施方式中不做分开具体描述。

在本实施方式中，所述稳机吊臂装置分别设置于机体部5的两侧，数量为两个。

本发明中所提供的单轨吊钻车采用整机液压控制系统为各个液压油缸提供动力来源，采用电器控制装置为各个电气元件供电，并设置远程遥控系统控制实施作业，实现无人化操作。本实施方式优选采用整机液压控制系统、电气控制装置及遥控远程控制系统结合使用，从而实现巷道内作业的智能化、机械自动化。当然本领域技术人员还可以采用其他方式来控制巷道单轨吊钻车上各个执行部件的工作。

进一步，结合上述单轨吊钻车的描述，本实施方式还提供一种巷道单轨吊钻车的施工方法，包括以下步骤：

S1、控制所述巷道单轨吊钻车于施工位置；

S2、悬挂所述稳机吊臂装置如图5所示巷道顶部位置，以使所述钻车固定于轨道某一位置。

S3、移动机组钻臂装置至施工区域进行施工作业。

具体的，在步骤S1中具体包括：控制所述巷道单轨吊钻车至施工位置后，确定该单轨吊钻车与工作面距离足以完成工作，所述齿轨驱动装置在钻车停止时具有锁止作用，保证钻车在工作时的前后稳定。

在步骤S2中具体包括，连接与机体部4两侧的稳机吊臂装置6通过旋转和油缸的伸缩倾斜悬吊于巷道的顶部，具体实施位置如图5所示，需要说明的是，仅对该倾斜位置的描述不可以理解为对本发明的限制，只是一个可实施的应用环境，具体的可根据巷道断面的大小和施工要求调整倾斜角度，以保证所述齿轨钻车作业时的横向稳定问题。

在步骤S3中具体包括：利用机组钻臂装置7a、7b进行钻孔作业，其施工流程为前部两条钻臂用于前期的顶板锚固少量钻孔作业，主要进行巷道掘进的炮孔打孔作业，在进行炮孔打孔的同时，钻车侧面钻臂主要进行顶板及边帮锚固打孔作业，完成整个巷道平面内的钻孔锚固作业，分工明确，两个区域的钻臂通过平行作业的方式，提高巷道掘进的工作效率。

以上结合附图仅对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对发明的技术方案进行多种简单的变形，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围。

Claims (8)

1.一种单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：包括截面呈工字形轨道、悬挂装置、齿轨驱动装置、机体部、机组钻臂装置、稳机吊臂装置，所述轨道通过悬挂装置悬吊于巷道的顶部，所述机体部通过铰接悬挂装置吊挂在轨道的下面，钻车通过齿轨驱动装置在轨道上行驶；所述机组钻臂装置用于实施巷道内钻孔作业；所述稳机吊臂装置，设置于机体部的两侧。

2.根据权利要求1所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述驱动装置设置于机体部后部箱体上方，包括驱动齿轮、驱动轴、驱动器、连接架和固定架，所述驱动器通过驱动轴、连接架与驱动齿轮相连。

3.根据权利要求2所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述工字形轨道上翼缘两侧上设有齿条，所述驱动齿轮与齿条啮合，所述驱动器通过驱动支座与机体部的后部箱体相连，所述驱动器通过杆件连接装置与机体部前部箱体相连。

4.根据权利要求3所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述驱动齿轮下方还设有所述第二行走组件的滚动轮，用于设置与工字形轨道接触滚动。

5.根据权利要求1所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述机组钻臂装置，包括第一钻臂机组和第二钻臂机组，两组钻臂的数量均为两个，所述第一组钻臂装置包括对称分布的两组钻臂，设置在机体部的前方，用于实施巷道内前进方向及所述巷道顶部钻孔作业，所述第二组钻臂装置包括两组钻臂，分别设置在机体部的两侧，用于实施所述巷道顶部及边帮补孔锚固作业。

6.根据权利要求5所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述第一钻臂机组和第二钻臂机组工作方式为平行作业，其主要施工流程为前部两条钻臂主要进行巷道掘进的炮孔打孔作业，在进行炮孔打孔的同时，钻车侧面钻臂进行顶板的补孔作业及边帮锚固打孔作业，完成整个巷道平面内的锚固打孔作业。

7.根据权利要求1所述的单轨吊钻车及施工方法，其特征在于：所述稳机吊臂装置，通过旋转、伸缩悬挂于顶板锚杆伸出部分。

8.根据权利要求7所述的单轨吊钻车及其施工方法，其特征在于：所述稳机吊臂装置与所述机体部呈一定角度倾斜悬挂于巷道顶部。