CN109882167B - 一种探掘锚一体机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及煤矿施工技术领域，尤其涉及一种探掘锚一体机，其中的顶锚杆钻机俯仰角可调节，转至朝向工作面的方向就可以进行探放水作业，即通过改进现有掘锚机组的结构就可以实现探放水作业，无需单独设置探水钻机，无需错车，直接由本申请探掘锚一体机就可以完成，提高了开采效率，降低时间成本及人力物力成本；弧形轨道与左右贯通的安装区使掘锚一体机的空间得到有效利用，帮锚杆作业空间更大，可以打入更长的锚杆，解决了小断面巷道中帮锚杆作业施工困难、特殊情况需要将锚杆分段的问题，降低了人力及时间成本；巷道左右侧壁的锚固作业互不影响，可同时进行，进一步提高了工作效率，节省时间。

Description

一种探掘锚一体机

技术领域

本申请涉及煤矿施工技术领域，尤其涉及一种探掘锚一体机。

背景技术

当前的小断面煤矿开采作业中，煤巷的掘进开采作业大多采用掘锚机组进行，掘锚机组的截割头包括滚筒式和悬臂式，作业形式为一边掘进一边锚固。

目前在小断面的煤道中，锚固作业通常由帮锚杆钻机与顶锚杆钻机执行，帮锚杆钻机设置于掘锚机组两侧，帮锚杆钻机本身体积较小，距离巷道较近，锚固操作空间较小；在部分施工条件下，较长的锚杆只能以分段打入的方式打入钻孔中，操作耗时较长；部分施工条件下，巷道两侧的锚固作业完全无法进行，严重影响施工进度。

在煤巷的掘进过程中，为了保证井下作业的安全，掘进作业前须进行探放水作业，用于探明前方是否存在地下水隐患，确保施工安全。对于小断面巷道的施工中，巷道本身空间较小，巷道内错车困难，进行探放水作业时须将掘锚机后撤，将探水钻机替换至掘进工作面，探放水作业完成后，再将将探水钻机后撤，掘锚机才能移动到掘进工作面处继续进行掘进工作。

总结起来，现有的小断面煤矿开采作业存在的缺点如下：

1、帮锚杆钻机作业空间有限，帮锚杆钻机难以展开工作；部分施工条件下，需要将锚杆分段打入的现象，步骤繁琐，浪费时间及人力物力成本；部分施工条件下，分段打入也无法操作，巷道两侧的锚固作业完全无法进行。

2、小断面巷道错车困难，探放水作业及煤巷掘进作业需要交替进行，机组的替换和交替作业浪费时间。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种探掘锚一体机。

本申请提供了一种探掘锚一体机，包括本体、安装在所述本体前方的切割组件与顶锚杆钻机，所述顶锚杆钻机的俯仰角可调节；所述本体中部设有左右贯通的安装区，所述安装区内安装有弧形轨道，所述弧形轨道的两端分别朝巷道的左右两侧延伸；所述弧形轨道上设有帮锚杆钻机，所述帮锚杆钻机能沿所述弧形轨道移动；所述本体上至少设置有两条所述弧形轨道，部分所述帮锚杆钻机与巷道左侧的侧壁相对，其余所述帮锚杆钻机与巷道右侧的侧壁相对。

在一些实施例中，所述帮锚杆钻机均通过钻机滑轨与所述弧形轨道滑动连接，所述钻机滑轨用于将所述帮锚杆钻机移动至所述弧形轨道的不同位置。

在一些实施例中，所述本体上设有轨道支座，所述弧形轨道安装在所述轨道支座上。

在一些实施例中，还包括连接在所述本体前方的铲板，所述顶锚杆钻机安装在所述铲板后侧，所述顶锚杆钻机通过旋转驱动与所述铲板连接以调整所述顶锚杆钻机的俯仰角；所述顶锚杆钻机的后端连接有底座，所述底座到所述顶锚杆钻机的距离可调节；所述本体上安装有竖向设置的支撑柱，所述支撑柱位于所述顶锚杆钻机的后侧。

在一些实施例中，所述铲板上设有提升轨道，所述提升轨道连接有升降平台，所述升降平台与所述铲板之间连接有升降油缸；所述旋转驱动安装在所述升降平台上。

在一些实施例中，所述升降平台上设置有钻架滑轨，所述钻架滑轨沿所述本体的左右方向延伸；所述旋转驱动通过驱动装置与所述钻架滑轨，所述驱动装置用于带动所述旋转驱动与顶锚杆钻机沿着所述钻架滑轨移动。

在一些实施例中，所述底座通过伸缩杆与所述顶锚杆钻机的后端连接，所述底座与所述伸缩杆通过水平设置的转轴连接。

在一些实施例中，所述底座与所述伸缩杆之间连接有驱动组件以调节两者的夹角。

在一些实施例中，所述安装区上方设有顶护板，所述顶护板与所述支撑柱连接。

在一些实施例中，所述铲板后侧安装有至少两个所述顶锚杆钻机及对应的所述支撑柱。

本申请实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

顶锚杆钻机俯仰角可调节，转至朝向工作面的方向就可以进行探放水作业，即通过改进现有掘锚机组的结构就可以实现探放水作业，无需单独设置探水钻机，无需错车，直接由本申请探掘锚一体机就可以完成，提高了开采效率，降低时间成本及人力物力成本；弧形轨道与左右贯通的安装区使掘锚一体机的空间得到有效利用，帮锚杆作业空间更大，可以打入更长的锚杆，解决了小断面巷道中帮锚杆作业施工困难、特殊情况需要将锚杆分段的问题，降低了人力及时间成本；巷道左右侧壁的锚固作业互不影响，可同时进行，进一步提高了工作效率，节省时间。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述探掘锚一体机的局部结构示意图；

图2为本申请实施例所述顶锚杆钻机的安装结构示意图；

图3为本申请实施例所述帮锚杆钻机处于水平状态时的移动位置示意图；

图4为本申请实施例所述帮锚杆钻机处于倾斜向上状态时的移动位置示意图；

图5为本申请实施例所述帮锚杆钻机处于倾斜向下状态时的移动位置示意图；

图6为本申请实施例所述顶锚杆钻机执行探放水作业时的示意图。

其中，1、切割滚筒；2、轨道支座；3、弧形轨道；4、钻机滑轨；5、帮锚杆钻机；6、铲板；7、提升轨道；8、升降平台；9、钻架滑轨；10、升降油缸；11、驱动装置；12、旋转驱动；13、顶锚杆钻机；14、支撑柱；15、顶护板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面将对本申请的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但本申请还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1、图3、图4、图5所示，本申请提供一种探掘锚一体机，包括本体、安装在所述本体前方的切割组件与顶锚杆钻机13，所述顶锚杆钻机13的俯仰角可调节；所述本体中部设有左右贯通的安装区，所述安装区内安装有弧形轨道3，所述弧形轨道3的两端分别朝巷道的左右两侧延伸；所述弧形轨道3上设有帮锚杆钻机5，所述帮锚杆钻机5能沿所述弧形轨道3移动；所述本体上至少设置有两条所述弧形轨道3，部分所述帮锚杆钻机5与巷道左侧的侧壁相对，其余所述帮锚杆钻机5与巷道右侧的侧壁相对。

首先，此处提出的本体可以包括底板、中间的安装台、行走组件、以及本方案未涉及的掘锚机组的其他结构等，此处提出本体只是为了方便方案的描述与理解，并不影响本申请的保护范围。

为方便描述，将探掘锚一体机朝向工作面的一方称为前方，探掘锚一体机朝向巷道侧壁的两侧称为左右。

具体来说，首先，切割组件可以是滚筒式，也可以是悬臂式，此处优选为切割滚筒1，实现对工作面的切割挖掘。

其次，探放水作业指的是在开挖前先在工作面上打孔以探明前方是否存在地下水隐患，确切保证施工安全。顶锚杆钻机13本来只是用于巷道顶部锚固用的，但是当它的俯仰角可调节时，就可以将顶锚杆钻机13转至朝向工作面的方向，执行探放水作业，这样就不需要探水钻机了，也就无需进行错车，直接由探掘锚一体机就可以完成，提高了开采效率，降低时间成本及人力物力成本。

再次，本申请在探掘锚一体机中部留出了左右贯通的安装区，并在安装区内设置至少两条向左右方向延伸的弧形轨道3，弧形轨道3上均安装能沿弧形轨道3移动的帮锚杆钻机5；这样朝向左侧的帮锚杆钻机5就可以对巷道左侧进行锚固，朝向右侧的帮锚杆钻机5就可以对巷道右侧进行锚固；参见图3至图5所示，通过移动帮锚杆钻机5，帮锚杆钻机5就可以对巷道侧壁的正前方、上方、下方等位置进行锚固，不影响锚固效果；同时由于安装区左右贯通，操作空间足够大，可一次打入较长锚杆，解决了小断面巷道中帮锚杆作业施工困难、特殊情况需要将锚杆分段的问题，降低了人力及时间成本。由于所有弧形轨道3方向都指向巷道的两侧，因此相邻弧形轨道3上的帮锚杆钻机5互不影响，可同时进行巷道左右侧壁的锚固，进一步提高了工作效率，节省时间。

在一些实施例中，所述帮锚杆钻机5均通过钻机滑轨4与所述弧形轨道3滑动连接，所述钻机滑轨4用于将所述帮锚杆钻机5移动至所述弧形轨道3的不同位置。

具体来说，如图3、图4、图5所示，弧形轨道3是截面为“工”字形的固定结构，帮锚杆钻机5要实现移动，不仅需要与弧形轨道3连接，又要的有驱动，钻机滑轨4起的正是这两个作用；钻机滑轨4底部可以是中间开口的“一”字型结构，可以与弧形轨道3的顶部滑动连接，再利用电机或液压驱动就可以沿着弧形轨道3移动了，进而实现带动帮锚杆钻机5沿着弧形轨道3移动的目的。通过钻机滑轨4在弧形轨道3上的位置就可以确定帮锚杆钻机5当前的俯仰角，从而控制帮锚杆钻机5实现对巷道侧壁的不同位置锚固的操作。

在一些实施例中，所述本体上设有轨道支座2，所述弧形轨道3安装在所述轨道支座2上。

具体来说，如图1所示，弧形轨道3是整个帮锚杆作业的基础，因此必须保证弧形轨道3的稳定性，因此优选将弧形轨道3固定在轨道支座2上，轨道支座2固定在本体上，具体来说可以说是固定在最底部的底板上，底板是整个探掘锚一体机的最低层部分，直接与地面接触，可以保证整个弧形轨道3的稳定性。图1中弧形轨道3下方位于底板上的、未标出的部件为安装台，如有必要，也可以将弧形轨道3固定在该安装台上。

在一些实施例中，还包括连接在所述本体前方的铲板6，所述顶锚杆钻机13安装在所述铲板6后侧，所述顶锚杆钻机13通过旋转驱动12与所述铲板6连接以调整所述顶锚杆钻机13的俯仰角；所述顶锚杆钻机13的后端连接有底座，所述底座到所述顶锚杆钻机13的距离可调节；所述本体上安装有竖向设置的支撑柱14，所述支撑柱14位于所述顶锚杆钻机13的后侧。

现有技术中，探放水与掘锚作业需要分成两个设备分别施工，原因在于探放水作业时需要向前钻孔，且需要在钻杆后方提供稳固的支撑；而顶锚杆钻机13是竖直向上施工的，仅可以在下方实现稳固支撑；即顶锚杆钻机13倾斜或水平放置时，顶锚杆钻机13的后方无法获得稳固支撑，因此一般的掘进锚固与探放水作业都是分开进行的。

就本方案来说，如图1和图2所示，铲板6用于清理和收集掉落到地面上的碎块，是与本体固定安装的，其位置一般不发生变化，因此选作顶锚杆钻机13的安装基础；铲板6的工作面是前面，因此将顶锚杆钻机13安装在铲板6后侧，以免影响铲板6工作；旋转驱动12安装在铲板6后侧，顶锚杆钻机13安装在旋转驱动12上，这样就可以以铲板6为基础调整顶锚杆钻机13的俯仰角，调整的目的是为了利用顶锚杆钻机13进行探放水作业，因此必然是将顶锚杆钻机13向前方转动。探放水作业振动力度较大，因此需要在顶锚杆钻机13尾部进行支撑，如图2和图6所示，在顶锚杆钻机13尾部设置了到顶锚杆钻机13距离可调节的底座，底座端面为平面以方便支撑；同时在本体上设置了竖向的支撑柱14，支撑柱14位于顶锚杆钻机13后方；比如顶锚杆钻机13向前转至水平状态时，就可以向正前方打孔进行探放水作业，此时增大顶锚杆钻机13与底座的距离，让底座向后移动，直至底座的端部顶在支撑柱14上，这样就可以为顶锚杆钻机13的探放水作业提供稳定的支撑，保证钻孔效果。底座可以用液压缸等与顶锚杆钻机13连接，只要能实现距离调节即可。

在一些实施例中，所述铲板6上设有提升轨道7，所述提升轨道7连接有升降平台8，所述升降平台8与所述铲板6之间连接有升降油缸10；所述旋转驱动12安装在所述升降平台8上。

具体来说，如图1和图2所示，铲板6背面水平向后延伸出用于安装升降油缸10的基础，进而利用升降油缸10驱动升降平台8沿提升轨道7上下运动；旋转驱动12安装在升降平台8上，升降平台8带动旋转驱动12与顶锚杆钻机13一起上下运动，从而实现调节顶锚杆钻机13高度的目的，可以在不同高度处进行探放水作业，打孔位置选择更加灵活。

每个升降平台8一般对应设置两条提升轨道7、两个升降油缸10，以保证升降平台8的受力均匀、状态稳定。

在一些实施例中，所述升降平台8上设置有钻架滑轨9，所述钻架滑轨9沿所述本体的左右方向延伸；所述旋转驱动12通过驱动装置11与所述钻架滑轨9，所述驱动装置11用于带动所述旋转驱动12与顶锚杆钻机13沿着所述钻架滑轨9移动。

具体来说，如图1和图2所示，钻架滑轨9安装在升降平台8上，且是沿本体的左右方向延伸的，驱动装置11与钻架滑轨9配合，驱动装置11与旋转驱动12连接，因此当驱动装置11沿着钻架滑轨9左右移动时，旋转驱动12与顶锚杆钻机13也会随着左右移动，实现俯仰角、高度、左右位置三个维度的调节，探放水打孔位置选择更加灵活。当然钻架滑轨9不应设置过长、或者对驱动装置11的移动距离进行限制，以保证顶锚杆钻机13左右移动过程中，底座始终能够与其后侧的支撑杆相抵，确保探放水作业的稳定性。

另外，也可以将底座支撑在底板或地面上为巷道顶部锚杆作业提供稳定的支撑；升降平台8可以配合调节巷道顶部锚杆的深度，钻架滑轨9与驱动装置11配合可以在巷道顶部锚杆作业时对钻孔位置进行微调，保证巷道顶部的锚固质量。

在一些实施例中，所述底座通过伸缩杆与所述顶锚杆钻机13的后端连接，所述底座与所述伸缩杆通过水平设置的转轴连接。

具体来说，如图2所示，探放水作业时，如果顶锚杆钻机13与工作面不垂直，就可以调整底座与顶锚杆钻机13的夹角，使底座端面恰好能与支撑柱14相抵，实现支撑的功能；即在顶锚杆以倾斜方向进行探放水作业时，底座也可以提供稳定的支撑。当然需要在底座与支撑柱14之间设置一定的结构以增加摩擦力，防止倾斜支撑时底座滑脱，确保支撑稳定性。比如在底座端面与支撑柱14侧面上分别间隔设置多条水平凸棱，利用凸棱与凸棱之间的限位作用提升摩擦力等。

在一些实施例中，所述底座与所述伸缩杆之间连接有驱动组件以调节两者的夹角。

具体来说，就是利用驱动组件实现底座与伸缩杆夹角的精确调节，也就是调节底座与顶锚杆钻机13的夹角，避免底座角度随意变动，进一步提升底座支撑的稳定性。驱动组件可以采用液压伸缩杆、丝杠等，只要能实现精确调节的目的即可。

进行探放水作业时，升降平台8在升降油缸10的驱动下沿着提升轨道7上升至一定高度，驱动装置11在钻架滑轨9上移动以确定探放水作业位置点，旋转驱动12将顶锚杆钻机13旋转至与工作面成一定角度的位置，顶锚杆钻机13准备工作，顶锚杆钻机13尾部的底座伸出至与支撑柱14相抵的状态，以便在探放水作业过程中起稳定作用。

需要说明的是，由于底座与伸缩杆是通过水平设置的转轴连接的，因此无论顶锚杆钻机13以何种角度姿态进行探放水作业，底座都可以提供稳定的支撑，因此探放水作业时，顶锚杆钻机13的空间姿态并不局限于水平设置，可以根据需要调节至不同的俯仰角状态进行作业。

在一些实施例中，所述安装区上方设有顶护板15，所述顶护板15与所述支撑柱14连接。

如图1、图2、图6所示，顶护板15设置在顶部，避免巷道顶部的落石砸到下方的器械或操作人员，是一种安全防护结构；同时通过顶部的连接进一步增强整个探掘锚一体机结构的稳定性。

在一些实施例中，所述铲板6后侧安装有至少两个所述顶锚杆钻机13及对应的所述支撑柱14。

如图1、图2、图6所示，鉴于整个巷道宽度较大，为了进一步提行巷道顶部锚固的施工速度，同时在铲板6背面间隔设置了多个顶锚杆钻机13，对应的支撑柱14数量也随之增加；以设置两个顶锚杆钻机13为例，即在铲板6背面左右对称设置两个顶锚杆钻机13，两个顶锚杆钻机13均通过各自的旋转驱动12与铲板6连接，两根支撑柱14对应设置在两个顶锚杆钻机13后侧；这样就可以同时在左右两侧进行巷道顶部的支护，工作效率高，节省时间。如有必要，也可以在工作面的左右两处同时进行探放水作业，提升探测准确性。左右两侧同时设置相同的结构也可以保证整个探掘锚一体机的稳定性。

当然，随着功能的增加，前面提到的升降平台8、钻架滑轨9的数量也随着顶锚杆钻机13的数量变化而变化。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种探掘锚一体机，其特征在于，包括本体、安装在所述本体前方的切割组件与顶锚杆钻机，所述顶锚杆钻机的俯仰角可调节；所述本体中部设有左右贯通的安装区，所述安装区内安装有弧形轨道，所述弧形轨道的两端分别朝巷道的左右两侧延伸；所述弧形轨道上设有帮锚杆钻机，所述帮锚杆钻机能沿所述弧形轨道移动；所述本体上至少设置有两条所述弧形轨道，部分所述帮锚杆钻机与巷道左侧的侧壁相对，其余所述帮锚杆钻机与巷道右侧的侧壁相对；

所述帮锚杆钻机均通过钻机滑轨与所述弧形轨道滑动连接，所述钻机滑轨用于将所述帮锚杆钻机移动至所述弧形轨道的不同位置；

还包括连接在所述本体前方的铲板，所述顶锚杆钻机安装在所述铲板后侧，所述顶锚杆钻机通过旋转驱动与所述铲板连接以调整所述顶锚杆钻机的俯仰角；所述顶锚杆钻机的后端连接有底座，所述底座到所述顶锚杆钻机的距离可调节；所述本体上安装有竖向设置的支撑柱，所述支撑柱位于所述顶锚杆钻机的后侧。

2.根据权利要求1所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述本体上设有轨道支座，所述弧形轨道安装在所述轨道支座上。

3.根据权利要求1所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述铲板上设有提升轨道，所述提升轨道连接有升降平台，所述升降平台与所述铲板之间连接有升降油缸；所述旋转驱动安装在所述升降平台上。

4.根据权利要求3所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述升降平台上设置有钻架滑轨，所述钻架滑轨沿所述本体的左右方向延伸；所述旋转驱动通过驱动装置与所述钻架滑轨，所述驱动装置用于带动所述旋转驱动与顶锚杆钻机沿着所述钻架滑轨移动。

5.根据权利要求1所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述底座通过伸缩杆与所述顶锚杆钻机的后端连接，所述底座与所述伸缩杆通过水平设置的转轴连接。

6.根据权利要求5所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述底座与所述伸缩杆之间连接有驱动组件以调节两者的夹角。

7.根据权利要求1所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述安装区上方设有顶护板，所述顶护板与所述支撑柱连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的探掘锚一体机，其特征在于，所述铲板后侧安装有至少两个所述顶锚杆钻机及对应的所述支撑柱。