CN111101954A - 一种快换可视化巷道修复机及其施工方法 - Google Patents

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朱卫东
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Abstract

本发明属于工程隧道和煤矿巷道修复技术领域，涉及一种巷道修复机，尤其涉及一种快换装置可视化操作的巷道修复机及其施工方法，主要解决作业装置更换效率低、作业协作性差、巷道施工效率低等问题。所述巷道修复机主要包括作业部、盲区辅助装置、快换装置、中间连接部、伸缩臂部、控制台、机身部、行走部和卷缆装置，所述作业部设置于机组的最前端，所述的作业部连接快换装置，所述快换装置和中间连接部连接，所述伸缩臂部位于中间连接部和机身部之间，所述行走部上方为控制台和机身部，机身部尾部固定卷缆装置。本发明的巷道修复机具有快换装置可视化、换装效率高、模块化施工工艺、劳动强度低、作业效率高、适应性强等优点。

Description

一种快换可视化巷道修复机及其施工方法
技术领域
本发明属于工程隧道和煤矿巷道修复装备技术领域，尤其涉及一种快换可视化巷道修复机及其施工方法。
背景技术
目前井下巷修所采用工艺主要为机掘、炮掘和人工风镐破碎。相比较而言，机掘速度快、成型好，但前期准备工作复杂，设备运转不灵活；人工风镐破碎成型好，但劳动强度大，工效低，与机械化采掘作业极不协调，巷修后的效果不能高标准的满足使用，制约巷道的利用。
国内巷道修复机生产厂家较多，在井下也已经逐步应用，但部分产品功能单一、外形尺寸大、整机功率高，无法满足多种作业需求；部分产品具备多种作业装置，但更换部件耗时较长，劳动强度大，无法适应井下机动灵活的作业要求。
申请号：201610385082.5，公开了一种煤矿用破碎装载卧底机，主要用于清除巷道的底鼓现象，并具有破碎、挖掘以及小型设备配件的吊装等功能；
申请号：201710358939.9，公开了一种多功能巷道修复机，适用于煤矿井下巷道清理、挖掘水沟、卧底破岩、扩帮作业；
申请号：2015100143813，公开了一种小型岩巷卧底机，适用于小型巷道的开拓作业；
因此，亟需发明一种作业人员少、换装效率高、模块化作业的快换可视化巷道修复机，为煤机装备减人提效和自动化升级奠定基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快换可视化巷道修复机及其施工方法，实现破岩、扩帮、起底、搭台和侧卸等多种作业，具有作业部换装效率高、劳动强度低、一机多用、适应性强等优点，为煤矿巷道修复及施工提供了一种安全、稳定、高效的机械化装备。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案，包括作业部、盲区辅助装置、快换装置、中间连接部、伸缩臂部、控制台、机身部、行走部和卷缆装置，所述作业部设置于机组的最前端，所述的作业部连接快换装置，所述快换装置和中间连接部连接，所述伸缩臂部位于中间连接部和机身部之间，伸缩臂部与机身部之间连接有举升油缸，所述行走部上方为控制台和机身部，机身部尾部固定卷缆装置，所述盲区辅助装置分别设置于快换装置和控制台上方。
行走部通过其驱动机构将修复机移动到相应的施工位置，实现了修复机机动化快速移动。快换装置实现了对于不同的作业需求快速更换作业部，一机多用，大幅提高生产效率。
进一步地，所述作业部包括作业部本体和作业装置快换部两部分，在作业时可根据需求通过快换装置进行快速更换；所述作业部本体为卧底铲、破碎锤、铣挖滚筒、升降平台或侧卸铲任意一种，与作业装置快换部之间螺栓连接或焊接，以满足不同的作业形式。
进一步地，所述作业装置快换部为被锁紧部件，其包括被锁紧上销轴、快速插头、被锁紧下销轴和快换部框架，快换部框架之间通过被锁紧上销轴和被锁紧下销轴连接，在快换部框架中部设快速插头。
进一步地，所述盲区辅助装置包括防尘摄像头和隔爆显示屏，所述防尘摄像头设置于快换装置的上方，所述隔爆显示屏设置于控制台的上方，所述隔爆显示屏通过视频线将防尘摄像头采集到的视频图像进行实时显示。
机组驾驶员可通过隔爆显示屏清楚的观察前方状态，便于在井下复杂的生产环境下工作。
进一步地，所述防尘摄像头包括喷雾座、喷嘴、壳体、支撑座、油缸、刷条、摄像头和有机玻璃，所述的支撑座上设置壳体，壳体内设置摄像头，摄像头前端为透明的有机玻璃，在壳体前端设置有喷雾座，喷雾座上设置喷嘴，在壳体两侧设置油缸，油缸连接刷条，刷条位于有机玻璃外侧。
油缸、喷嘴和刷条组成的清洁机构，可即时对有机玻璃进行刷洗，适应井下粉尘较大的工作环境。
进一步地，所述快换装置由快换装置架体、观察装置、锁紧机构、快换执行机构和锁紧液压管路组成，所述快换装置架体上方为U型槽，下方为U型槽，快换装置架体中部为快换执行机构，快换执行机构两侧为锁紧机构，所述的锁紧机构与锁紧液压管路连接，所述观察装置设置于快换装置架体上方，所述的快换装置架体上方的U型槽与被锁紧上销轴卡接，所述的快换装置架体下方的U型槽与被锁紧下销轴卡接，所述的快换执行机构与快速插头插接。
进一步地，所述控制台包括驾驶台组件、手柄组件和副油箱组件。
进一步地，所述手柄组件包括把手、滑动外管、调整杆、弹簧、滑动内管、调节压板、关节轴承、轴承座、阀座和销；把手连接滑动外管，滑动外管为空心状且套接滑动内管，所述滑动内管为空心状，滑动内管内上端设有弹簧，下端设有调节杆，调节杆上穿设有销，所述的滑动内管上部两侧设有调节孔，销两端分别穿过调节孔，并和滑动外管连接，所述滑动内管下部通过螺纹联接在调节压板上，所述滑动内管下端轴通过关节轴承固定在轴承座里，所述轴承座通过螺纹联接固定于阀座。
手柄组件具有锁止功能，把手上提时才可操控，由于井下光照不足，防止误触，造成不必要的安全隐患。
进一步地，所述卷缆装置设置于机组机身部的尾部，包括接线盒、电缆卷筒、传动装置、液压泵和底座，底座与机组机身部的尾部连接，在底座上设置液压泵和电缆卷筒，液压泵和电缆卷筒通过传动装置连接，所述的接线盒位于电缆卷筒上方。
一种使用快换可视化巷道修复机的施工方法，包括；
起底作业：巷道底鼓严重时，将机身部连接伸缩臂部，通过快换装置连接破碎锤，对巷道底鼓进行起底；底板不平时更换为横向铣挖滚筒进行扫底；最后将作业部更换为卧底铲或侧卸铲将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
扩帮作业：巷道两帮变形严重时，将机身部连接伸缩臂部，通过快换装置连接破碎锤或者横向铣挖滚筒，对巷道两帮及各边缘死角进行破碎和切割；然后作业部更换为卧底铲或侧卸铲将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
开槽作业：当巷道需要建密闭墙时，将机身部连接伸缩臂部，通过快换装置连接横向铣挖滚筒对巷道进行开槽，然后作业部更换为卧底铲或侧卸铲将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
搭台作业：在进行锚杆支护等调顶作业时，作业人员需在高空进行作业，将机身部连接伸缩臂部，通过快换装置连接升降平台，将人员或物料输送到任何指定位置；
侧卸作业：在底板较软、可直接铲运的巷道进行作业时，将机身部连接伸缩臂部，通过快换装置直接连接侧卸铲将废料侧卸到刮板输送机上。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明的一种快换可视化巷道修复机及其施工方法：模块化作业部设计，一机多用，简化了多台设备互换操作的工序，提高了施工效率；液压管路快换可视化装置，作业部快速更换，单人即可实现全断面的巷道修复作业，改善了作业环境，提高了安全系数；自清洁型防尘摄像头，解决了视频图像不清晰的困扰，提高了快换的精度和效率；上提式自锁手柄，安全系数高；自动卷缆装置，减轻了作业劳动强度，提高了作业效率。
附图说明
图1为快换可视化巷道修复机结构示意图。
图2 为作业部结构示意图。
图3为作业装置快换部结构示意图。
图4为防尘摄像头结构主视图。
图5为防尘摄像头结构左视图。
图6为快换装置连接示意图。
图7为快换装置结构主视图。
图8为伸缩臂部结构示意图。
图9为控制台结构示意图。
图10为手柄组件结构示意图。
图11为卷缆装置结构示意图。
图12为快换可视化巷道修复机作业模式示意图。
图中：1-作业部、11-作业部本体、111-卧底铲、112-破碎锤、113-铣挖滚筒、114-升降平台、115-侧卸铲、12-作业装置快换部、121-被锁紧上销轴、122-快速插头、123-被锁紧下销轴、124-快换部框架、2-盲区辅助装置、21-防尘摄像头、211-喷雾座、212-喷嘴、213-壳体、214-支撑座、215-油缸、216-刷条、217-摄像头、218-有机玻璃、22-隔爆显示屏、3-快换装置、31-快换装置架体、32-观察装置、33-锁紧机构、34-快换执行机构、35-锁紧液压管路、4-中间连接部、5-伸缩臂部、51-伸缩内管、52-微调组件、53-调整轮组件、54-导向轮组件、55-伸缩油缸、56-伸缩外管、6-控制台、61-驾驶台组件、62-手柄组件、621-把手、622-滑动外管、623-调整杆、624-弹簧、625-滑动内管、626-调节压板、627-关节轴承、628-轴承座、629-阀座、630-销、63-副油箱组件、631-左触点、7-机身部、8-行走部、9-卷缆装置、91-接线盒、92-电缆卷筒、93-传动装置、94-液压泵、95-底座、10-举升油缸、11-作业部本体、12-作业装置快换部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
如图1所示，一种快换可视化巷道修复机，包括作业部1、盲区辅助装置2、快换装置3、中间连接部4、伸缩臂部5、控制台6、机身部7、行走部8和卷缆装置9，所述作业部1设置于机组的最前端，所述盲区辅助装置2分别设置于快换装置3和控制台6上方，所述快换装置3设置于中间连接部4的前端，所述伸缩臂部5位于中间连接部4和机身部7之间，伸缩臂部5与机身部7之间连接有举升油缸10，行走部8上方为控制台6和机身部7，所述机身部7尾部固定有卷缆装置9。
如图2、图12所示，作业部1包括作业部本体11和作业装置快换部12两部分，在作业时可根据需求通过快换装置3进行快速更换；所述作业部本体11为卧底铲111、破碎锤112、铣挖滚筒113、升降平台114或侧卸铲115任意一种，与作业装置快换部12之间螺栓连接或焊接，以满足不同的作业形式。
如图3所示，作业装置快换部12为被锁紧部件，其包括被锁紧上销轴121、快速插头122、被锁紧下销轴123和快换部框架124，快换部框架124之间通过被锁紧上销轴121和被锁紧下销轴123连接，在快换部框架124中部设置快速插头122。
如图1所示，盲区辅助装置2包括防尘摄像头21和隔爆显示屏22，所述防尘摄像头21设置于快换装置3的上方，所述隔爆显示屏22设置于控制台6的上方，所述隔爆显示屏22通过视频线将防尘摄像头21采集到的视频图像进行实时显示。
如图4、图5所示，防尘摄像头21包括喷雾座211、喷嘴212、壳体213、支撑座214、油缸215、刷条216、摄像头217和有机玻璃218，所述的支撑座214上设置壳体213，壳体213内设置摄像头217，摄像头217前端为透明的有机玻璃218，在壳体213前端设置有喷雾座211，喷雾座211上设置有喷嘴212，在壳体213两侧设置有油缸215，油缸215连接刷条216，刷条216位于有机玻璃218外侧。
当有机玻璃218积尘时，水从喷嘴212喷出形成喷雾对玻璃218进行冲洗，同时壳体两侧油缸215带动刷条216运动，对积尘进行及时清理，保持摄像头217清晰可见。
如图3、图6、图7所示，快换装置3由快换装置架体31、观察装置32、锁紧机构33、快换执行机构34和锁紧液压管路35组成，快换装置架体31上方为U型槽，下方为U型槽，快换装置架体31中部为快换执行机构34，快换执行机构34两侧为锁紧机构33，所述的锁紧机构33与锁紧液压管路35连接，所述观察装置32设置于快换装置架体31上方，所述的快换装置架体31上方的U型槽与被锁紧上销轴121卡接，所述的快换装置架体31下方的U型槽与被锁紧下销轴123卡接，所述的快换执行机构34与快速插头122插接。
所述观察装置32设置于快换装置架体31上方，用于指示快换装置3的锁紧状态，观察装置32与锁紧机构33的液压回路连通，锁紧机构33工作时，观察装置32产生相应动作。所述锁紧机构33位于快换执行机构34的两侧；当快换装置架体31的上U型槽与作业装置快换部12的被锁紧上销轴121配合时，作业装置快换部12的被锁紧下销轴123在重力作用下与快换装置架体31的下U型槽接触，此时，操纵换向阀驱动锁紧液压管路35动作，推动锁紧机构33将被锁紧下销轴123锁死，同时带动执行机构34向下运动，与作业装置快换部12的快速插头122完全配合，实现机械结构的配合与液压管路的导通。
如图8所示，伸缩臂部5包括伸缩内管51、微调组件52、调整轮组件53、导向轮组件54、伸缩油缸55和伸缩外管56，伸缩内管51和伸缩油缸55均位于伸缩外管56内部，其中伸缩油缸55一端连接伸缩内管51，另一端连接伸缩外管56的底部位置。
如图9所示，控制台6包括驾驶台组件61、手柄组件62和副油箱组件63。
如图10所示，手柄组件62为上提式四向自锁手柄，包括把手621、滑动外管622、调整杆623、弹簧624、滑动内管625、调节压板626、关节轴承627、轴承座628、阀座629和销630，把手621连接滑动外管622，滑动外管622为空心状且套接滑动内管625，所述滑动内管625为空心状，滑动内管625内上端设有弹簧624，下端设有调节杆623，调节杆623上穿设有销630，所述的滑动内管625上部两侧设有调节孔，销630两端分别穿过调节孔，并和滑动外管622连接，所述滑动内管625下部通过螺纹联接在调节压板626上，所述滑动内管625下端轴通过关节轴承627固定在轴承座628里，所述轴承座628通过螺纹联接固定于阀座629；外圈用O型圈固定；当把手621上提带动滑动外管622上移，滑动内管625不动，滑动外管622通过销630带动调节杆623上移，调节杆623下端上移，解除锁定，把手621上提后可两侧摆动，向左摆动时，滑动内管625在轴承座628内解除限位并向左转动，同时带动调节压板626接触并下压阀座629的左触点631，导致油路导通，并驱动油缸执行相应的动作。
如图11所示，卷缆装置9设置于机组机身部7的尾部，包括接线盒91、电缆卷筒92、传动装置93、液压泵94和底座95，底座95与机组机身部7的尾部连接，在底座95上设置液压泵94和电缆卷筒92，液压泵94和电缆卷筒92通过传动装置93连接，所述的接线盒91位于电缆卷筒92上方。
所述接线盒91用于连接机身部7尾部电控箱的控制电缆；所述液压泵94利用传动装置93带动电缆卷筒92旋转，从而将煤矿井下变电所馈电开关的电缆固定到电缆卷筒92，并实现自动卷缆。
一种使用快换可视化巷道修复机的施工方法，包括；
起底作业：巷道底鼓严重时，将机身部7连接伸缩臂部5，通过快换装置3连接破碎锤112，对巷道底鼓进行起底；底板不平时更换为横向铣挖滚筒113进行扫底；最后将作业部1更换为卧底铲111或侧卸铲115将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
扩帮作业：巷道两帮变形严重时，将机身部7连接伸缩臂部5，通过快换装置3连接破碎锤112或者横向铣挖滚筒113，对巷道两帮及各边缘死角进行破碎和切割；然后作业部1更换为卧底铲111或侧卸铲115将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
开槽作业：当巷道需要建密闭墙时，将机身部7连接伸缩臂部5，通过快换装置3连接横向铣挖滚筒113对巷道进行开槽，然后作业部1更换为卧底铲111或侧卸铲115将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
搭台作业：在进行锚杆支护等调顶作业时，作业人员需在高空进行作业，将机身部7连接伸缩臂部5，通过快换装置3连接升降平台114，将人员或物料输送到任何指定位置；
侧卸作业：在底板较软、可直接铲运的巷道进行作业时，将机身部7连接伸缩臂部5，通过快换装置3直接连接侧卸铲115将废料侧卸到刮板输送机上。

Claims (10)

1.一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，包括作业部（1）、盲区辅助装置（2）、快换装置（3）、中间连接部（4）、伸缩臂部（5）、控制台（6）、机身部（7）、行走部（8）和卷缆装置（9），所述作业部（1）设置于机组的最前端，所述的作业部（1）连接快换装置（3），所述快换装置（3）和中间连接部（4）连接，所述伸缩臂部（5）位于中间连接部（4）和机身部（7）之间，伸缩臂部（5）与机身部（7）之间连接有举升油缸（10），所述行走部（8）上方为控制台（6）和机身部（7），机身部（7）尾部固定卷缆装置(9)，所述盲区辅助装置(2)分别设置于快换装置(3)和控制台(6)上方。
2.根据权利要求1所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述作业部(1)包括作业部本体(11)和作业装置快换部(12)两部分，在作业时可根据需求通过快换装置(3)进行快速更换；所述作业部本体(11)为卧底铲(111)、破碎锤(112)、铣挖滚筒(113)、升降平台(114)或侧卸铲(115)任意一种，与作业装置快换部(12)之间螺栓连接或焊接，以满足不同的作业形式。
3.根据权利要求2所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述作业装置快换部(12)为被锁紧部件，其包括被锁紧上销轴(121)、快速插头(122)、被锁紧下销轴(123)和快换部框架(124)，快换部框架(124)之间通过被锁紧上销轴(121)和被锁紧下销轴(123)连接，在快换部框架(124)中部设快速插头(122)。
4.根据权利要求1所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述盲区辅助装置(2)包括防尘摄像头(21)和隔爆显示屏(22)，所述防尘摄像头(21)设置于快换装置(3)的上方，所述隔爆显示屏(22)设置于控制台(6)的上方，所述隔爆显示屏(22)通过视频线将防尘摄像头(21)采集到的视频图像进行实时显示。
5.根据权利要求4所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述防尘摄像头(21)包括喷雾座(211)、喷嘴(212)、壳体(213)、支撑座(214)、油缸(215)、刷条(216)、摄像头(217)和有机玻璃(218)，所述的支撑座(214)上设置壳体(213)，壳体(213)内设置摄像头(217)，摄像头(217)前端为透明的有机玻璃(218)，在壳体(213)前端设置有喷雾座(211)，喷雾座(211)上设置喷嘴(212)，在壳体(213)两侧设置油缸(215)，油缸(215)连接刷条(216)，刷条(216)位于有机玻璃(218)外侧。
6.根据权利要求1所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述快换装置(3)由快换装置架体(31)、观察装置(32)、锁紧机构(33)、快换执行机构(34)和锁紧液压管路(35)组成，所述快换装置架体(31)上方为U型槽，下方为U型槽，快换装置架体(31)中部为快换执行机构(34)，快换执行机构(34)两侧为锁紧机构(33)，所述的锁紧机构(33)与锁紧液压管路(35)连接，所述观察装置(32)设置于快换装置架体(31)上方，所述的快换装置架体(31)上方的U型槽与被锁紧上销轴(121)卡接，所述的快换装置架体(31)下方的U型槽与被锁紧下销轴(123)卡接，所述的快换执行机构(34)与快速插头(122)插接。
7.根据权利要求1所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述控制台6包括驾驶台组件(61)、手柄组件(62)和副油箱组件(63)。
8.根据权利要求7所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述手柄组件(62)包括把手(621)、滑动外管(622)、调整杆(623)、弹簧(624)、滑动内管(625)、调节压板(626)、关节轴承(627)、轴承座(628)、阀座(629)和销（630）；把手（621）连接滑动外管（622），滑动外管（622）为空心状且套接滑动内管（625），所述滑动内管（625）为空心状，滑动内管（625）内上端设有弹簧（624），下端设有调节杆（623），调节杆（623）上穿设有销（630），所述的滑动内管（625）上部两侧设有调节孔，销（630）两端分别穿过调节孔，并和滑动外管（622）连接，所述滑动内管（625）下部通过螺纹联接在调节压板（626）上，所述滑动内管（625）下端轴通过关节轴承（627）固定在轴承座（628）里，所述轴承座（628）通过螺纹联接固定于阀座（629）。
9.根据权利要求1所述的一种快换可视化巷道修复机，其特征在于，所述卷缆装置（9）设置于机组机身部（7）的尾部，包括接线盒（91）、电缆卷筒（92）、传动装置（93）、液压泵（94）和底座(95)，底座(95)与机组机身部(7)的尾部连接，在底座(95)上设置液压泵(94)和电缆卷筒(92)，液压泵(94)和电缆卷筒(92)通过传动装置(93)连接，所述的接线盒(91)位于电缆卷筒(92)上方。
10.一种使用快换可视化巷道修复机的施工方法，其特征在于：包括如下作业形式，
起底作业：巷道底鼓严重时，将机身部（7）连接伸缩臂部（5），通过快换装置（3）连接破碎锤（112），对巷道底鼓进行起底；底板不平时更换为横向铣挖滚筒（113）进行扫底；最后将作业部（1）更换为卧底铲（111）或侧卸铲（115）将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
扩帮作业：巷道两帮变形严重时，将机身部（7）连接伸缩臂部（5），通过快换装置（3）连接破碎锤（112）或者横向铣挖滚筒（113），对巷道两帮及各边缘死角进行破碎和切割；然后作业部（1）更换为卧底铲（111）或侧卸铲（115）将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
开槽作业：当巷道需要建密闭墙时，将机身部（7）连接伸缩臂部（5），通过快换装置（3）连接横向铣挖滚筒（113）对巷道进行开槽，然后作业部（1）更换为卧底铲（111）或侧卸铲（115）将废渣铲运或直接侧卸到刮板输送机上；
搭台作业：在进行锚杆支护等调顶作业时，作业人员需在高空进行作业，将机身部（7）连接伸缩臂部（5），通过快换装置（3）连接升降平台（114），将人员或物料输送到任何指定位置；
侧卸作业：在底板较软、可直接铲运的巷道进行作业时，将机身部（7）连接伸缩臂部（5），通过快换装置（3）直接连接侧卸铲（115）将废料侧卸到刮板输送机上。
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