CN111236953A - 一种煤巷快速掘进系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种煤巷快速掘进系统及施工方法，系统包括掘进机、刮板输送机、锚杆台车、探放水装置、通风除尘装置及多个超前支护组件；掘进机、刮板输送机及锚杆台车在巷道内由前至后依次布置，探放水装置设置在掘进机上，通风除尘装置吊装在超前支护组件上。施工方法步骤为：利用探放水装置实施打孔钻探作业；通过掘进机实施截割作业，落煤由掘进机铲运部运输到刮板输送机上，通过通风除尘装置实施除尘作业以及通过锚杆台车实施锚固作业；当掘进机完成一个作业面的截割作业后，多个超前支护组件依次向前迈步推移一个设定距离；锚杆台车向前行驶一个设定距离；重复上述步骤，直到通风除尘装置抽吸软管长度余量用完，恢复抽吸软管长度余量，继续煤巷快速掘进。

Description

一种煤巷快速掘进系统及施工方法

技术领域

本发明属于煤矿巷道采掘技术领域，特别是涉及一种煤巷快速掘进系统及施工方法。

背景技术

近年来，煤矿巷道掘进工作面的掘进施工工艺得到了长足发展，其采用的煤巷综掘设备主要包括两种机型，第一种为EBZ系列纵轴式掘进机，第二种为掘锚一体机。对于EBZ系列纵轴式掘进机来说，具有适应性强及技术成熟的特点，其月平均进尺可达180～280米，但是 EBZ系列纵轴式掘进机并未集成锚杆(索)钻机，导致支护作业用时占到整个作业用时的80％以上。对于掘锚一体机来说，由于其集成了锚杆(索)钻机，可以大幅度缩短支护作业用时，其月平均进尺可达400～480米，但是掘锚一体机的适应性较差，并且对掘进巷道地质条件要求较严。

另外，随着回采工艺的不断发展和成熟，煤巷综掘设备的单进水平目前已无法满足矿井的回采需要，严重影响煤矿的采掘接替，现阶段只能依靠增加队伍、增加掘进头面甚至违章空顶或超循环作业，才能勉强维持采掘平衡，但是上述做法也是导致煤矿掘进安全事故频发的直接原因。

因此，亟需设计一套机械化程度高、能够实现集钻探、掘进、支护、锚固、运输、通风功能于一体的煤巷综掘系统及方法。

为此，公告号为CN109026014A的中国专利申请，其公开了一种快速掘进巷道的方法及系统，其系统采用掘锚机实施截割和锚固作业，这对巷道地质条件要求高，且系统的适应性较差，同时该方案中未集成钻探系统，因此会影响掘进工作面的作业效率。

公告号为CN106050284A的中国专利申请，其公开了一种平行作业式快速掘进支护系统及构建方法，其快速掘进支护系统受到通风除尘系统长度限制，无法适应距离变化，同时该方案中未集成钻探系统，无法保证煤矿安全规定的“有掘必探”作业要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种煤巷快速掘进系统及施工方法，将钻探、掘进、支护、锚固、运输、通风除尘功能集于一体，有效提高了对煤矿巷道地质条件的适应性，通过钻探与掘进的集成，不但保证了煤矿安全规定的“有掘必探”作业要求，而且可以保证掘进工作面的作业效率，通过全新设计的通风除尘系统能够较好适应距离的变化，保证井下作业安全。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种煤巷快速掘进系统，包括掘进机、刮板输送机、锚杆台车、探放水装置、通风除尘装置、第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件；所述掘进机、刮板输送机及锚杆台车在巷道内由前至后依次布置，所述探放水装置设置在掘进机上，所述通风除尘装置吊装在第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件上；所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件在巷道内由前至后依次布置，且第一超前支护组件位于掘进机上方，所述第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件均位于刮板输送机上方。

所述探放水装置包括钻机、钻机平移调整组件、钻机回转调整组件、钻机俯仰调整组件及钻机钻杆夹持组件；所述钻机平移调整组件包括底座、滑轨、滑台板及滑台板推移油缸，所述底座水平固装在掘进机机体盖板的上表面，所述滑轨水平固装在底座上表面，滑轨采用平行双轨结构，滑轨平行于掘进方向；所述滑台板安装在滑轨上，滑台板在滑轨上具有直线移动自由度；所述滑台板推移油缸的缸筒底端铰接在底座上，滑台板推移油缸的活塞杆顶端铰接在滑台板上；所述钻机回转调整组件包括基座、液动回转盘、转角定位销及转角定位孔，所述基座水平固装在滑台板上，所述液动回转盘水平安装在基座上，液动回转盘相对于基座具有水平回转功能；在所述液动回转盘的盘体上开设有定位销插孔，所述转角定位销竖直插装在定位销插孔中，所述转角定位孔开设在转角定位销正下方的基座上，转角定位孔数量若干，若干转角定位孔沿圆周方向均布设置；所述钻机俯仰调整组件包括铰耳支座及钻机俯仰驱动油缸，所述钻机的尾部通过铰耳支座与液动回转盘相连，钻机可绕铰耳支座进行俯仰移动；所述钻机俯仰驱动油缸的缸筒底端铰接在液动回转盘上，钻机俯仰驱动油缸的的活塞杆顶端铰接在钻机的机体上；所述钻机钻杆夹持组件包括固定架及钻杆夹持器，所述固定架固装在掘进机截割部摇臂上，所述钻杆夹持器数量为两个，两个钻杆夹持器镜像对称设置在固定架上；所述钻杆夹持器包括转接螺柱、转动块、扭力弹簧、转接支杆及钻杆夹头；所述转接螺柱底端与固定架相固连，所述转动块设置在转接螺柱顶端，转动块在转接螺柱上可转动但轴向不可移动；所述扭力弹簧套装在转动块与固定架之间的转接螺柱上，扭力弹簧一端固连在转动块上，扭力弹簧另一端固连在固定架上；所述转接支杆与转接螺柱相垂直，转接支杆一端固连在转动块上，所述钻杆夹头安装在转接支杆另一端，钻杆夹头在转接支杆上可转动但轴向不可移动。

所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件结构相同，均包括主支撑单元和副支撑单元；所述主支撑单元包括主支撑横梁、主支撑立柱及主支撑纵梁；所述副支撑单元包括副支撑横梁、副支撑立柱及副支撑纵梁；所述主支撑横梁跨装在两根竖直设置的主支撑立柱顶端并构成龙门结构，所述主支撑纵梁水平固装在主支撑横梁顶部，主支撑纵梁与主支撑横梁相垂直，主支撑纵梁数量若干，若干主支撑纵梁平行等间距分布；所述副支撑横梁跨装在两根竖直设置的副支撑立柱顶端并构成龙门结构，所述副支撑纵梁平固装在副支撑立柱顶部，副支撑纵梁与副支撑横梁相垂直，副支撑纵梁数量若干，若干副支撑纵梁平行等间距分布；所述主支撑横梁与副支撑横梁交替布设，在主支撑横梁与副支撑横梁之间连接有迈步推移油缸；在所述主支撑纵梁最前端连接有主前探梁，主前探梁与主支撑纵梁相铰接，在主前探梁与主支撑纵梁之间连接有主前探梁俯仰驱动油缸；在所述副支撑纵梁最前端固设有副前探梁。

所述通风除尘装置包括除尘风机、抽吸软管及软管长度自适应支架，在软管长度自适应支架上沿掘进方向开设有滑槽，滑槽内设有滑块，滑块可在滑槽自由移动，在滑块上水平安装有第一辊销，在第一辊销正前方的软管长度自适应支架上水平安装有第二辊销，在第二辊销正下方的软管长度自适应支架上水平安装有第三辊销；在所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件的主支撑横梁上均固定吊装有软管长度自适应支架；所述抽吸软管的抽吸口位于掘进机上方，抽吸软管的排风口依次穿过第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件上的软管长度自适应支架与除尘风机的进风口相连通，除尘风机的出风口接入井下除尘器，除尘风机设置在锚杆台车后方的巷道内；在所述软管长度自适应支架上，所述抽吸软管依次绕过第二辊销、第一辊销及第三辊销，使抽吸软管在此处形成S形布管结构，抽吸软管通过S形布管结构拥有长度余量。

所述的煤巷快速掘进系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：利用探放水装置在掘进工作面上完成打孔钻探作业；

步骤二：通过掘进机对掘进工作面进行截割作业，落煤由掘进机铲运部运输到刮板输送机上，同时启动通风除尘装置和锚杆台车，通过通风除尘装置对截割作业时产生的煤尘进行抽排清除，通过锚杆台车对第四超前支护组件后方的巷道顶板和侧帮进行锚固作业；

步骤三：当掘进机完成一个作业面的截割作业后，依次控制第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件向前迈步推移一个设定距离；

步骤四：当第四超前支护组件完成一个设定距离的向前迈步推移后，控制锚杆台车向前行驶一个设定距离；

步骤五：重复步骤一至步骤四，直到通风除尘装置的抽吸软管长度余量用完后，再将锚杆台车后方巷道内的除尘风机向前调整位置，使抽吸软管的长度余量恢复到初始状态；

步骤六：重复步骤一至步骤五，实现煤巷快速掘进。

本发明的有益效果：

本发明的煤巷快速掘进系统及施工方法，将钻探、掘进、支护、锚固、运输、通风除尘功能集于一体，有效提高了对煤矿巷道地质条件的适应性，通过钻探与掘进的集成，不但保证了煤矿安全规定的“有掘必探”作业要求，而且可以保证掘进工作面的作业效率，通过全新设计的通风除尘系统能够较好适应距离的变化，保证井下作业安全。

附图说明

图1为本发明的一种煤巷快速掘进系统的立体图；

图2为本发明的一种煤巷快速掘进系统的正视图；

图3为本发明的探放水装置的整体结构布局图；

图4为本发明的探放水装置(钻机钻杆夹持组件及钻杆未示出)的左视立体图；

图5为本发明的探放水装置(钻机钻杆夹持组件及钻杆未示出)的右视立体图；

图6为本发明的钻机平移调整组件的俯视图；

图7为本发明的钻机回转调整组件的正视图；

图8为本发明的钻机钻杆夹持组件的立体图；

图9为本发明的第一/第二/第三/第四超前支护组件的结构示意图；

图10为本发明的通风除尘装置(抽吸软管仅与一处软管长度自适应支架配合)的结构示意图；

图中，1—掘进机，2—刮板输送机，3—锚杆台车，4—探放水装置，5—通风除尘装置， 6—第一超前支护组件，7—第二超前支护组件，8—第三超前支护组件，9—第四超前支护组件，4.1—钻机，4.2—底座，4.3—滑轨，4.4—滑台板，4.5—滑台板推移油缸，4.6—掘进机机体盖板，4.7—基座，4.8—液动回转盘，4.9—转角定位销，4.10—转角定位孔，4.11—铰耳支座，4.12—钻机俯仰驱动油缸，4.13—固定架，4.14—转接螺柱，4.15—转动块，4.16—扭力弹簧，4.17—转接支杆，4.18—钻杆夹头，4.19—掘进机截割部摇臂，4.20—掘进工作面，4.21—钻杆，5.1—除尘风机，5.2—抽吸软管，5.3—软管长度自适应支架，5.4—滑槽，5.5—滑块，5.6—第一辊销，5.7—第二辊销，5.8—第三辊销，6.1—主支撑横梁，6.2—主支撑立柱，6.3—主支撑纵梁，6.4—副支撑横梁，6.5—副支撑立柱，6.6—副支撑纵梁，6.7—迈步推移油缸，6.8—主前探梁，6.9—主前探梁俯仰驱动油缸，6.10—副前探梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～10所示，一种煤巷快速掘进系统，包括掘进机1、刮板输送机2、锚杆台车3、探放水装置4、通风除尘装置5、第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9；所述掘进机1、刮板输送机2及锚杆台车3在巷道内由前至后依次布置，所述探放水装置4设置在掘进机1上，所述通风除尘装置5吊装在第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9上；所述第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9在巷道内由前至后依次布置，且第一超前支护组件6位于掘进机1上方，所述第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9均位于刮板输送机2上方。

所述探放水装置4包括钻机4.1、钻机平移调整组件、钻机回转调整组件、钻机俯仰调整组件及钻机钻杆夹持组件；所述钻机平移调整组件包括底座4.2、滑轨4.3、滑台板4.4及滑台板推移油缸4.5，所述底座4.2水平固装在掘进机机体盖板4.6的上表面，所述滑轨4.3 水平固装在底座4.2上表面，滑轨4.3采用平行双轨结构，滑轨4.3平行于掘进方向；所述滑台板4.4安装在滑轨4.3上，滑台板4.4在滑轨4.3上具有直线移动自由度；所述滑台板推移油缸4.5的缸筒底端铰接在底座4.2上，滑台板推移油缸4.5的活塞杆顶端铰接在滑台板4.4上；所述钻机回转调整组件包括基座4.7、液动回转盘4.8、转角定位销4.9及转角定位孔4.10，所述基座4.7水平固装在滑台板4.4上，所述液动回转盘4.8水平安装在基座4.7上，液动回转盘4.8相对于基座4.7具有水平回转功能；在所述液动回转盘4.8的盘体上开设有定位销插孔，所述转角定位销4.9竖直插装在定位销插孔中，所述转角定位孔4.10开设在转角定位销4.9正下方的基座4.7上，转角定位孔4.10数量若干，若干转角定位孔4.10 沿圆周方向均布设置；所述钻机俯仰调整组件包括铰耳支座4.11及钻机俯仰驱动油缸4.12，所述钻机4.1的尾部通过铰耳支座4.11与液动回转盘4.8相连，钻机4.1可绕铰耳支座4.11 进行俯仰移动；所述钻机俯仰驱动油缸4.12的缸筒底端铰接在液动回转盘4.8上，钻机俯仰驱动油缸4.12的的活塞杆顶端铰接在钻机4.1的机体上；所述钻机钻杆夹持组件包括固定架4.13及钻杆夹持器，所述固定架4.13固装在掘进机截割部摇臂4.19上，所述钻杆夹持器数量为两个，两个钻杆夹持器镜像对称设置在固定架4.13上；所述钻杆夹持器包括转接螺柱4.14、转动块4.15、扭力弹簧4.16、转接支杆4.17及钻杆夹头4.18；所述转接螺柱4.14 底端与固定架4.13相固连，所述转动块4.15设置在转接螺柱4.14顶端，转动块4.15在转接螺柱4.14上可转动但轴向不可移动；所述扭力弹簧4.16套装在转动块4.15与固定架4.13 之间的转接螺柱4.14上，扭力弹簧4.16一端固连在转动块4.15上，扭力弹簧4.16另一端固连在固定架4.13上；所述转接支杆4.17与转接螺柱4.14相垂直，转接支杆4.17一端固连在转动块4.15上，所述钻杆夹头4.18安装在转接支杆4.17另一端，钻杆夹头4.18在转接支杆4.17上可转动但轴向不可移动。

所述第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9结构相同，均包括主支撑单元和副支撑单元；所述主支撑单元包括主支撑横梁6.1、主支撑立柱6.2及主支撑纵梁6.3；所述副支撑单元包括副支撑横梁6.4、副支撑立柱6.5及副支撑纵梁6.6；所述主支撑横梁6.1跨装在两根竖直设置的主支撑立柱6.2顶端并构成龙门结构，所述主支撑纵梁6.3水平固装在主支撑横梁6.1顶部，主支撑纵梁6.3与主支撑横梁6.1相垂直，主支撑纵梁6.3数量若干，若干主支撑纵梁6.3平行等间距分布；所述副支撑横梁6.4跨装在两根竖直设置的副支撑立柱6.5顶端并构成龙门结构，所述副支撑纵梁6.6 平固装在副支撑立柱6.5顶部，副支撑纵梁6.6与副支撑横梁6.4相垂直，副支撑纵梁6.6 数量若干，若干副支撑纵梁6.6平行等间距分布；所述主支撑横梁6.1与副支撑横梁6.4交替布设，在主支撑横梁6.1与副支撑横梁6.4之间连接有迈步推移油缸6.7；在所述主支撑纵梁6.3最前端连接有主前探梁6.8，主前探梁6.8与主支撑纵梁6.3相铰接，在主前探梁 6.8与主支撑纵梁6.3之间连接有主前探梁俯仰驱动油缸6.9；在所述副支撑纵梁6.6最前端固设有副前探梁6.10。

所述通风除尘装置5包括除尘风机5.1、抽吸软管5.2及软管长度自适应支架5.3，在软管长度自适应支架5.3上沿掘进方向开设有滑槽5.4，滑槽5.4内设有滑块5.5，滑块5.5可在滑槽5.4自由移动，在滑块5.5上水平安装有第一辊销5.6，在第一辊销5.6正前方的软管长度自适应支架5.3上水平安装有第二辊销5.7，在第二辊销5.7正下方的软管长度自适应支架5.3上水平安装有第三辊销5.8；在所述第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9的主支撑横梁6.1上均固定吊装有软管长度自适应支架5.3；所述抽吸软管5.2的抽吸口位于掘进机1上方，抽吸软管5.2的排风口依次穿过第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9上的软管长度自适应支架5.3与除尘风机5.1的进风口相连通，除尘风机5.1的出风口接入井下除尘器，除尘风机5.1设置在锚杆台车3后方的巷道内；在所述软管长度自适应支架5.3 上，所述抽吸软管5.2依次绕过第二辊销5.7、第一辊销5.6及第三辊销5.8，使抽吸软管 5.2在此处形成S形布管结构，抽吸软管5.2通过S形布管结构拥有长度余量。

所述的煤巷快速掘进系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤一：利用探放水装置4在掘进工作面4.20上完成打孔钻探作业；

步骤二：通过掘进机1对掘进工作面4.20进行截割作业，落煤由掘进机1铲运部运输到刮板输送机2上，同时启动通风除尘装置5和锚杆台车3，通过通风除尘装置5对截割作业时产生的煤尘进行抽排清除，通过锚杆台车3对第四超前支护组件9后方的巷道顶板和侧帮进行锚固作业；

步骤三：当掘进机1完成一个作业面的截割作业后，依次控制第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9向前迈步推移一个设定距离；

步骤四：当第四超前支护组件9完成一个设定距离的向前迈步推移后，控制锚杆台车3 向前行驶一个设定距离；

步骤五：重复步骤一至步骤四，直到通风除尘装置5的抽吸软管5.2长度余量用完后，再将锚杆台车3后方巷道内的除尘风机5.1向前调整位置，使抽吸软管5.2的长度余量恢复到初始状态；

步骤六：重复步骤一至步骤五，实现煤巷快速掘进。

具体的，以打孔钻探作业为例。当掘进机1向前掘进一段距离后，如果需要打孔钻探，先停止掘进，保持掘进机1原地不动，然后将掘进机截割部摇臂4.19降下，以腾出钻杆4.21 安装空间，之后将准备好的钻杆4.21安装到钻机4.1上。当钻杆4.21安装结束后，缓慢的抬升掘进机截割部摇臂4.19，使钻机钻杆夹持组件的钻杆夹持器逐渐靠近钻杆4.21，当钻杆夹持器的钻杆夹头4.18接触到钻杆4.21后，掘进机截割部摇臂4.19停止抬升，此时人工将转接支杆4.17向外拉开，使左右两个钻杆夹头4.18之间形成可以让钻杆4.21顺利通过的间隙，之后继续控制掘进机截割部摇臂4.19抬升，直到钻杆4.21进入两个钻杆夹头4.18之间的间隙内，此时再次停止掘进机截割部摇臂4.19抬升，然后松开转接支杆4.17，在扭力弹簧4.16的作用，转接支杆4.17自动复位，此时钻杆4.21将准确停留在左右两个钻杆夹头4.18之间。

当上述准备工作结束后，就可以执行打孔钻探工作了。本实施例中，掘进工作面4.20上需要打五个钻孔，一个中心孔，四个圆周孔。中心孔的钻孔要求为：钻杆4.21垂直于掘进工作面4.20进行打孔。四个圆周孔的钻孔要求为：四个圆周孔分别位于中心孔的上、下、左、右，且钻杆4.21相对于掘进工作面4.20具有倾角进行打孔。

首先完成中心孔的打孔作业。在钻杆4.21安装结束后，此时钻机4.1恰好处于初始位置，初始位置时的钻机4.1保持水平状态，先控制滑台板推移油缸4.5的活塞杆伸出，进而带动滑台板4.4沿着滑轨4.3向前移动，此时滑台板4.4之上的钻机4.1也会同步随动前移，直到钻杆4.21的头部顶靠在掘进工作面4.20上，此时滑台板推移油缸4.5的活塞杆停止伸出，然后启动钻机4.1，通过钻杆4.21完成中心孔的打孔作业。当中心孔的打孔作业结束后，先控制钻机4.1复位，再控制滑台板推移油缸4.5回缩到初始位置，使钻机4.1随滑台板4.4退回到初始位置。

接下来，完成左侧圆周孔和右侧圆周孔的打孔作业。对于左侧圆周孔来说，先控制液动回转盘4.8转动设定角度，进而带动其上的钻机4.1水平转动设定角度，在液动回转盘4.8 转动过程中，控制掘进机截割部摇臂4.19同步进行水平摆转，直到钻杆4.21达到设定的转角位置，之后将转角定位销4.9穿过定位销插孔并插入转角定位孔4.10，以将液动回转盘4.8 的转动角度限定住，保证打孔倾角的精度要求。然后控制滑台板推移油缸4.5的活塞杆伸出，进而带动滑台板4.4沿着滑轨4.3向前移动，此时滑台板4.4之上的钻机4.1也会同步随动前移，直到钻杆4.21的头部顶靠在掘进工作面4.20上，此时滑台板推移油缸4.5的活塞杆停止伸出，然后启动钻机4.1，通过钻杆4.21完成左侧圆周孔的打孔作业。当左侧圆周孔的打孔作业结束后，先控制钻机4.1复位，再控制滑台板推移油缸4.5回缩到初始位置，然后将转角定位销4.9移除，最后控制液动回转盘4.8转回到初始位置，同时控制掘进机截割部摇臂4.19同步随动复位。对于右侧圆周孔来说，打孔过程与左侧圆周孔完全相同，只是液动回转盘4.8的转向相反，此处不再赘述。

最后，完成上侧圆周孔和下侧圆周孔的打孔作业。对于上侧圆周孔来说，先控制钻机俯仰驱动油缸4.12的活塞杆伸出，进而带动钻机4.1绕铰耳支座4.11向上仰起设定角度，在钻机4.1仰起过程中，控制掘进机截割部摇臂4.19同步进行抬升，直到钻杆4.21达到设定的仰角位置，然后控制滑台板推移油缸4.5的活塞杆伸出，进而带动滑台板4.4沿着滑轨4.3向前移动，此时滑台板4.4之上的钻机4.1也会同步随动前移，直到钻杆4.21的头部顶靠在掘进工作面4.20上，此时滑台板推移油缸4.5的活塞杆停止伸出，然后启动钻机4.1，通过钻杆4.21完成上侧圆周孔的打孔作业。当上侧圆周孔的打孔作业结束后，先控制钻机4.1复位，再控制滑台板推移油缸4.5回缩到初始位置，最后控制钻机俯仰驱动油缸4.12的活塞杆回缩到初始位置，同时控制掘进机截割部摇臂4.19同步随动复位。对于下侧圆周孔来说，先控制钻机俯仰驱动油缸4.12的活塞杆回缩，进而带动钻机4.1绕铰耳支座4.11向下俯降设定角度，在钻机4.1俯降过程中，控制掘进机截割部摇臂4.19同步进行下落，直到钻杆4.21达到设定的俯角位置，然后控制滑台板推移油缸4.5的活塞杆伸出，进而带动滑台板4.4沿着滑轨4.3向前移动，此时滑台板4.4之上的钻机4.1也会同步随动前移，直到钻杆4.21的头部顶靠在掘进工作面4.20上，此时滑台板推移油缸4.5的活塞杆停止伸出，然后启动钻机4.1，通过钻杆4.21完成下侧圆周孔的打孔作业。当下侧圆周孔的打孔作业结束后，先控制钻机4.1复位，再控制滑台板推移油缸4.5回缩到初始位置，最后控制钻机俯仰驱动油缸4.12 的活塞杆伸长到初始位置，同时控制掘进机截割部摇臂4.19同步随动复位。

具体的，以第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9向前迈步推移为例。对于第一超前支护组件6来说，先控制主前探梁俯仰驱动油缸6.9的活塞杆回缩，使主前探梁6.8向下俯降，然后在主前探梁6.8上铺设上钢带及锚网，同时控制主支撑立柱6.2回缩并抬离巷道底板，然后控制迈步推移油缸6.7的活塞杆伸出，进而驱动主支撑单元整体向前移动一个步距，之后控制主支撑立柱6.2伸长并顶靠巷道底板，再控制主前探梁俯仰驱动油缸6.9的活塞杆伸出，使主前探梁6.8向上抬升，直到主前探梁6.8将其上的钢带及锚网顶靠在巷道顶板上。接下来，先控制副支撑立柱6.5回缩并抬离巷道底板，然后控制迈步推移油缸6.7的活塞杆回缩，进而驱动副支撑单元整体向前移动一个步距，之后控制副支撑立柱6.5并顶靠巷道底板，此时第一超前支护组件6整体完成一个步距的移动。依次类推，完成第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9 向前一个步距的移动。另外，在第一超前支护组件6、第二超前支护组件7、第三超前支护组件8及第四超前支护组件9向前迈步推移过程中，S形布管结构下的抽吸软管5.2会被拉动而消耗长度余量，此过程中第一辊销5.6会随着滑块5.5沿着滑槽5.4向前移动，使第一辊销5.6逐渐靠近第二辊销5.7，当第一辊销5.6移动到滑槽5.4尽头时，说明抽吸软管5.2 的长度余量被全部消耗，此时就需要重新调整除尘风机5.1的位置，使除尘风机5.1的位置向前移动，从而使抽吸软管5.2的长度余量恢复到初始状态，为后续煤巷快速掘进提供保障。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种煤巷快速掘进系统，其特征在于：包括掘进机、刮板输送机、锚杆台车、探放水装置、通风除尘装置、第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件；所述掘进机、刮板输送机及锚杆台车在巷道内由前至后依次布置，所述探放水装置设置在掘进机上，所述通风除尘装置吊装在第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件上；所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件在巷道内由前至后依次布置，且第一超前支护组件位于掘进机上方，所述第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件均位于刮板输送机上方。

2.根据权利要求1所述的一种煤巷快速掘进系统，其特征在于：所述探放水装置包括钻机、钻机平移调整组件、钻机回转调整组件、钻机俯仰调整组件及钻机钻杆夹持组件；所述钻机平移调整组件包括底座、滑轨、滑台板及滑台板推移油缸，所述底座水平固装在掘进机机体盖板的上表面，所述滑轨水平固装在底座上表面，滑轨采用平行双轨结构，滑轨平行于掘进方向；所述滑台板安装在滑轨上，滑台板在滑轨上具有直线移动自由度；所述滑台板推移油缸的缸筒底端铰接在底座上，滑台板推移油缸的活塞杆顶端铰接在滑台板上；所述钻机回转调整组件包括基座、液动回转盘、转角定位销及转角定位孔，所述基座水平固装在滑台板上，所述液动回转盘水平安装在基座上，液动回转盘相对于基座具有水平回转功能；在所述液动回转盘的盘体上开设有定位销插孔，所述转角定位销竖直插装在定位销插孔中，所述转角定位孔开设在转角定位销正下方的基座上，转角定位孔数量若干，若干转角定位孔沿圆周方向均布设置；所述钻机俯仰调整组件包括铰耳支座及钻机俯仰驱动油缸，所述钻机的尾部通过铰耳支座与液动回转盘相连，钻机可绕铰耳支座进行俯仰移动；所述钻机俯仰驱动油缸的缸筒底端铰接在液动回转盘上，钻机俯仰驱动油缸的的活塞杆顶端铰接在钻机的机体上；所述钻机钻杆夹持组件包括固定架及钻杆夹持器，所述固定架固装在掘进机截割部摇臂上，所述钻杆夹持器数量为两个，两个钻杆夹持器镜像对称设置在固定架上；所述钻杆夹持器包括转接螺柱、转动块、扭力弹簧、转接支杆及钻杆夹头；所述转接螺柱底端与固定架相固连，所述转动块设置在转接螺柱顶端，转动块在转接螺柱上可转动但轴向不可移动；所述扭力弹簧套装在转动块与固定架之间的转接螺柱上，扭力弹簧一端固连在转动块上，扭力弹簧另一端固连在固定架上；所述转接支杆与转接螺柱相垂直，转接支杆一端固连在转动块上，所述钻杆夹头安装在转接支杆另一端，钻杆夹头在转接支杆上可转动但轴向不可移动。

3.根据权利要求1所述的一种煤巷快速掘进系统，其特征在于：所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件结构相同，均包括主支撑单元和副支撑单元；所述主支撑单元包括主支撑横梁、主支撑立柱及主支撑纵梁；所述副支撑单元包括副支撑横梁、副支撑立柱及副支撑纵梁；所述主支撑横梁跨装在两根竖直设置的主支撑立柱顶端并构成龙门结构，所述主支撑纵梁水平固装在主支撑横梁顶部，主支撑纵梁与主支撑横梁相垂直，主支撑纵梁数量若干，若干主支撑纵梁平行等间距分布；所述副支撑横梁跨装在两根竖直设置的副支撑立柱顶端并构成龙门结构，所述副支撑纵梁平固装在副支撑立柱顶部，副支撑纵梁与副支撑横梁相垂直，副支撑纵梁数量若干，若干副支撑纵梁平行等间距分布；所述主支撑横梁与副支撑横梁交替布设，在主支撑横梁与副支撑横梁之间连接有迈步推移油缸；在所述主支撑纵梁最前端连接有主前探梁，主前探梁与主支撑纵梁相铰接，在主前探梁与主支撑纵梁之间连接有主前探梁俯仰驱动油缸；在所述副支撑纵梁最前端固设有副前探梁。

4.根据权利要求3所述的一种煤巷快速掘进系统，其特征在于：所述通风除尘装置包括除尘风机、抽吸软管及软管长度自适应支架，在软管长度自适应支架上沿掘进方向开设有滑槽，滑槽内设有滑块，滑块可在滑槽自由移动，在滑块上水平安装有第一辊销，在第一辊销正前方的软管长度自适应支架上水平安装有第二辊销，在第二辊销正下方的软管长度自适应支架上水平安装有第三辊销；在所述第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件的主支撑横梁上均固定吊装有软管长度自适应支架；所述抽吸软管的抽吸口位于掘进机上方，抽吸软管的排风口依次穿过第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件上的软管长度自适应支架与除尘风机的进风口相连通，除尘风机的出风口接入井下除尘器，除尘风机设置在锚杆台车后方的巷道内；在所述软管长度自适应支架上，所述抽吸软管依次绕过第二辊销、第一辊销及第三辊销，使抽吸软管在此处形成S形布管结构，抽吸软管通过S形布管结构拥有长度余量。

5.权利要求1所述的煤巷快速掘进系统的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：利用探放水装置在掘进工作面上完成打孔钻探作业；

步骤二：通过掘进机对掘进工作面进行截割作业，落煤由掘进机铲运部运输到刮板输送机上，同时启动通风除尘装置和锚杆台车，通过通风除尘装置对截割作业时产生的煤尘进行抽排清除，通过锚杆台车对第四超前支护组件后方的巷道顶板和侧帮进行锚固作业；

步骤三：当掘进机完成一个作业面的截割作业后，依次控制第一超前支护组件、第二超前支护组件、第三超前支护组件及第四超前支护组件向前迈步推移一个设定距离；

步骤四：当第四超前支护组件完成一个设定距离的向前迈步推移后，控制锚杆台车向前行驶一个设定距离；

步骤五：重复步骤一至步骤四，直到通风除尘装置的抽吸软管长度余量用完后，再将锚杆台车后方巷道内的除尘风机向前调整位置，使抽吸软管的长度余量恢复到初始状态；

步骤六：重复步骤一至步骤五，实现煤巷快速掘进。

Images