CN112096405B - 掘锚一体机及超前探钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掘锚一体机超前探钻孔装置、掘锚一体机及超前探钻孔方法，属于煤矿井下巷道钻探的技术领域，掘锚一体机超前探钻孔装置设置在掘锚一体机的截割臂上，包括钻孔钻机、第一摆动机构和第二摆动机构；钻孔钻机具有掘进迎头的超前钻孔功能，安装在第一摆动机构上；第一摆动机构带动钻孔钻机摆动以调整钻孔钻机的俯仰角；第二摆动机构连接第一摆动机构和截割臂，带动第一摆动机构在截割臂上前后摆动。本发明实现了煤矿井下探水钻机在有限空间内的摆动、钻孔、姿态调整等功能，集成到掘锚一体机上，实现了掘锚一体机截割作业、钻探作业、锚护作业协同控制。

Description

掘锚一体机及超前探钻孔方法

技术领域

本发明属于煤矿井下巷道钻探的技术领域，具体公开了一种掘锚一体机超前探钻孔装置、掘锚一体机及超前探钻孔方法。

背景技术

“有疑必探、先探后掘”是井工类煤矿巷道掘进的基本安全要求。然而，在掘进工作面超前钻探方面，目前我国多数矿井钻探设备与掘锚一体机相分离，需要依靠人工搬运，将前探钻机移动到迎头进行钻孔作业；这种作业方式工人劳动强度大，工序繁琐，辅助作业时间长，也影响掘进工作面的掘进速度和效率。

发明内容

本发明是针对现有技术掘锚一体机与前探钻机分离作业，受空间限制，掘进迎头前探钻机施工工序复杂，占用人员多、辅助作业时间长的技术问题，提供了掘锚一体机超前探钻孔装置及掘锚一体机，整个超前探钻孔装置集成于掘锚一体的截割臂上，随截割臂上下摆动；采用液压油为动力，掘锚一体机泵站为动力源；同时提供一种超前探钻孔方法，将掘锚一体机除尘系统由传统机载式湿式除尘系统改为泡沫除尘方式，既为超前探钻孔装置的作业预留空间，减少掘进工作面的耗水量，又提高了工作面的净化效果。本发明创造性将掘锚一体化技术与钻探技术结合，扩大了掘锚一体机的技术集成度，提高了掘锚一体机的适应性。

为实现上述目的，本发明提供一种掘锚一体机超前探钻孔装置，设置在掘锚一体机的截割臂上，包括钻孔钻机、第一摆动机构和第二摆动机构；钻孔钻机具有掘进迎头的超前钻孔功能，安装在第一摆动机构上；第一摆动机构带动钻孔钻机摆动以调整钻孔钻机的俯仰角；第二摆动机构连接第一摆动机构和截割臂，带动第一摆动机构在截割臂上前后摆动。

进一步地，第一摆动机构包括中间架和摆动油缸I；中间架包括底板以及相对设置在底板上的两组侧板；钻孔钻机的两侧分别与中间架的两组侧板铰接；摆动油缸I位于钻孔钻机的两侧，两端分别与钻孔钻机和中间架铰接，带动钻孔钻机以钻孔钻机和侧板的铰点为摆动中心进行摆动。

进一步地，第二摆动机构位于中间架的两侧，包括由前向后依次设置的前连杆、后连杆和摆动油缸II；前连杆的顶端与中间架铰接，底端与截割臂铰接；后连杆的顶端与中间架铰接，底端与截割臂铰接；摆动油缸II的两端分别与后连杆和截割臂铰接。

进一步地，中间架的两组侧板上均设置有站人平台。

进一步地，站人平台包括底板、固定在底板上的侧挡板和前挡板；中间架的侧板与站人平台的侧挡板铰接；两组站人平台向内翻折围合在钻孔钻机的上方。

进一步地，中间架的侧板包括内层侧板、外层侧板以及连接内层侧板和外层侧板的铰接座I；内层侧板与底板固定连接，设置连接耳板，钻孔钻机的两侧设置有方形连接块，方形连接块的转轴与连接耳板上的转孔配合；外层侧板与站人平台的侧挡板铰接；前连杆和后连杆的顶端通过铰轴与铰接座I连接，底端通过铰轴与固定在截割臂上的铰接座II连接。

进一步地，后连杆上固定有铰接座III，摆动油缸II的两端分别通过铰轴与铰接座II和铰接座III连接。

进一步地，钻孔钻机的两侧固定有铰接座IV，中间架的底板上固定有铰接座V，摆动油缸I的两端分别通过铰轴与铰接座IV和铰接座V连接；铰接座V、铰接座IV以及方形连接块由前向后依次设置。

本发明还提供一种掘锚一体机，截割臂上设置有上述掘锚一体机超前探钻孔装置，钻孔钻机、第一摆动机构和第二摆动机构均由掘锚一体机的泵站提供动力。

本发明还提供一种超前探钻孔方法，由上述掘锚一体机实施，采用泡沫除尘，包括下述步骤：

S1，掘锚一体机完成割煤、落煤、装煤和部分锚杆支护工序，掘锚后配套完成运煤和剩余锚杆支护工序，根据快速掘进的总体工艺设计，掘锚一体机进行截割工序和锚护工序，掘锚一体机超前探钻孔装置处于后置位置，截割臂举升至准备掏槽位置，相继完成掏槽、下切、拉低、行走、锚护整个作业循环；

S2，掘锚一体机进行钻探作业，截割臂降至最低位置，关闭掘锚一体机的行走功能，开启钻探功能，掘锚一体机超前探钻孔装置处于前置位置，通过第一摆动机构、第二摆动机构和截割臂举升机构调整钻孔钻机的位置和姿态，实施钻探作业。

本发明提供的掘锚一体机超前探钻孔装置一般安装于掘锚一体机的整机系统中，并且掘锚一体机的除尘方式采用泡沫除尘，由此将掘锚一体化技术与钻孔超前探水技术相结合，产生一种新型的超前探钻孔方法，具有如下的有益效果：

1.本发明实现了煤矿井下探水钻机在有限空间内的摆动、钻孔、姿态调整等功能，集成到掘锚一体机上，实现了掘锚一体机截割作业、钻探作业、锚护作业协同控制；

2.本发明将首次扩大掘锚一体机的应用领域，从“掘、支、锚”扩展到“掘、支、锚、探”，提高了掘锚一体机的技术集成度；

3.本发明实现了将泡沫除尘功能与前探功能的高度集成化，有效净化了井下掘进工作面的环境，避免了传统湿式除尘因耗水量大而引起的掘进设备沉陷问题，提高了工作效率，扩大了掘锚一体机的适应性；

4.本发明降低了工人的劳动强度，提高了作业的效率，减少了井下作业人数，满足了巷道高效快速掘进的需求。

附图说明

图1为掘锚一体机超前探钻孔装置处于钻探工作状态的示意图；

图2为掘锚一体机超前探钻孔装置处于升起状态的示意图；

图3为掘锚一体机超前探钻孔装置处于截割工作状态的示意图；

图4为掘锚一体机超前探钻孔装置中钻孔钻机摆动状态的示意图；

图5为掘锚一体机截割作业状态示意图；

图6为掘锚一体机超前探作业状态示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-钻孔钻机；1.1-方形连接块；1.2-铰接座IV；2.1-中间架；2.11-内层侧板；2.12-外层侧板；2.13-铰接座I；2.2-摆动油缸I；2.3-连接耳板；2.4-铰接座V；3.1-前连杆；3.2-后连杆；3.3-摆动油缸II；3.4-铰接座II；3.5-铰接座III；4-站人平台；100-掘锚一体机超前探钻孔装置；200-截割臂。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供一种掘锚一体机超前探钻孔装置100，设置在掘锚一体机的截割臂200上，包括钻孔钻机1、第一摆动机构和第二摆动机构；钻孔钻机1具有掘进迎头的超前钻孔功能，安装在第一摆动机构上；第一摆动机构带动钻孔钻机1摆动以调整钻孔钻机1的俯仰角；第二摆动机构连接第一摆动机构和截割臂200，带动第一摆动机构在截割臂200上前后摆动，第二摆动机构向前摆动（掘进迎头方向）时，钻孔钻机1前置，处于钻探工作状态；第二摆动机构向后摆动时，钻孔钻机1后置，处于截割工作状态，该掘锚一体机超前探钻孔装置100整体结构紧凑、布置合理，能够满足现有的空间条件。

进一步地，第一摆动机构包括中间架2.1和摆动油缸I2.2；中间架2.1包括底板以及相对设置在底板上的两组侧板；钻孔钻机1的两侧分别与中间架2.1的两组侧板铰接；摆动油缸I2.2位于钻孔钻机1的两侧，两端分别与钻孔钻机1和中间架2.1铰接，通过摆动油缸I2.2伸缩带动钻孔钻机1以钻孔钻机1和侧板的铰点为摆动中心进行摆动，实现钻孔钻机1俯仰角的调整。

进一步地，第二摆动机构位于中间架2.1的两侧，包括由前向后依次设置的前连杆3.1、后连杆3.2和摆动油缸II3.3；前连杆3.1的顶端与中间架2.1铰接，底端与截割臂200铰接；后连杆3.2的顶端与中间架2.1铰接，底端与截割臂200铰接；摆动油缸II3.3的两端分别与后连杆3.2和截割臂200铰接。在摆动油缸II3.3的作用下，实现钻孔钻机1和第一摆动机构的升降，两套摆动油缸II3.3同步运动。

进一步地，中间架2.1的两组侧板上均设置有站人平台4。

进一步地，站人平台4包括底板、固定在底板上的侧挡板和前挡板；中间架2.1的侧板与站人平台4的侧挡板铰接；两组站人平台4向内翻折围合在钻孔钻机1的上方。站人平台4有两个工作状态：在钻探工作状态时，站人平台4向外展开，为操作人员（辅助钻杆正常接续）提供工作空间；在截割工作状态时，站人平台4向内翻折，为钻孔钻机1提供安全防护，防止溅落煤块的破坏。

进一步地，中间架2.1的侧板包括内层侧板2.11、外层侧板2.12以及连接内层侧板2.11和外层侧板2.12的铰接座I2.13；内层侧板2.11与底板固定连接，设置连接耳板2.3，钻孔钻机1的两侧设置有方形连接块1.1，方形连接块1.1的转轴与连接耳板2.3上的转孔配合；外层侧板2.12与站人平台4的侧挡板铰接；前连杆3.1和后连杆3.2的顶端通过铰轴与铰接座I2.13连接，底端通过铰轴与固定在截割臂200上的铰接座II3.4连接。

进一步地，后连杆3.2上固定有铰接座III3.5，摆动油缸II3.3的两端分别通过铰轴与铰接座II3.4和铰接座III3.5连接。

进一步地，钻孔钻机1的两侧固定有铰接座IV1.2，中间架2.1的底板上固定有铰接座V2.4，摆动油缸I2.2的两端分别通过铰轴与铰接座IV1.2和铰接座V2.4连接；铰接座V2.4、铰接座IV1.2以及方形连接块1.1由前向后依次设置。

本实施例还提供一种掘锚一体机，截割臂上设置有上述掘锚一体机超前探钻孔装置100，钻孔钻机1、第一摆动机构和第二摆动机构均由掘锚一体机的泵站提供动力。

本实施例还提供一种超前探钻孔方法，由上述掘锚一体机实施，采用泡沫除尘，包括下述步骤：

S1，掘锚一体机完成割煤、落煤、装煤和部分锚杆支护工序，掘锚后配套（如运锚机、弯曲皮带机、迈步式自移机尾等）完成运煤和剩余锚杆支护工序，根据快速掘进的总体工艺设计，掘锚一体机进行截割工序和锚护工序，如图5所示，H为巷道高度，掘锚一体机超前探钻孔装置100处于后置位置，站人平台4内翻折，截割臂200举升至准备掏槽位置，相继完成掏槽、下切、拉低、行走、锚护整个作业循环；

S2，掘锚一体机进行钻探作业，如图6所示，截割臂200降至最低位置，关闭掘锚一体机的行走功能，开启钻探功能，掘锚一体机超前探钻孔装置100处于前置位置，通过第一摆动机构、第二摆动机构和截割臂举升机构调整钻孔钻机1位置和姿态，实施钻探作业；根据钻孔位置和钻孔角度的需要，调整钻孔钻机1的摆动角度，H1为水平钻探高度，此时，钻孔钻机1的仰角为b°；H2为最大钻探高度，此时，钻孔钻机1的仰角为(a+b)°，满足不同地质条件的煤巷对探钻孔方位角及钻孔位置的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种掘锚一体机，其特征在于，截割臂上设置有掘锚一体机超前探钻孔装置，掘锚一体机超前探钻孔装置包括钻孔钻机、第一摆动机构和第二摆动机构；

所述钻孔钻机具有掘进迎头的超前钻孔功能，安装在第一摆动机构上；

所述第一摆动机构带动钻孔钻机摆动以调整钻孔钻机的俯仰角；

所述第二摆动机构连接第一摆动机构和截割臂，带动第一摆动机构在截割臂上前后摆动；第二摆动机构向前摆动时，钻孔钻机前置，处于钻探工作状态；第二摆动机构向后摆动时，钻孔钻机后置，处于截割工作状态；

钻孔钻机、第一摆动机构和第二摆动机构均由掘锚一体机的泵站提供动力；

所述第一摆动机构包括中间架和摆动油缸I；

所述中间架包括底板以及相对设置在底板上的两组侧板；

所述钻孔钻机的两侧分别与中间架的两组侧板铰接；

所述摆动油缸I位于钻孔钻机的两侧，两端分别与钻孔钻机和中间架铰接，带动钻孔钻机以钻孔钻机和侧板的铰点为摆动中心进行摆动；

第二摆动机构位于中间架的两侧，包括由前向后依次设置的前连杆、后连杆和摆动油缸II；

所述前连杆的顶端与中间架铰接，底端与截割臂铰接；

所述后连杆的顶端与中间架铰接，底端与截割臂铰接；

所述摆动油缸II的两端分别与后连杆和截割臂铰接。

2.根据权利要求1所述的掘锚一体机，其特征在于，中间架的两组侧板上均设置有站人平台。

3.根据权利要求2所述的掘锚一体机，其特征在于，所述站人平台包括底板、固定在底板上的侧挡板和前挡板；

所述中间架的侧板与站人平台的侧挡板铰接；

两组站人平台向内翻折围合在钻孔钻机的上方。

4.根据权利要求3所述的掘锚一体机，其特征在于，所述中间架的侧板包括内层侧板、外层侧板以及连接内层侧板和外层侧板的铰接座I；

所述内层侧板与底板固定连接，设置连接耳板，钻孔钻机的两侧设置有方形连接块，方形连接块的转轴与连接耳板上的转孔配合；

所述外层侧板与站人平台的侧挡板铰接；

前连杆和后连杆的顶端通过铰轴与铰接座I连接，底端通过铰轴与固定在截割臂上的铰接座II连接。

5.根据权利要求4所述的掘锚一体机，其特征在于，所述后连杆上固定有铰接座III，摆动油缸II的两端分别通过铰轴与铰接座II和铰接座III连接。

6.根据权利要求5所述的掘锚一体机，其特征在于，钻孔钻机的两侧固定有铰接座IV，中间架的底板上固定有铰接座V，摆动油缸I的两端分别通过铰轴与铰接座IV和铰接座V连接；

铰接座V、铰接座IV以及方形连接块由前向后依次设置。

7.一种超前探钻孔方法，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的掘锚一体机实施，采用泡沫除尘，包括下述步骤：

S1，掘锚一体机完成割煤、落煤、装煤和部分锚杆支护工序，掘锚后配套完成运煤和剩余锚杆支护工序，根据快速掘进的总体工艺设计，掘锚一体机进行截割工序和锚护工序，掘锚一体机超前探钻孔装置处于后置位置，截割臂举升至准备掏槽位置，相继完成掏槽、下切、拉低、行走、锚护整个作业循环；

S2，掘锚一体机进行钻探作业，截割臂降至最低位置，关闭掘锚一体机的行走功能，开启钻探功能，掘锚一体机超前探钻孔装置处于前置位置，通过第一摆动机构、第二摆动机构和截割臂举升机构调整钻孔钻机的位置和姿态，实施钻探作业。

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