CN113027499B - 一种锚杆台车及其锚杆机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚杆台车的锚杆机构，包括锚杆单元，锚杆单元包括推进梁、旋转轴、钻孔组件、注浆组件和锚杆组件；推进梁可转动的设置在旋转轴，推进梁的后端用于与锚杆台车的臂架连接，且臂架能够驱动推进梁绕旋转轴的轴心定轴转动；旋转轴的前端设置有顶尖结构，顶尖结构位于锚杆单元的工作面的最前端，顶尖结构用于压紧定位于待施工锚杆孔的掌子面；钻孔组件的钻杆的轴心、注浆组件的注浆管的轴心和锚杆组件的锚杆的轴心均与旋转轴的轴心以平行且等间距的方式布置。该锚杆机构进行钻孔操作、注浆操作和插锚杆操作，均由锚杆机构设备本身来自动完成，并且减少了作业人员的参与，大大降低了作业安全风险，并提升了施工效率。

Description

一种锚杆台车及其锚杆机构

技术领域

本发明涉及建筑用机械技术领域，尤其涉及一种锚杆台车及其锚杆机构。

背景技术

锚杆支护是一种用于隧道、采场等地下空间施工的加固支护方式，通过打入围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，并形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩的共同作用达到维护巷道稳定的目的。现有的大部分锚杆台车现已实现钻锚注一体化，但其在施工过程中普遍需要人工手动操作寻孔，该种方式不仅寻孔时间长，而且作业人员的安全无法保证，因此，目前的锚杆机构在实际工作过程中，存在施工效率低和作业安全风险高的问题。

综上所述，如何解决锚杆机构在实际工作过程中存在施工效率低和作业安全风险高的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种锚杆台车及其锚杆机构，以解决锚杆机构在实际工作过程中存在施工效率低和作业安全风险高的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锚杆台车的锚杆机构，包括锚杆单元，所述锚杆单元包括推进梁、旋转轴、钻孔组件、注浆组件和锚杆组件；

所述推进梁可转动的设置在所述旋转轴，所述推进梁的后端用于与锚杆台车的臂架连接，且所述臂架能够驱动所述推进梁绕所述旋转轴的轴心定轴转动；

所述旋转轴的前端设置有顶尖结构，所述顶尖结构位于所述锚杆单元的工作面的最前端，所述顶尖结构用于压紧定位于待施工锚杆孔的掌子面；

所述钻孔组件、所述注浆组件和所述锚杆组件均设置于所述推进梁，所述钻孔组件的钻杆的轴心、所述注浆组件的注浆管的轴心和所述锚杆组件的锚杆的轴心均与所述旋转轴的轴心以平行且等间距的方式布置。

优选地，所述顶尖结构为设置于所述旋转轴的前端面的锯齿结构。

优选地，所述旋转轴能够沿其自身的轴向伸缩运动。

优选地，所述旋转轴包括前段转轴、后段转轴和第一直线伸缩杆，所述前段转轴、所述后段转轴和所述第一直线伸缩杆这三者以同轴布置的方式设置于所述推进梁；所述前段转轴以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述推进梁的前段，所述顶尖结构设置于所述前段转轴的前端；所述第一直线伸缩杆的一端连接于所述前段转轴的尾端，所述第一直线伸缩杆的另一端连接于所述后段转轴的前端；所述后段转轴以定轴转动设置于所述推进梁，且所述第一直线伸缩杆伸缩运动能够带动所述前段转轴轴向运动。

优选地，所述推进梁上还设置有第二直线伸缩杆，所述第二直线伸缩杆的一端与所述推进梁连接，所述第二直线伸缩杆的另一端与所述后段转轴的尾端可转动连接，所述第二直线伸缩杆的伸缩运动能够带动所述后段转轴的轴向运动。

优选地，所述推进梁设置有第一固定座和第二固定座，所述前段转轴以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述第一固定座，所述后段转轴以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述第二固定座。

优选地，所述第一直线伸缩杆和所述第二直线伸缩杆均为油缸推杆。

优选地，所述推进梁上还设置有用于扶钎所述注浆管和所述锚杆的扶钎器托盘。

优选地，所述推进梁的前端设置有减震块，所述减震块用于所述锚杆单元工作时与所述待施工锚杆孔的掌子面贴合。

相比于背景技术介绍内容，上述锚杆台车的锚杆机构，包括锚杆单元，锚杆单元包括推进梁、旋转轴、钻孔组件、注浆组件和锚杆组件；推进梁可转动的设置在旋转轴，推进梁的后端用于与锚杆台车的臂架连接，且臂架能够驱动推进梁绕旋转轴的轴心定轴转动；旋转轴的前端设置有顶尖结构，顶尖结构位于锚杆单元的工作面的最前端，顶尖结构用于压紧定位于待施工锚杆孔的掌子面；钻孔组件、注浆组件和锚杆组件均设置于推进梁，钻孔组件的钻杆的轴心、注浆组件的注浆管的轴心和锚杆组件的锚杆的轴心均与旋转轴的轴心以平行且等间距的方式布置。该锚杆机构，在实际应用过程中，通过旋转轴前端的顶尖机构压紧于待施工锚杆孔的掌子面上，通过锚杆台车上的臂架驱动推进梁绕旋转轴转动，以使钻孔组件的钻杆到达指定的钻孔位置，然后通过钻孔组件的凿岩机驱动钻杆执行钻孔操作；待钻孔完成后，凿岩机驱动钻杆退回，由于钻孔组件的钻杆的轴心、注浆组件的注浆管的轴心和锚杆组件的锚杆的轴心均与旋转轴的轴心以平行且等间距的方式布置，因此，通过控制臂架驱动推进梁绕旋转轴转动至指定角度，可以使注浆组件上的注浆管与钻孔位置正对，从而可以通过注浆组件的相关部件向钻孔位置进行注浆操作，又或者控制臂架驱动推进梁绕旋转轴转动至另一指定角度，使锚杆组件上的锚杆与钻孔位置正对，从而可以执行插锚杆的操作，具体应用过程中，可以根据工序需求，选择注浆操作和插锚杆操作的先后顺序，该锚杆机构进行钻孔操作、注浆操作和插锚杆操作，均由锚杆机构设备本身来完成，动作连贯且自动完成，而且仅需控制推进梁的转动角度即可精准找到钻孔位置，大大提升了施工效率，并且减少了作业人员的参与，大大降低了作业安全风险。

另外，本发明还提供了一种锚杆台车，包括锚杆机构，该锚杆机构为上述任一方案所描述的锚杆台车的锚杆机构，由于该锚杆机构具有上述技术效果，因此具有该锚杆机构的锚杆台车也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的锚杆单元的工作面的正视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的锚杆单元的轴侧结构示意图；

图3为本发明实施例提供的锚杆单元的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转轴的结构示意图。

上图1-图4中，

旋转轴1、顶尖结构1a、锚杆组件2、注浆组件3、钻孔组件4、减震块5、前段转轴6、钻杆7、注浆管8、扶钎器托盘9、液压管路固定支架10、凿岩机11、推进梁12、第二固定座13、后段转轴14、第三固定座15、第二直线伸缩杆16、第一固定座17、第一直线伸缩杆18、固定端盖19、第四固定座20。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种锚杆台车及其锚杆机构，以解决锚杆机构在实际工作过程中存在施工效率低和作业安全风险高的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种锚杆台车的锚杆机构，包括锚杆单元，锚杆单元包括推进梁12、旋转轴1、钻孔组件4、注浆组件3和锚杆组件2；推进梁12可转动的设置在旋转轴1，推进梁12的后端用于与锚杆台车的臂架连接，且臂架能够驱动推进梁12绕旋转轴1的轴心定轴转动；旋转轴1的前端设置有顶尖结构1a，顶尖结构1a位于锚杆单元的工作面的最前端，顶尖结构1a用于压紧定位于待施工锚杆孔的掌子面；钻孔组件4、注浆组件3和锚杆组件2均设置于推进梁12，钻孔组件4的钻杆7的轴心、注浆组件3的注浆管8的轴心和锚杆组件2的锚杆的轴心均与旋转轴1的轴心以平行且等间距的方式布置。

该锚杆机构，在实际应用过程中，通过旋转轴前端的顶尖机构压紧于待施工锚杆孔的掌子面上，通过锚杆台车上的臂架驱动推进梁绕旋转轴转动，以使钻孔组件的钻杆到达指定的钻孔位置，然后通过钻孔组件的凿岩机驱动钻杆执行钻孔操作；待钻孔完成后，凿岩机驱动钻杆退回，由于钻孔组件的钻杆的轴心、注浆组件的注浆管的轴心和锚杆组件的锚杆的轴心均与旋转轴的轴心以平行且等间距的方式布置，因此，通过控制臂架驱动推进梁绕旋转轴转动至指定角度，可以使注浆组件上的注浆管与钻孔位置正对，从而可以通过注浆组件的相关部件向钻孔位置进行注浆操作，又或者控制臂架驱动推进梁绕旋转轴转动至另一指定角度，使锚杆组件上的锚杆与钻孔位置正对，从而可以执行插锚杆的操作，具体应用过程中，可以根据工序需求，选择注浆操作和插锚杆操作的先后顺序，该锚杆机构进行钻孔操作、注浆操作和插锚杆操作，均由锚杆机构设备本身来完成，动作连贯且自动完成，而且仅需控制推进梁的转动角度即可精准找到钻孔位置，大大提升了施工效率，并且减少了作业人员的参与，大大降低了作业安全风险。

这里需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，钻孔组件4一般包括凿岩机11和设置在凿岩机11上的钻杆7，凿岩机11能够带动钻杆7转动和轴向伸缩运动；注浆组件3包括注浆管8和用于驱动注浆管伸出和退回的第一推动机构；锚杆组件2包括锚杆库和用于推动锚杆库上装载的锚杆进入锚杆孔位的第二推动机构，其中第一推动机构和第二推动机构可以是独立的两个部件，也可以是同一个部件，实际应用过程中，可以根据实际需求进行选择布置，由于这部分属于现有技术，在此不再一一赘述。

在一些具体的实施方案中，上述顶尖结构1a具体可以为设置于旋转轴1的前端面的锯齿结构。通过将顶尖结构设计成锯齿结构，通过设计成锯齿结构，能够增加顶尖结构与掌子面的摩擦力，能使整个旋转轴定位于需要的工作面。当然可以理解的是，采用锯齿结构的顶尖结构，仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用本领域技术人员常用的其他定位结构形式，比如圆锥形尖端的结构形式等。

在一些更具体的实施方案中，上述旋转轴1能够沿其自身的轴向伸缩运动。通过将旋转轴设计成能够沿其自身轴向伸缩运动的结构形式，使得旋转轴的前端的顶尖结构能够适应凹凸不平的掌子面，从而使得旋转轴在不同的掌子面上定位位置更加稳定。

进一步的实施方案中，上述旋转轴可伸缩运动的具体结构形式，可以将旋转轴1设计成包括前段转轴6、后段转轴14和第一直线伸缩杆18，前段转轴6、后段转轴14和第一直线伸缩杆18这三者以同轴布置的方式设置于推进梁12；前段转轴6以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于推进梁12的前段，顶尖结构1a设置于前段转轴6的前端；第一直线伸缩杆18的一端连接于前段转轴6的尾端，第一直线伸缩杆18的另一端连接于后段转轴14的前端；后段转轴14以定轴转动设置于推进梁12，且第一直线伸缩杆18伸缩运动能够带动前段转轴6轴向运动。这样通过第一直线伸缩杆18的伸缩运动，即可控制前段转轴带动其前端的顶尖结构运动，伸缩控制十分方便，其中该第一直线伸缩杆的具体结构可以采用油缸推杆的结构形式，也可以采用本领域技术人员常用的其他直线伸缩机构，在此不做更具体的限定。

在一些更具体的实施方案中，为了扩大旋转轴的轴向伸缩范围，上述推进梁12上还设置有第二直线伸缩杆16，第二直线伸缩杆16的一端与推进梁12连接，第二直线伸缩杆16的另一端与后段转轴14的尾端可转动连接，第二直线伸缩杆16的伸缩运动能够带动后段转轴14的轴向运动。通过布置第二直线伸缩杆，大大扩大了旋转轴整体的伸缩长度，并且在非使用状态下，还可以通过第二直线伸缩杆缩回，使得顶尖结构进入锚杆单元的工作面以内，从而能够对顶尖结构起到一定的保护作用。

进一步的实施方案中，上述推进梁12可以设置有第一固定座17和第二固定座13，其中前段转轴6以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于第一固定座17，后段转轴14以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于第二固定座13。其中第二固定座13临近第一直线伸缩杆18布置。

需要说明的是，后段转轴14可以由多段组成，相邻两段之间可以通过固定端盖19连接。当采用多段组成的后段转轴时，推进梁12上还可以设置有第三固定座15，该第二直线伸缩杆通过第三固定座15与后段转轴14可转动连接，为了保证多段组成的后段转轴的可转动且可滑动性，在推进梁12上还可以设置第四固定座20。

此外需要说明的是，前述第一直线伸缩杆18和第二直线伸缩杆16具体可以选择为油缸推杆，也可以采用本领域技术人员常用的其他直线伸缩杆的结构形式，在此不做更具体的限定。当采用油缸推杆的结构形式时，为了保证整体油路的整洁性，一般来说，推进梁上还会布置有液压管路固定支架10。

在一些具体的实施方案中，上述推进梁12上还可以设置有用于扶钎注浆管8和锚杆的扶钎器托盘9，从能够保证注浆组件执行注浆操作的准确性和稳定性，同理锚杆组件执行锚杆操作时，能够保证锚杆位置的精准性。

在一些更具体的实施方案中，上述推进梁12的前端还可以设置有减震块5，减震块5用于锚杆单元工作时与待施工锚杆孔的掌子面贴合。该减震块5位于推进梁的前端，也即位于锚杆单元的工作面，在钻杆执行钻孔操作时，减震块能够对掌子面进行贴合加固，从而能够提升钻孔操作时的稳定性。

为了本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合较优选地技术方案的具体的操作过程进行简要说明：

在锚杆单元的施工过程中，首先将旋转轴的顶尖结构在第一直线伸缩杆的推动下与掌子面接触，根据掌子面的凹凸情况再对顶尖结构进行伸缩紧固，从而顶尖结构与掌子面的接触点构成了旋转中心；顶尖结构与掌子面固定后，钻孔组件的钻杆旋转到指定位置进行钻孔，钻孔完成后钻杆在凿岩机的带动下回到初始位置；根据锚杆的类型不同，此处的工作单元的操作顺序会有不同：该锚杆机构可同时实现先锚后注(中空锚杆)及先注后锚(砂浆锚杆)的施工需求，以安装砂浆锚杆为例，注浆组件旋转到设定的角度后自动对准凿岩孔进行注浆；根据砂浆锚杆的施工工艺，最后一步是对锚杆进行安装，锚杆组件以旋转轴为中心，旋转设定的角度后自动对准安装孔进行锚杆安装；最后在第一直线伸缩杆的作用下收回旋转轴，顶尖结构脱离固定面，完成整个锚杆的施工。

另外，本发明还提供了一种锚杆台车，包括锚杆机构，该锚杆机构为上述任一方案所描述的锚杆台车的锚杆机构，由于该锚杆机构具有上述技术效果，因此具有该锚杆机构的锚杆台车也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的锚杆台车及其锚杆机构进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“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，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种锚杆台车的锚杆机构，包括锚杆单元，其特征在于，所述锚杆单元包括推进梁(12)、旋转轴(1)、钻孔组件(4)、注浆组件(3)和锚杆组件(2)；

所述推进梁(12)可转动的设置在所述旋转轴(1)，所述推进梁(12)的后端用于与锚杆台车的臂架连接，且所述臂架能够驱动所述推进梁(12)绕所述旋转轴(1)的轴心定轴转动；

所述旋转轴(1)的前端设置有顶尖结构(1a)，所述顶尖结构(1a)位于所述锚杆单元的工作面的最前端，所述顶尖结构(1a)用于压紧定位于待施工锚杆孔的掌子面；

所述钻孔组件(4)、所述注浆组件(3)和所述锚杆组件(2)均设置于所述推进梁(12)，所述钻孔组件(4)的钻杆(7)的轴心、所述注浆组件(3)的注浆管(8)的轴心和所述锚杆组件(2)的锚杆的轴心均与所述旋转轴(1)的轴心以平行且等间距的方式布置。

2.如权利要求1所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述顶尖结构(1a)为设置于所述旋转轴(1)的前端面的锯齿结构。

3.如权利要求1所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述旋转轴(1)能够沿其自身的轴向伸缩运动。

4.如权利要求3所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述旋转轴(1)包括前段转轴(6)、后段转轴(14)和第一直线伸缩杆(18)，所述前段转轴(6)、所述后段转轴(14)和所述第一直线伸缩杆(18)这三者以同轴布置的方式设置于所述推进梁(12)；所述前段转轴(6)以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述推进梁(12)的前段，所述顶尖结构(1a)设置于所述前段转轴(6)的前端；所述第一直线伸缩杆(18)的一端连接于所述前段转轴(6)的尾端，所述第一直线伸缩杆(18)的另一端连接于所述后段转轴(14)的前端；所述后段转轴(14)以定轴转动设置于所述推进梁(12)，且所述第一直线伸缩杆(18)伸缩运动能够带动所述前段转轴(6)轴向运动。

5.如权利要求4所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述推进梁(12)上还设置有第二直线伸缩杆(16)，所述第二直线伸缩杆(16)的一端与所述推进梁(12)连接，所述第二直线伸缩杆(16)的另一端与所述后段转轴(14)的尾端可转动连接，所述第二直线伸缩杆(16)的伸缩运动能够带动所述后段转轴(14)的轴向运动。

6.如权利要求5所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述推进梁(12)设置有第一固定座(17)和第二固定座(13)，所述前段转轴(6)以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述第一固定座(17)，所述后段转轴(14)以定轴转动且轴向可滑动的方式设置于所述第二固定座(13)。

7.如权利要求5所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述第一直线伸缩杆(18)和所述第二直线伸缩杆(16)均为油缸推杆。

8.如权利要求1所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述推进梁(12)上还设置有用于扶钎所述注浆管(8)和所述锚杆的扶钎器托盘(9)。

9.如权利要求1-8中任一项所述的锚杆台车的锚杆机构，其特征在于，所述推进梁(12)的前端设置有减震块(5)，所述减震块(5)用于所述锚杆单元工作时与所述待施工锚杆孔的掌子面贴合。

10.一种锚杆台车，包括锚杆机构，其特征在于，所述锚杆机构为如权利要求1-9中任一项所述的锚杆台车的锚杆机构。

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