CN113417654A - 一种空地一体巷道快速掘进系统及其使用方法 - Google Patents

一种空地一体巷道快速掘进系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空地一体巷道快速掘进系统，包括锚护装置和掘进装置；锚护装置包括单轨吊装置、第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆装置；单轨吊装置与位于巷道上方的轨道前后滑动连接；第一喷浆机活动安装在单轨吊装置的后端，第二喷浆机和锚杆装置活动安装在单轨吊装置的前端；单轨吊装置上设有控制中心，控制中心控制单轨吊装置的移动、第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆装置相应的动作；掘进装置位于锚护装置的下方，包括皮带机、装载机和掘进机；皮带机和装载机从后至前依次连接，掘进机位于装载机的前侧。本一种空地一体巷道快速掘进系统，结构简单，实现锚护装置与掘进装置相互结合、同时作业，满足不同的工种作业需求，极大提高巷道掘进效率。

Description

一种空地一体巷道快速掘进系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及矿山技术领域，具体涉及一种空地一体巷道快速掘进系统及其使用方法。
背景技术
中国是世界最大的能源消费国，占全球消费量的23.2％和全球净增长的33.6％；煤炭资源在未来很长一段时期内作为我国主体能源具有无法替代的地位。随着我国对煤炭能源需求的不断增加，因岩巷掘进困难而导致采掘比例失调成为制约我国煤矿开采的主要原因。
目前，我国煤矿井下巷道施工，支护普遍采用锚杆支护，在进行锚杆支护之前，必须进行临时支护，主要采用的施工工艺为掘进机在工作面掘进一段距离后，掘进机需要退出，然后作业人员必须进入空顶区架设临时支架，架设完毕临时支架，锚杆机进入需要锚护的工作面进行锚护作业。并且施工人员无法直接对3m以上的大型巷道顶板进行打锚杆、喷浆等高空锚护作业，现有的作业方式一般是先搭设简易脚手架再站在脚手架顶部进行高空作业，这种方式存在一定的问题，比如由于需要搭建工作平台进行高空作业，导致工作难度较大，工作效率低，而且现有的临时支护多为前探梁沿巷道方向悬挂在顶板已支护锚杆上并延伸至空顶区，对巷道顶板也起不到护顶的作用，支护效果不够，安全性不高。
发明内容
本发明提供一种空地一体巷道快速掘进系统，结构简单，实现锚护装置与掘进装置相互结合、同时作业，满足不同的工种作业需求，极大提高巷道掘进效率。
为实现上述目的，本一种空地一体巷道快速掘进系统，包括锚护装置和掘进装置；
所述锚护装置包括单轨吊装置、第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆装置；
所述单轨吊装置与位于巷道上方的轨道前后滑动连接；
所述第一喷浆机活动安装在单轨吊装置的后端，第二喷浆机和锚杆装置活动安装在单轨吊装置的前端；
单轨吊装置上设有控制中心，控制中心控制单轨吊装置的移动、第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆装置相应的动作；
所述掘进装置位于锚护装置的下方，包括皮带机、装载机和掘进机；皮带机和装载机从后至前依次连接，掘进机位于装载机的前侧。
进一步的，所述单轨吊装置包括从后至前依次拆装连接的支撑架、牵引组件和承载梁；
相应的支撑架通过第一承载车、牵引组件提供牵引力、承载梁通过第二承载车滑动安装在轨道上。
进一步的，所述锚杆装置包括三维组件和锚杆钻机；
所述三维组件包括旋转平台、回转油缸、第二油缸和第三油缸；
所述旋转平台安装在承载梁上并通过回转油缸驱动转动；
第二油缸和第三油缸的前后布置，且其一端转动安装在锚杆钻机上、另一端转动安装在旋转平台上。
进一步的，所述第二喷浆机安装在支撑平台上，支撑平台的一端转动安装在承载梁上、中部与承载梁之间通过转动安装的第一油缸相互连接。
进一步的，所述掘进机包括带动机架移动的履带组件、安装在机架上的支护组件和掘进开采用的盘型滚刀；
支护组件上下移动设置并在掘进机工作时上升用于临时支护，机架上设有为盘型滚刀提供动力的驱动组件。
进一步的，所述控制中心上设有无线遥控装置，人工远程操控无线遥控装置，控制中心接收无线遥控信号后控制单轨吊装置的移动、第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆装置相应的动作。
一种空地一体巷道快速掘进系统的使用方法，具体包括以下步骤：
S1，巷道建设过程中掘进机进行掘进，掘进机上的支护组件向上伸长、支撑在巷道的顶端，起到良好的临时支护作用，掘进机向前进行掘进开采，破碎后产生的岩石依次通过装载机和皮带机运出巷道，完成掘进的动作；
S2，初始状态时，单轨吊装置位于掘进机的后面上方，并且单轨吊装置上的锚杆装置和第二喷浆机处于未伸出状态；
当掘进机完成一个工作面的铣削掘进后，并继续掘进下一个断面时，控制中心控制单轨吊装置在轨道上移动至合适位置，单轨吊装置前端的旋转平台通过回转油缸进行回转调整，并且第二油缸和第三油缸相互配合带动旋转平台上的锚杆钻机倾斜角度调整，使得锚杆钻机对范围巷道内任何位置进行锚杆钻孔，并且第二喷浆机通过支撑平台在单轨吊装置上倾斜角度调整并进行喷浆处理，完成对掘进巷道的锚护作业，满足不同的工种作业需求；
S3，锚护作业完成后，控制中心控制锚杆装置、第二喷浆机缩回至初始状态，单轨吊装置和掘进机同时前进，掘进机前进并通过盘型滚刀继续掘进，锚杆装置和第二喷浆机对掘进的新断面再次进行锚护工作，依次循环。
与现有技术相比，本一种空地一体巷道快速掘进系统由于掘进装置位于锚护装置的下方，通过掘进机进行铣削掘进并将岩石在皮带机、装载机上运出，并利用单轨吊装置在轨道上移动并且第一喷浆机、第二喷浆机和锚杆钻机相应动作，因此不仅实现掘进工作和锚护工作的同时进行，极大提高巷道掘进效率，而且多角度调节的第一喷浆机、第二喷浆机以及范围巷道内三维空间各个位置调整的锚杆钻机，具有高度的灵活性，满足锚杆平行作业以及不同工种同时作业，显著提高职业安全并降低工作强度；
由于在掘进机上设有支护组件，因此起到良好的临时支护作用，使得掘进的工作更加顺利，避免传统需要临时搭建支护平台的方式造成效率低、安全性差的情况，另外锚杆钻机与第一喷浆机、第二喷浆机连接在单轨吊装置上，可以随着单轨吊装置在巷道内进行前后移动去完成巷道锚护作业，同时可通过控制中心控制单轨吊装置的移动以及锚杆钻机和喷浆机的工作，避免工作人员现场操作。
附图说明
图1是本发明的整体主视图；
图2是本发明的单轨吊装置主视图；
图3是本发明的第二喷浆机和锚杆钻机主视图；
图4是本发明的掘进机主视图；
图中：1、第一喷浆机，2、单轨吊装置，21、支撑架，22、控制中心，23、第一承载车，24、牵引组件，25、承载梁，26、第二承载车，3、轨道，4、第二喷浆机，41、支撑平台，42、第一油缸，5、锚杆装置，51、锚杆钻机，52、第二油缸，53、第三油缸，54、回转油缸，55、旋转平台，6、皮带机，7、装载机，8、掘进机，81、机架，82、履带组件，83、支护组件，84、驱动组件，85、盘型滚刀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本一种空地一体巷道快速掘进系统，包括锚护装置和掘进装置；
所述锚护装置包括单轨吊装置2、第一喷浆机1、第二喷浆机4和锚杆装置5；
所述单轨吊装置2与位于巷道上方的轨道3前后滑动连接；
所述第一喷浆机1活动安装在单轨吊装置2的后端，第二喷浆机4和锚杆装置5活动安装在单轨吊装置2的前端；
单轨吊装置2上设有控制中心22，控制中心22控制单轨吊装置2的移动、第一喷浆机1、第二喷浆机4和锚杆装置5相应的动作；
所述掘进装置位于锚护装置的下方，包括皮带机6、装载机7和掘进机8；皮带机6和装载机7从后至前依次连接，掘进机8位于装载机7的前侧；
进一步的，所述单轨吊装置2包括从后至前依次拆装连接的支撑架21、牵引组件24和承载梁25；
相应的支撑架21通过第一承载车23、牵引组件24提供牵引力、承载梁25通过第二承载车26滑动安装在轨道3上；
优选的，支撑架21、牵引组件24和承载梁25相互之间均通过定位销插装固定；
承载梁25通过10.9级高强度螺栓与承载车相连接，并通过钢丝串联与扭满力矩梁两种方式防松，保障与承载梁25连接的第二喷浆机4、锚杆装置5正常工作；
如图3所示，进一步的，所述锚杆装置5包括三维组件和锚杆钻机51；
所述三维组件包括旋转平台55、回转油缸54、第二油缸52和第三油缸53；
所述旋转平台55安装在承载梁25上并通过回转油缸54驱动转动；
第二油缸52和第三油缸53的前后布置，且其一端转动安装在锚杆钻机51上、另一端转动安装在旋转平台55上；
进一步的，所述第二喷浆机4安装在支撑平台41上，支撑平台41的一端转动安装在承载梁25上、中部与承载梁25之间通过转动安装的第一油缸42相互连接；
同样的，第一喷浆机1也如第二喷浆机4的安装结构一样、安装在支撑架21上。
如图4所示，进一步的，所述掘进机8包括带动机架81移动的履带组件82、安装在机架81上的支护组件83和掘进开采用的盘型滚刀85；
支护组件83上下移动设置并在掘进机8工作时上升用于临时支护，机架81上设有为盘型滚刀85提供动力的驱动组件84。
进一步的，所述控制中心22上设有无线遥控装置，人工远程操控无线遥控装置，控制中心22接收无线遥控信号后控制单轨吊装置2的移动、第一喷浆机1、第二喷浆机4和锚杆装置5相应的动作。
本一种空地一体巷道快速掘进系统使用时，巷道建设过程中通过掘进机8进行掘进，并且机架81上的支护组件83向上伸长、支撑在巷道的顶端，起到良好的临时支护作用，使得掘进的工作更加顺利，掘进机8向前进行掘进开采，破碎后产生的岩石依次通过装载机7和皮带机6运出巷道，因此完成掘进的动作；
锚护装置设置在掘进装置的上方，初始状态时，单轨吊装置2位于掘进机8的后面，并且锚杆装置5和第二喷浆机4处于未伸出状态；
当掘进机8完成一个工作面的铣削掘进后，并继续掘进下一个断面时，控制中心22控制单轨吊装置2移动至合适位置，可以6.5m/min的速度前进或者后退，能够使巷道锚护推进工作提高30％，再根据需要控制锚杆装置5和第二喷浆机4的动作完成对掘进巷道的锚护工作，锚杆钻机51、第一喷浆机1和第二喷浆机4可同时操作并实现90°范围内的转动，实现不同工种的同时工作，具体的为：回转油缸54带动旋转平台55回转调整，第二油缸52和第三油缸53相互配合带动锚杆钻机51倾斜角度调整，因此锚杆钻机51通过三维组件转动和倾斜角度调整，使得锚杆钻机51可对范围巷道内任何位置进行锚杆钻孔，并且第二喷浆机4一方面可在支撑平台41上前后移动、也可通过支撑平台41在承载梁25上角度调整，因此实现对钻孔的喷浆处理，满足不同的工种作业需求；
锚护作业完成后，控制中心22控制锚杆装置5、第二喷浆机4缩回至初始状态，单轨吊装置2和掘进机8同时前进，掘进机8前进并通过盘型滚刀85继续掘进，锚杆装置5和第二喷浆机4对刚完成掘进的新断面再次进行锚护工作，依次循环，因此整体通过锚护装置与掘进装置相互结合作业，极大提高巷道掘进效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不对本发明起任何限制作用，应当指出：任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，可以做出若干的改进，这些改进也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，包括锚护装置和掘进装置；
所述锚护装置包括单轨吊装置(2)、第一喷浆机(1)、第二喷浆机(4)和锚杆装置(5)；
所述单轨吊装置(2)与位于巷道上方的轨道(3)前后滑动连接；
所述第一喷浆机(1)活动安装在单轨吊装置(2)的后端，第二喷浆机(4)和锚杆装置(5)活动安装在单轨吊装置(2)的前端；
单轨吊装置(2)上设有控制中心(22)，控制中心(22)控制单轨吊装置(2)的移动、第一喷浆机(1)、第二喷浆机(4)和锚杆装置(5)相应的动作；
所述掘进装置位于锚护装置的下方，包括皮带机(6)、装载机(7)和掘进机(8)；皮带机(6)和装载机(7)从后至前依次连接，掘进机(8)位于装载机(7)的前侧。
2.根据权利要求1所述的一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，所述单轨吊装置(2)包括从后至前依次拆装连接的支撑架(21)、牵引组件(24)和承载梁(25)；
相应的支撑架(21)通过第一承载车(23)、牵引组件(24)提供牵引力、承载梁(25)通过第二承载车(26)滑动安装在轨道(3)上。
3.根据权利要求2所述的一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，所述锚杆装置(5)包括三维组件和锚杆钻机(51)；
所述三维组件包括旋转平台(55)、回转油缸(54)、第二油缸(52)和第三油缸(53)；
所述旋转平台(55)安装在承载梁(25)上并通过回转油缸(54)驱动转动；
第二油缸(52)和第三油缸(53)的前后布置，且其一端转动安装在锚杆钻机(51)上、另一端转动安装在旋转平台(55)上。
4.根据权利要求3所述的一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，所述第二喷浆机(4)安装在支撑平台(41)上，支撑平台(41)的一端转动安装在承载梁(25)上、中部与承载梁(25)之间通过转动安装的第一油缸(42)相互连接。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，所述掘进机(8)包括带动机架(81)移动的履带组件(82)、安装在机架(81)上的支护组件(83)和掘进开采用的盘型滚刀(85)；
支护组件(83)上下移动设置并在掘进机(8)工作时上升用于临时支护，机架(81)上设有为盘型滚刀(85)提供动力的驱动组件(84)。
6.根据权利要求5所述的一种空地一体巷道快速掘进系统，其特征在于，所述控制中心(22)上设有无线遥控装置，人工远程操控无线遥控装置，控制中心(22)接收无线遥控信号后控制单轨吊装置(2)的移动、第一喷浆机(1)、第二喷浆机(4)和锚杆装置(5)相应的动作。
7.一种空地一体巷道快速掘进系统的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，巷道建设过程中掘进机(8)进行掘进，掘进机(8)上的支护组件(83)向上伸长、支撑在巷道的顶端，起到良好的临时支护作用，掘进机(8)向前进行掘进开采，破碎后产生的岩石依次通过装载机(7)和皮带机(6)运出巷道，完成掘进的动作；
S2，初始状态时，单轨吊装置(2)位于掘进机(8)的后面上方，并且单轨吊装置(2)上的锚杆装置(5)和第二喷浆机(4)处于未伸出状态；
当掘进机(8)完成一个工作面的铣削掘进后，并继续掘进下一个断面时，控制中心(22)控制单轨吊装置(2)在轨道(3)上移动至合适位置，单轨吊装置(2)前端的旋转平台(55)通过回转油缸(54)进行回转调整，并且第二油缸(52)和第三油缸(53)相互配合带动旋转平台(55)上的锚杆钻机(51)倾斜角度调整，使得锚杆钻机(51)对范围巷道内任何位置进行锚杆钻孔，并且第二喷浆机(4)通过支撑平台(41)在单轨吊装置(2)上倾斜角度调整并进行喷浆处理，完成对掘进巷道的锚护作业，满足不同的工种作业需求；
S3，锚护作业完成后，控制中心(22)控制锚杆装置(5)、第二喷浆机(4)缩回至初始状态，单轨吊装置(2)和掘进机(8)同时前进，掘进机(8)前进并通过盘型滚刀(85)继续掘进，锚杆装置(5)和第二喷浆机(4)对掘进的新断面再次进行锚护工作，依次循环。
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