CN113847073A - 锚固系统具有该锚固系统的掘进设备及掘进锚固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锚固系统具有该锚固系统的掘进设备及掘进锚固方法，锚固系统用于装设于掘进设备主体，所述锚固系统包括姿态调整模块、锚固单元模块、铺锚网模块及上钢带模块，所述姿态调整模块用于安装于所述掘进设备主体，所述姿态调整模块连接所述锚固单元模块以驱动所述锚固单元模块移动调整位置，所述锚固单元模块用于钻孔，所述铺锚网模块用于铺设锚网，所述上钢带模块用于储带及上带钢带。锚固系统能够实现在整个锚固工艺过程中铺锚网、上钢带、上锚固剂的机械化作业。

Description

锚固系统具有该锚固系统的掘进设备及掘进锚固方法
技术领域
本发明涉及巷道支护的技术领域，具体涉及一种锚固系统具有该锚固系统的掘进设备及掘进锚固方法。
背景技术
锚杆支护是一种十分有效的煤矿巷道支护方式。锚杆能够改变围岩本身的力学状态，达到维护巷道稳定的目的，益于掘进作业的安全进行。
现有的工作方式是掘进机掘进一个工作步，然后掘进机停止工作，将截割头缩回，再人工利用单体锚杆钻机在空顶区内进行打锚杆支护，导致掘进机工作效率低，掘进速度慢，工人劳动强度大，安全隐患多，事故率高，这些问题有待解决。
发明内容
本发明实施例提供了一种锚固系统具有该锚固系统的掘进设备及掘进锚固方法，以至少解决相关技术中锚杆支护效率低的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种锚固系统，所述锚固系统用于装设于掘进设备主体，所述锚固系统包括姿态调整模块、锚固单元模块、铺锚网模块及上钢带模块，所述姿态调整模块用于安装于所述掘进设备主体，所述姿态调整模块连接所述锚固单元模块以驱动所述锚固单元模块移动调整位置，所述锚固单元模块用于钻孔，所述铺锚网模块用于铺设锚网，所述上钢带模块用于储带及上带钢带。
进一步地，所述姿态调整模块包括升降驱动件、横梁、滑动件及回转驱动件，所述升降驱动件一端连接于掘进设备主体，另一端连接横梁以驱动横梁升降；所述滑动件设于所述横梁并连接所述回转驱动件，以带动所述回转驱动件沿所述横梁移动；所述回转驱动件连接所述锚固单元模块以驱动所述锚固单元模块回转运动。
进一步地，所述滑动件包括固定滑道及移动滑块，所述固定滑道通过固定在横梁上，所述固定滑道上设有多个定位孔；所述移动滑块与所述固定滑道之间滑动配合，使移动滑块沿着横梁横向移动位移，通过将固定销插入固定滑道上的定位孔，能够实现移动滑块的固定。
进一步地，所述锚固单元模块包括钻进组件、锚固组件及支撑组件，所述钻进组件用于钻进打孔，所述锚固组件用于向钻孔内输送锚固剂，所述支撑组件用于进行支撑以使钻进过程稳定。
进一步地，所述锚固组件包括驱动组件、导向插入管、导向管及空压机，所述驱动组件设于所述钻进组件，所述驱动组件连接所述导向插入管以驱动所述导向插入管移动以插入钻孔；所述导向管分别连接单向装料口、导向插入管及空压机，所述单向装料口用于装入锚固剂，所述空压机用于驱动所述锚固剂进入钻孔内。
进一步地，所述支撑组件包括支撑驱动件、滑向套及撑靴，所述支撑驱动件连接于所述钻进组件，所述支撑驱动件连接滑向套，滑向套与撑靴球接，在支撑驱动件驱动下使撑靴撑地，保证钻进过程稳定。
进一步地，所述铺锚网模块包括锚网固定架、锚网导向架和锚网卷；所述锚网固定架用于安装在掘进设备主体上，所述锚网导向架连接于所述锚网固定架；锚网卷安装在锚网固定架中，展开的锚网卷沿着锚网导向架铺设到巷道顶板上，掘进设备主体前行时带动锚网向前铺设。
进一步地，所述上钢带模块包括连接架、储带仓、推移驱动件、传动架、链条、多个钢带分离托板、手摇盘、钢带和钻机顶托板；所述连接架连接姿态调整模块及储带仓，所述储带仓用于存储钢带，所述链条邻近所述储带仓设置，多个钢带分离托板间隔设于所述链条上，靠近所述储带仓的钢带分离托板支撑并分隔钢带，所述链条能够链式转动以带动钢带分离托板移动；所述推移驱动件与储带仓连接，所述推移驱动件能够将钢带由钢带分离托板推移至设定位置。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种掘进设备，包括掘进设备主体，所述掘进设备还包括如权利要求1-8中任意一项所述的锚固系统，所述锚固系统装设于所述掘进设备主体。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种通过掘进设备进行掘进锚固方法，包括：
步骤一：掘进设备主体向前掘进，带动铺锚网模块向前移动，使锚网铺设到巷道顶板上；
步骤二：通过姿态调整模块调整钻进组件的钻机位置及角度，使钻机正对所需钻孔位置；
步骤三：转动链条使钢带分离托板带动钢板移动至储带仓底部，推移驱动件将钢带推移至钻机顶托板的钢带槽内；
步骤四：将钻机顶托板伸出，安装钻杆至钻机，驱动钻杆穿过钢带孔顶在巷道顶板上，将钻机顶板顶紧巷道顶板，进行钻孔作业；
步骤五：卸下钻杆，通过驱动组件调整导向插入管位置，使其对准钻孔眼，将锚固剂通过单向装料口放入导向管内，启动空压机，使高压气体进入导向管内，通过高压气体将锚固剂推入钻孔内；
步骤六：将导向插入管复位，在钻机上安装锚杆，将锚杆旋转钻进钻孔内，搅拌锚固剂；
步骤七：钻机退回，并在钻机上安装螺母，驱动螺母拧紧托盘。
有益效果：
本发明的锚固系统装设于掘进装备主体，能协同掘进装备主体掘进过程中实现在整个锚固工艺过程中铺锚网、上钢带、上锚固剂的机械化作业，可基本实现掘锚同步作业，为全自动化锚固作业提供了基础，降低工人劳动强度，有效提高掘进效率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明掘进设备的锚固系统的立体示意图。
图2是图1所示锚固系统的姿态调整模块的立体示意图。
图3是图1所示锚固系统的锚固单元模块的立体示意图。
图4是图1所示锚固系统的铺锚网模块的立体示意图。
图5是图1所示锚固系统的上钢带模块的立体示意图。
图中数字或字母所代表的零部件名称为：
1-姿态调整模块，2-锚固单元模块，3-铺锚网模块，4-上钢带模块，5-快速掘进设备部，101-升降驱动件，102-横梁，103-固定滑道，104-移动滑块，105-回转驱动件，201-钻机钻进单元，202-马达，203-丝杠，204-导向插入管，205-导向管， 206-锚固剂，207-单向装料口，208-空压机，209-支撑驱动件，210-滑向套，211-撑靴，301-锚网固定架，302-锚网导向架，303-锚网卷，401-连接架，402-储带仓，403-推移驱动件，404-传动架，405-链条装置，406-钢带分离托板，407-手摇盘， 408-钢带，409-钻机顶托板。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明实施例提供一种掘进设备，包括掘进设备主体5及锚固系统，所述锚固系统装设于所述掘进设备主体5。在图示中，仅示出了掘进设备主体5用于连接锚固系统的部分结构。掘进设备主体5可以采用行业通用设计，在此不再赘述。
所述锚固系统包括姿态调整模块1、锚固单元模块2、铺锚网模块3及上钢带模块4。所述姿态调整模块1用于安装于所述掘进设备主体5。所述姿态调整模块1连接所述锚固单元模块2以驱动所述锚固单元模块2移动调整位置。所述锚固单元模块2用于钻孔。所述铺锚网模块3用于铺设锚网，所述上钢带模块4用于储带及上带钢带408。
所述的姿态调整模块1包括升降驱动件101、横梁102、滑动件及回转驱动件105。所述升降驱动件101下端与快速掘进设备部件5进行法兰连接，跟随设备一同前进，上端与横梁102进行角轴连接，可实现横梁102的升降功能。所述滑动件设于所述横梁102并连接所述回转驱动件105，以带动所述回转驱动件105沿所述横梁102移动。所述回转驱动件105连接所述锚固单元模块2以驱动所述锚固单元模块2回转运动。
在图示实施例中，所述滑动件包括固定滑道103及移动滑块104。所述固定滑道103通过螺栓固定在横梁102上，固定滑道103上钻有多个定位孔；移动滑块104与固定滑道之间滑动配合，可使移动滑块104沿着横梁102横向移动位移，利用固定销插入固定滑道103上的定位孔，可实现锚固单元模块2的定位；
在图示实施例中，升降驱动件101为升降油缸。
所述锚固单元模块2包括钻进组件、锚固组件及支撑组件。所述钻进组件用于钻进打孔，所述锚固组件用于向钻孔内输送锚固剂，所述支撑组件用于进行支撑以使钻进过程稳定。
钻进组件包括钻机钻进单元201。所述钻机钻进单元201与回转驱动件105法兰连接，通过动力头212可实现钻进进给功能。
锚固组件包括驱动组件、导向插入管204、导向管205及空压机208。所述驱动组件装设于所述钻进组件。所述驱动组件连接所述导向插入管204以驱动所述导向插入管204移动以插入钻孔。所述导向管205分别连接单向装料口207、导向插入管204及空压机208。所述单向装料口207用于装入锚固剂，所述空压机208用于驱动所述锚固剂进入钻孔内。
具体地，所述驱动组件包括马达202及丝杠203。所述马达202与钻机钻进单元201支撑部进行螺栓连接，马达202输出轴与丝杠203连接。 导向插入管204与丝杠203之间通过丝杠螺纹连接。马达202驱动丝杠203带动导向插入管204旋转，当达到旋转限位处，继续驱动马达202，可使导向插入管204沿着丝杠方向向上运动，将导向插入管204插入到钻孔处。所述导向管205一端与导向插入管204相连，另一端与空压机208输出口相连；单向装料口207与导向管205通过管接头连接，锚固剂206可通过单向装料口207进入到导向管内，单向装料口207内置单向阀门，锚固剂进入后即关闭装料口。
所述支撑组件包括支撑驱动件209、滑向套210及撑靴211。所述支撑驱动件209安装于所述钻进组件。所述支撑驱动件209连接滑向套210，滑向套210与撑靴211球接，在支撑驱动件209驱动下使撑靴211撑地，保证钻进过程稳定。
所述的铺锚网模块3包括锚网固定架301、锚网导向架302和锚网卷303。所述锚网固定架301可安装在掘进设备主体5上，可跟随掘进设备主体5前进。锚网卷303安装至锚网固定架301中，展开的锚网卷303沿着锚网导向架302铺设到巷道顶板上，掘进设备主体5前行带动锚网向前铺设。
所述的上钢带模块4包括连接架401、储带仓402、推移驱动件403、传动架404、链条405、钢带分离托板406、手摇盘407和钻机顶托板213；所述连接架401一端与横梁102通过法兰连接，一端与储带仓402焊接；所述推移驱动件403缸体通过端部法兰与储带仓402连接，活塞杆端部装有推板，可将钢带408从初始位置推至终点位置，终点位置即钢带恰好落到钻机顶托板213设定位置；所述传动架404与储带仓焊接连接，链条装置405利用链轮链条进行传动，链轮利用手摇盘407通过轴、键连接实现链轮的转动；所述钢带分离托板406通过螺栓与链条连接，可随链条转动，用于隔离钢带408及实现钢带408从上至下实现依次排出功能。
本发明另一实施例提供一种通过掘进设备进行掘进锚固方法，包括：
步骤一：掘进设备主体向前掘进，带动铺锚网模块3向前移动，使锚网铺设到巷道顶板上。
步骤二：通过姿态调整模块1调整钻进组件的钻机钻进单元201位置及角度，使钻机钻进单元正对所需钻孔位置。
步骤三：转动链条405使钢带分离托板406带动钢带408移动至储带仓402底部，推移驱动件403将钢带408推移至钻机顶托板213的钢带槽内。
在至少一实施例中，还包括，人工校正钢带408位置，使钢带孔与动力头212同轴线。
步骤四：将钻机顶托板213伸出，安装钻杆至钻机，驱动钻杆穿过钢带孔顶在巷道顶板上，将钻机顶板顶紧巷道顶板，进行钻孔作业。
为防止钻机顶托板直接挤压钢带，造成钢带定位孔变形错位，将钻机顶托板213先伸出至合适位置后（钢带高度大于钻杆长度，保证钻杆可以安装），安装钻杆，利用进给驱动使钻杆穿过钢带孔顶在巷道顶板上，然后将钻机顶板顶紧巷道顶板，开始钻孔作业。
步骤五：卸下钻杆，通过驱动组件调整导向插入管204位置，使其对准钻孔眼，将锚固剂206通过单向装料口207放入导向管205内，启动空压机208，使高压气体进入导向管205内，通过高压气体将锚固剂206推入钻孔内。
步骤六：将导向插入管204复位，在钻机的动力头212上安装锚杆，将锚杆旋转钻进钻孔内，搅拌锚固剂206。
将导向插入管204复位，在钻机动力头212上安装锚杆，将锚杆旋转钻进钻孔内，充分搅拌锚固剂206。
步骤七：动力头212退回，安装螺母，在动力头212带动下使螺母拧紧托盘，完成一次锚固作业流程，各机构回到初始位置，等待进行下一次锚固作业。
 以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锚固系统，其特征在于：所述锚固系统用于装设于掘进设备主体，所述锚固系统包括姿态调整模块、锚固单元模块、铺锚网模块及上钢带模块，所述姿态调整模块用于安装于所述掘进设备主体，所述姿态调整模块连接所述锚固单元模块以驱动所述锚固单元模块移动调整位置，所述锚固单元模块用于钻孔，所述铺锚网模块用于铺设锚网，所述上钢带模块用于储带及上带钢带。
2.如权利要求1所述的锚固系统，其特征在于：所述姿态调整模块包括升降驱动件、横梁、滑动件及回转驱动件，所述升降驱动件一端连接于掘进设备主体，另一端连接横梁以驱动横梁升降；所述滑动件设于所述横梁并连接所述回转驱动件，以带动所述回转驱动件沿所述横梁移动；所述回转驱动件连接所述锚固单元模块以驱动所述锚固单元模块回转运动。
3.如权利要求2所述的锚固系统，其特征在于：所述滑动件包括固定滑道及移动滑块，所述固定滑道通过固定在横梁上，所述固定滑道上设有多个定位孔；所述移动滑块与所述固定滑道之间滑动配合，使移动滑块沿着横梁横向移动位移，通过将固定销插入固定滑道上的定位孔，能够实现移动滑块的固定。
4.如权利要求1所述的锚固系统，其特征在于：所述锚固单元模块包括钻进组件、锚固组件及支撑组件，所述钻进组件用于钻进打孔，所述锚固组件用于向钻孔内输送锚固剂，所述支撑组件用于进行支撑以使钻进过程稳定。
5.如权利要求4所述的锚固系统，其特征在于：所述锚固组件包括驱动组件、导向插入管、导向管及空压机，所述驱动组件装设于所述钻进组件，所述驱动组件连接所述导向插入管以驱动所述导向插入管移动以插入钻孔；所述导向管分别连接单向装料口、导向插入管及空压机，所述单向装料口用于装入锚固剂，所述空压机用于驱动所述锚固剂进入钻孔内。
6.如权利要求4所述的锚固系统，其特征在于：所述支撑组件包括支撑驱动件、滑向套及撑靴，所述支撑驱动件连接于所述钻进组件，所述支撑驱动件连接滑向套，滑向套与撑靴球接，在支撑驱动件驱动下使撑靴撑地，保证钻进过程稳定。
7.如权利要求1所述的锚固系统，其特征在于：所述铺锚网模块包括锚网固定架、锚网导向架和锚网卷；所述锚网固定架用于安装在掘进设备主体上，所述锚网导向架连接于所述锚网固定架；锚网卷安装在锚网固定架中，展开的锚网卷沿着锚网导向架铺设到巷道顶板上，掘进设备主体前行时带动锚网向前铺设。
8.如权利要求1所述的锚固系统，其特征在于：所述上钢带模块包括连接架、储带仓、推移驱动件、链条、多个钢带分离托板、手摇盘、钢带和钻机顶托板；所述连接架连接姿态调整模块及储带仓，所述储带仓用于存储钢带，所述链条邻近所述储带仓设置，多个钢带分离托板间隔设于所述链条上，靠近所述储带仓的钢带分离托板支撑并分隔钢带，所述链条能够链式转动以带动钢带分离托板移动；所述推移驱动件与储带仓连接，所述推移驱动件能够将钢带由钢带分离托板推移至钻机顶托板。
9.一种掘进设备，包括掘进设备主体，其特征在于：所述掘进设备还包括如权利要求1-8中任意一项所述的锚固系统，所述锚固系统装设于所述掘进设备主体。
10.一种通过如权利要求9所述的掘进设备进行掘进锚固方法，其特征在于，包括：
步骤一：掘进设备主体向前掘进，带动铺锚网模块向前移动，使锚网铺设到巷道顶板上；
步骤二：通过姿态调整模块调整钻进组件的钻机钻进单元位置及角度，使钻机钻进单元正对所需钻孔位置；
步骤三：转动链条使钢带分离托板带动钢带移动至储带仓底部，推移驱动件将钢带推移至钻机顶托板的钢带槽内；
步骤四：将钻机顶托板伸出，安装钻杆至钻机，驱动钻杆穿过钢带孔顶在巷道顶板上，将钻机顶板顶紧巷道顶板，进行钻孔作业；
步骤五：卸下钻杆，通过驱动组件调整导向插入管位置，使其对准钻孔眼，将锚固剂通过单向装料口放入导向管内，启动空压机，使高压气体进入导向管内，通过高压气体将锚固剂推入钻孔内；
步骤六：将导向插入管复位，在钻机的动力头上安装锚杆，将锚杆旋转钻进钻孔内，搅拌锚固剂；
步骤七：动力头退回，并在动力头上安装螺母，驱动螺母拧紧托盘。
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