CN113898362A - 一种悬臂式掘锚机及锚杆支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种悬臂式掘锚机及锚杆支护方法，属于掘锚机的技术领域，悬臂式掘锚机包括截割部、机架、装载部、刮板输送机、行走部、临时支护机构、液压系统和电气系统；截割部与机架的回转台铰接；装载部与机架的前端铰接；刮板输送机位于机器中部，前端与机架和装载部铰接，后部托在机架上；行走部对称布置在机架两侧；临时支护机构安装在截割部的上部；行走部的护板上滑动设置有机载钻机系统，机载钻机系统由钻机推进机构驱动沿着护板前后作直线往复移动。本发明是针对煤矿井下掘进作业的实际情况而设计的掘锚设备，集截割、临时支护、锚护、运输功能于一体，可实现四钻架同时迎头顶、帮锚杆支护作业，有效提高支护作业效率。

Description

一种悬臂式掘锚机及锚杆支护方法

技术领域

本发明属于掘锚机的技术领域，具体公开了一种悬臂式掘锚机及锚杆支护方法。

背景技术

目前，多数矿区采掘衔接紧张，常用的巷道掘进、支护、锚护作业设备大致可分为2种：

1.在中等地质调条件下，应用以连采机为基础改进的掘锚一体机，月进尺约千米；

2.在复杂地质调条件下，应用以悬臂式掘锚机为掘进设备，机载钻机系统集成于机身两侧，机载钻机系统内包括顶部锚杆钻机及帮部锚杆钻机。

上述设备存在的主要问题。

1.以连采机为基础改进的掘锚一体机组，设备投资大，对采掘高硬度的巷道能力有限，只能采掘一定尺寸的矩形巷道，而且无法满足较小空顶巷道内工作的要求，安全性差。在异形巷道、地质条件差，岩石硬度高或顶板条件不好的矿区均不能得到很好的推广应用。

2.复杂地质调条件下一般为“短掘短支”，在截割1-2个支护排距后，就需要进行锚杆支护，除底部锚杆外，顶、帮锚杆均要求紧跟迎头支护。以悬臂式掘锚机为掘进设备，顶部锚杆钻机位于钻臂前方，帮部锚杆钻机位于基座后方，顶、帮钻机之间距离过大，造成帮部钻机由于与迎头距离较远无法实现帮部锚杆作业，而顶部锚杆钻机由于结构的限制支护范围较小，打帮部锚杆时所需调整时间过长，造成作业面支护作业效率无法提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬臂式掘锚机，是针对煤矿井下掘进作业的实际情况而设计的掘锚设备，集截割、临时支护、锚护、运输功能于一体，机身两侧分别对称设有两个机载钻机系统，每个钻臂集成两台钻机，满足复杂地质条件下巷道“短掘短支”的支护要求，可实现四钻架同时迎头顶、帮锚杆支护作业，有效提高支护作业效率，并基于上述悬臂式掘锚机提供一种锚杆支护方法。

为实现上述目的，本发明提供一种悬臂式掘锚机，包括截割部、机架、装载部、刮板输送机、行走部、临时支护机构、液压系统和电气系统；截割部与机架的回转台铰接；装载部与机架的前端铰接；刮板输送机位于机器中部，前端与机架和装载部铰接，后部托在机架上；行走部对称布置在机架两侧；临时支护机构安装在截割部的上部；行走部的护板上滑动设置有机载钻机系统，机载钻机系统由钻机推进机构驱动沿着护板前后作直线往复移动；

机载钻机系统包括第一钻架、第二钻架、第一摆动机构、第二摆动机构、连接板、调宽机构、操作平台、调平机构、伸缩臂、基臂、升降机构、回转机构、基座和滑轨；滑轨与行走部的护板滑动配合；基座滑动设置在滑轨上，由基座推进机构驱动沿着滑轨前后作直线往复移动；基臂的后端与基座铰接，可上下左右摆动，基臂和基座之间安装有升降机构和回转机构，升降机构用于控制基臂的上下摆动，回转机构用于控制基臂的左右摆动；伸缩臂自基臂的前端插入，基臂与伸缩臂之间安装有用于控制伸缩臂伸缩的伸缩机构；操作平台和伸缩臂铰接，操作平台和伸缩臂之间安装有调平机构，调平机构用于调节操作平台和伸缩臂之间的角度；第一摆动机构安装在操作平台上，摆动接口与第二摆动机构垂直连接；连接板为90°旋转的T形板或L形板；第二摆动机构的摆动接口与连接板的水平板连接；第一钻架与连接板的竖直板连接；第二钻架与连接板之间通过调宽机构连接，调宽机构用于调整第二钻架与第一钻架之前的距离；第一钻架和第二钻架与操作平台平行。

进一步地，行走部的护板上以及基座上均设置有滑轨卡，滑轨卡与滑轨配合。

进一步地，钻机推进机构为推进油缸；基座推进机构包括设置在基座上的电机、与电机连接的减速器、与减速器连接的齿轮以及设置在滑轨上的齿条；齿轮与齿条啮合。

进一步地，升降机构为升降油缸，回转机构为回转油缸；基座上设置有三组第一铰接座，第一铰接座通过竖直铰轴铰接有第二铰接座，第二铰接座通过水平铰轴分别与基臂、升降油缸的缸体以及回转油缸的缸体铰接；升降油缸的活塞与基臂通过水平铰轴铰接；回转油缸的活塞与基臂通过水平铰轴铰接。

进一步地，调平机构为调平油缸，调平油缸的两端分别通过水平铰轴与操作平台和伸缩臂铰接。

进一步地，第一摆动机构为第一摆动油缸，第二摆动机构为第二摆动油缸；第一摆动油缸水平设置，第二摆动油缸竖直设置，第一摆动油缸和第二摆动油缸同轴心设置。

进一步地，调宽机构为调宽油缸，调宽油缸的两端分别与第二钻架与连接板连接。

进一步地，液压系统的泵站、油箱及电机采用一体式设计，由高强度螺栓与机架后部相联；电气系统的电控箱布置于油箱上侧。

本发明还提供一种锚杆支护方法，采用上述悬臂式掘锚机，当悬臂式掘锚机进行截割作业时，基座后退至滑轨最后端，回转机构向内转动将基臂收拢，第二摆动机构转动使第一钻架与第二钻架分别位于第二摆动机构的前后，机载钻机系统位于回转台后侧；

当悬臂式掘锚机进行支护作业时，截割炮头居中落地，临时支护机构展开；

首先进行顶部锚杆支护作业，升降机构控制基臂升起，回转机构控制基臂向外侧摆出，基座向前移动，伸缩臂伸出，将第一钻架和第二钻架移动至迎头，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架和第二钻架移动到需要支护的位置附近，调整调宽机构，使第一钻架和第二钻架间距为井下锚杆实际间距，调整第二摆动机构及调平机构，使第一钻架和第二钻架进行精确找眼定位；

当进行帮部锚杆作业时，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架和第二钻架移动到需要支护的位置附近，调整第一摆动机构、第二摆动机构及调平机构，使第一钻架和第二钻架进行精确找眼定位。

本发明提供的悬臂式掘锚机是针对煤矿井下掘进作业的实际情况而设计的掘锚设备，针对煤矿井下掘进作业的实际情况而设计的掘锚设备，集截割、临时支护、锚护、运输功能于一体。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该悬臂式掘锚机机身两侧分别对称设有两个机载钻机系统，每个钻臂集成两台钻机，满足复杂地质条件下巷道“短掘短支”的支护要求，可实现四钻架同时迎头顶、帮锚杆支护作业，有效提高支护作业效率；

钻架可以移动到超过截割炮头，接触迎头的面，实现四钻架“零控顶距”同时迎头支护作业；

在进行锚杆时，无需移动整机，只需控制机载钻机系统确定对应锚杆的位置即可实现，钻机自由度可满足巷道内任意位置的锚杆支护要求；钻机间距离可调，可满足任意巷道的锚杆间距要求，操作简单，降低了井下工人劳动强度。

附图说明

图1为悬臂式掘锚机的整体结构示意图；

图2为机载钻机系统的结构主视图；

图3为机载钻机系统的结构俯视图；

图4为悬臂式掘锚机进行截割作业的示意图；

图5为悬臂式掘锚机进行支护作业的主视图；

图6为悬臂式掘锚机进行支护作业的俯视图。

图中：1-截割部、2-机架、3-装载部、4-刮板输送机、5-行走部、6-临时支护机构、7-机载钻机系统、8-液压系统、9-电气系统

10-第一钻架、11-第二钻架、12-第一摆动油缸、13-第二摆动油缸、14-连接板、15-调宽油缸、16-操作平台、17-调平油缸、18-伸缩臂、19-基臂、20-升降油缸、21-回转油缸、22-基座、23-滑轨。

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。

实施例1

本发明提供一种悬臂式掘锚机，包括截割部1、机架2、装载部3、刮板输送机4、行走部5、临时支护机构6、液压系统8和电气系统9。

机架2是整个机器的骨架，承受切割、行走和装载的各种载荷，悬臂式掘锚机中的各部件均用螺栓或销轴与机架2连接；截割部1通过截割电机的两个电机耳以及销轴与机架2的回转台铰接；装载部3与机架2的前端铰接；刮板输送机4位于机器中部，前端与机架2和装载部3铰接，后部托在机架2上；行走部5对称布置在机架2两侧；临时支护机构6安装在截割部1的上部，具体与截割电机的机座通过螺栓连接；行走部5的护板上滑动设置有机载钻机系统7，机载钻机系统7由钻机推进机构驱动沿着护板前后作直线往复移动。

机载钻机系统7主要功能是实现钻机移动到合适的钻锚位置并实现钻锚作业，包括第一钻架10、第二钻架11、第一摆动机构、第二摆动机构、连接板14、调宽机构、操作平台16、调平机构、伸缩臂18、基臂19、升降机构、回转机构、基座22和滑轨23；滑轨23与行走部5的护板滑动配合；基座22滑动设置在滑轨23上，由基座推进机构驱动沿着滑轨23前后作直线往复移动；基臂19的后端与基座22铰接，可上下左右摆动，基臂19和基座22之间安装有升降机构和回转机构，升降机构用于控制基臂19的上下摆动，回转机构用于控制基臂19的左右摆动；伸缩臂18自基臂19的前端插入，基臂19与伸缩臂18之间安装有用于控制伸缩臂伸缩的伸缩机构；操作平台16和伸缩臂18铰接，操作平台16和伸缩臂18之间安装有调平机构，调平机构用于调节操作平台16和伸缩臂18之间的角度；第一摆动机构安装在操作平台16上，摆动接口与第二摆动机构垂直连接；连接板14为90°旋转的T形板或L形板；第二摆动机构的摆动接口与连接板14的水平板连接；第一钻架10与连接板14的竖直板连接；第二钻架11与连接板14之间通过调宽机构连接，调宽机构用于调整第二钻架11与第一钻架10之前的距离；第一钻架10和第二钻架11与操作平台16平行。

进一步地，行走部5的护板上以及基座22上均设置有滑轨卡，滑轨卡与滑轨23配合。

进一步地，钻机推进机构为推进油缸，两端分别与护板和机载钻机系统7连接；基座推进机构包括设置在基座上的电机、与电机连接的减速器、与减速器连接的齿轮以及设置在滑轨上的齿条；齿轮与齿条啮合。

进一步地，升降机构为升降油缸20，回转机构为回转油缸21；基座22上设置有三组第一铰接座，第一铰接座通过竖直铰轴铰接有第二铰接座，第二铰接座通过水平铰轴分别与基臂19、升降油缸20的缸体以及回转油缸21的缸体铰接；升降油缸20的活塞与基臂19通过水平铰轴铰接；回转油缸21的活塞与基臂19通过水平铰轴铰接。

进一步地，调平机构为调平油缸17，调平油缸17的两端分别通过水平铰轴与操作平台16和伸缩臂18铰接。

进一步地，第一摆动机构为第一摆动油缸12，第二摆动机构为第二摆动油缸13；第一摆动油缸12水平设置，第二摆动油缸13竖直设置，第一摆动油缸12和第二摆动油缸13同轴心设置。

进一步地，调宽机构为调宽油缸15，调宽油缸15的两端分别与第二钻架11与连接板14连接，调宽油缸15的活塞侧与第二钻架11垂直连接。

进一步地，液压系统8的泵站、油箱及电机采用一体式设计，由高强度螺栓与机架2后部相联；电气系统9的电控箱布置于油箱上侧。

实施例2

本实施例提供一种锚杆支护方法，采用上述悬臂式掘锚机，当悬臂式掘锚机进行截割作业时，基座22后退至滑轨23最后端，回转机构向内转动将基臂19收拢，第二摆动机构转动使第一钻架10与第二钻架11分别位于第二摆动机构的前后，机载钻机系统7位于回转台后侧；

当悬臂式掘锚机进行支护作业时，截割炮头居中落地，临时支护机构6展开；

首先进行顶部锚杆支护作业，升降机构控制基臂19升起，回转机构控制基臂19向外侧摆出，基座22向前移动，伸缩臂18伸出，将第一钻架10和第二钻架11移动至迎头，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架10和第二钻架11移动到需要支护的位置附近，调整调宽机构，使第一钻架10和第二钻架11间距为井下锚杆实际间距，调整第二摆动机构及调平机构，使第一钻架10和第二钻架11进行精确找眼定位；

当进行帮部锚杆作业时，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架10和第二钻架11移动到需要支护的位置附近，调整第一摆动机构、第二摆动机构及调平机构，使第一钻架10和第二钻架11进行精确找眼定位。

支护作业完成后，调整调平机构使操作台16与基臂19平行，控制伸缩臂18收回、基座22收回、轨道23收回，机载钻机系统7退至回转台后侧，最后将基臂19支撑在轨道23上，收回临时支护机构6，完成操作。

机载钻机系统7的控制方式电液控制或者手动控制均可满足。

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 (9)

1.一种悬臂式掘锚机，包括截割部、机架、装载部、刮板输送机、行走部、临时支护机构、液压系统和电气系统；

所述截割部与机架的回转台铰接；

所述装载部与机架的前端铰接；

所述刮板输送机位于机器中部，前端与机架和装载部铰接，后部托在机架上；

所述行走部对称布置在机架两侧；

所述临时支护机构安装在截割部的上部；

其特征在于，行走部的护板上滑动设置有机载钻机系统，机载钻机系统由钻机推进机构驱动沿着护板前后作直线往复移动；

机载钻机系统包括第一钻架、第二钻架、第一摆动机构、第二摆动机构、连接板、调宽机构、操作平台、调平机构、伸缩臂、基臂、升降机构、回转机构、基座和滑轨；

所述滑轨与行走部的护板滑动配合；

所述基座滑动设置在滑轨上，由基座推进机构驱动沿着滑轨前后作直线往复移动；

所述基臂的后端与基座铰接，可上下左右摆动，基臂和基座之间安装有升降机构和回转机构，升降机构用于控制基臂的上下摆动，回转机构用于控制基臂的左右摆动；

所述伸缩臂自基臂的前端插入，基臂与伸缩臂之间安装有用于控制伸缩臂伸缩的伸缩机构；

所述操作平台和伸缩臂铰接，操作平台和伸缩臂之间安装有调平机构，调平机构用于调节操作平台和伸缩臂之间的角度；

所述第一摆动机构安装在操作平台上，摆动接口与第二摆动机构垂直连接；

所述连接板为90°旋转的T形板或L形板；

所述第二摆动机构的摆动接口与连接板的水平板连接；

所述第一钻架与连接板的竖直板连接；

所述第二钻架与连接板之间通过调宽机构连接，调宽机构用于调整第二钻架与第一钻架之前的距离；

所述第一钻架和第二钻架与操作平台平行。

2.根据权利要求1所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，行走部的护板上以及基座上均设置有滑轨卡，滑轨卡与滑轨配合。

3.根据权利要求2所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，钻机推进机构为推进油缸；

基座推进机构包括设置在基座上的电机、与电机连接的减速器、与减速器连接的齿轮以及设置在滑轨上的齿条；

齿轮与齿条啮合。

4.根据权利要求3所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，升降机构为升降油缸，回转机构为回转油缸；

基座上设置有三组第一铰接座，第一铰接座通过竖直铰轴铰接有第二铰接座，第二铰接座通过水平铰轴分别与基臂、升降油缸的缸体以及回转油缸的缸体铰接；

升降油缸的活塞与基臂通过水平铰轴铰接；

回转油缸的活塞与基臂通过水平铰轴铰接。

5.根据权利要求4所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，调平机构为调平油缸，调平油缸的两端分别通过水平铰轴与操作平台和伸缩臂铰接。

6.根据权利要求5所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，第一摆动机构为第一摆动油缸，第二摆动机构为第二摆动油缸；

第一摆动油缸水平设置，第二摆动油缸竖直设置，第一摆动油缸和第二摆动油缸同轴心设置。

7.根据权利要求6所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，调宽机构为调宽油缸，调宽油缸的两端分别与第二钻架与连接板连接。

8.根据权利要求1所述的悬臂式掘锚机，其特征在于，液压系统的泵站、油箱及电机采用一体式设计，由高强度螺栓与机架后部相联；电气系统的电控箱布置于油箱上侧。

9.一种锚杆支护方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的悬臂式掘锚机，当悬臂式掘锚机进行截割作业时，基座后退至滑轨最后端，回转机构向内转动将基臂收拢，第二摆动机构转动使第一钻架与第二钻架分别位于第二摆动机构的前后，机载钻机系统位于回转台后侧；

当悬臂式掘锚机进行支护作业时，截割炮头居中落地，临时支护机构展开；

首先进行顶部锚杆支护作业，升降机构控制基臂升起，回转机构控制基臂向外侧摆出，基座向前移动，伸缩臂伸出，将第一钻架和第二钻架移动至迎头，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架和第二钻架移动到需要支护的位置附近，调整调宽机构，使第一钻架和第二钻架间距为井下锚杆实际间距，调整第二摆动机构及调平机构，使第一钻架和第二钻架进行精确找眼定位；

当进行帮部锚杆作业时，调整升降机构、第一摆动机构、第二摆动机构，将第一钻架和第二钻架移动到需要支护的位置附近，调整第一摆动机构、第二摆动机构及调平机构，使第一钻架和第二钻架进行精确找眼定位。

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