CN113914910B - 巷道组合梁支护体系施工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供巷道组合梁支护体系施工装置及方法，涉及组合梁施工技术领域，针对目前巷道组合梁支护时效率较低且安全性较差的问题，通过位于前方的第一支架支撑托举组合梁，输送机构建立组合梁所处高位置和位于后方的第二支架低位置的连接关系，利用钻机和张拉器完成钻孔和锚索张拉工作，降低组合梁安装难度，提高巷道内组合梁施工效率和安全性；包括第一支架、输送机构和第二支架，第一支架包括相连接的承托板和升降机架，输送机构一端铰接于承托板下方，另一端铰接于第二支架，输送机构上间隔布置有多组锚索夹，承托板下部通过位置调节机构连接锚索张拉器，承托板下方的升降机架上连接有工作端朝向承托板的钻机。

Description

巷道组合梁支护体系施工装置及方法

技术领域

本公开涉及组合梁施工技术领域，具体涉及巷道组合梁支护体系施工装置及方法。

背景技术

随着煤矿开采向深地下发展，地质条件逐渐恶化，巷道稳定性控制对煤矿安全开采起着十分重要的作用，目前在煤巷支护技术中，组合梁支护技术是一种有效地深部巷道支护手段，相较于单纯锚杆锚索支护能够更好的维护巷道顶板的稳定性。

目前的组合梁主要依赖于人力进行施工，导致在组合梁施工方面存在几个问题：1.无机械化配套设备且存在安全隐患；2.所施打的锚索钻孔与梁上所开锚索孔不匹配，位置有偏差；3.锚索安装费时、费工，施工效率低且安装困难；4锚索安装完成后需人工进行张拉。难以满足现有巷道对组合梁支护施工效率、安全性的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供巷道组合梁支护体系施工装置及方法，通过位于前方的第一支架支撑托举组合梁，输送机构建立组合梁所处高位置和位于后方的第二支架低位置的连接关系，利用钻机和张拉器完成钻孔和锚索张拉工作，降低组合梁安装难度，提高巷道内组合梁施工效率和安全性。

本公开的第一目的是提供一种巷道组合梁支护体系施工装置，采用以下技术方案：

包括第一支架、输送机构和第二支架，第一支架包括相连接的承托板和升降机架，输送机构一端铰接于承托板下方，另一端铰接于第二支架，输送机构上间隔布置有多组锚索夹，承托板下部通过位置调节机构连接锚索张拉器，承托板下方的升降机架上连接有工作端朝向承托板的钻机。

进一步地，所述承托板顶面作为组合梁的承托面，承托板上设有依次间隔布置的多根托梁，相邻托梁之间形成供钻机工作端和锚索穿过的钻孔通道。

进一步地，所述位置调节机构包括滑轨、竖直调节机构和水平调节结构，承托板下部连接有滑轨，锚索张拉器安装于滑轨，并形成沿滑轨轴向调节位置的移动副，滑轨连接于竖直调节机构，竖直调节机构通过水平调节结构连接承托板。

进一步地，所述承托板包括多块托板，多块托板依次拼合连接，用于适应所承托的组合梁，承托板能够配合不同宽度、不同长度的输送机构。

进一步地，所述升降机架作为承托板的支腿连接承托板底面，钻机通过钻机支架安装于升降机架，钻机轴线平行于升降机架输出端伸缩方向布置。

进一步地，所述第一支架远离承托板的一端连接有垫块，垫块通过升降机构连接有行走轮，第二支架远离输送机构的一端连接有行走轮。

进一步地，所述输送机构包括输送带、回转轴和输送支架，输送带两端分别配合安装于输送支架的回转轴，输送支架一端铰接于承托板下方的吊装板，另一端铰接于第二支架，锚索夹安装于输送带。

进一步地，多组锚索夹沿输送带外周面依次间隔布置，每组包括并列布置的多个锚索夹；每根锚索至少配合两个锚索夹，且锚索对应的锚索夹位于不同组；升降机架能够通过承托板带动输送支架改变与升降机架的夹角，并改变第一支架和第二支架的间距。

本公开的第二目的是提供一种巷道组合梁支护体系施工方法，利用如上所述的巷道组合梁支护体系施工装置，包括以下步骤：

放置组合梁于承托板顶面，升降机架顶升承托板和组合梁至支护位置，同时带动输送机构一端上升，第二支架随输送机构另一端移动；

钻机穿过承托板对组合梁和围岩钻孔，锚索夹携带锚索输送至锚索张拉器；

安装锚索至钻孔，通过锚索张拉器对锚索进行张拉。

进一步地，在钻孔过程中，调整钻机位置对组合梁的多个设定位置进行依次钻孔，并依次安装、张拉锚索。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

（1）针对目前巷道组合梁支护时效率较低且安全性较差的问题，通过位于前方的第一支架支撑托举组合梁，输送机构建立组合梁所处高位置和位于后方的第二支架低位置的连接关系，利用钻机和张拉器完成钻孔和锚索张拉工作，降低组合梁安装难度，提高巷道内组合梁施工效率和安全性。

（2）通过钻机穿过承托板使得组合梁钻孔、围岩钻孔共同施工，保证二者钻孔的一致性，方便后续的锚索安装、张拉过程，实现组合梁施工的机械化，降低人工成本，节省工人体力，提高组合梁安装效率，保证组合梁安装的成功率和安全性。

（3）升降机架能够对组合梁进行顶升，同时也能够带动输送机构改变与水平面的夹角，使得输送机构维持从下方输送到上方的路径，结合多组锚索夹夹取锚索输送至上方的钻孔位置，满足锚索输送供应的需求。

（4）张拉器和钻机均布置在承托板的下方，承托板上预设通孔方便进行钻孔、锚索布置张拉，在组合梁对应多个锚索固定位置时，通过钻机调整位置对多个位置施加钻孔，并安装、张拉锚索，满足组合梁的多个位置固定需求。

（5）前后支架均设置行走轮，便于其整体在巷道内的位置调整，行走轮为可调节结构，在到达安装位置后，行走轮能够调节至不受力位置，由支架主体受力，既能保证其所处位置的稳定性，又能够满足整体负载的需求，避免过度负载对行走轮造成的损伤。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中施工装置的整体结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中钻机与升降支架连接示意图。

图中，1.垫块，2.前行走轮，3.钻机，4.钻机支架，5.第二支架，6.后行走轮，7.控制器，8.控制箱，9.输送机构，10.锚索夹，11.承托板，12.侧板，13.吊装板，14.升降机架，15.水平调节机构，16.竖直调节机构，17.张拉器，18.滑轨，19.托梁。

具体实施方式

实施例1

本公开的一个典型实施例中，如图1-图2所示，给出一种巷道组合梁支护体系施工装置。

针对目前巷道组合梁支护时效率较低且安全性较差的问题，通过巷道组合梁支护体系施工装置进行组合梁的安装，通过位于前方的第一支架支撑托举组合梁，输送机构9建立组合梁所处高位置和位于后方的第二支架低位置的连接关系，利用钻机3和张拉器17完成钻孔和锚索张拉工作，降低组合梁安装难度，提高巷道内组合梁施工效率和安全性。

巷道组合梁支护体系施工装置主要包括第一支架、第二支架5、输送机构9和锚索安装机构，其中输送机构9一端铰接第一支架，另一端铰接第二支架5，使得第一支架和第二支架5动作联动，第一支架包括相连的承托板11和升降机架14，作为组合梁的支撑系统，输送机构9作为锚索的传送系统，锚索安装装置包括锚索张拉器17和钻机3，锚索张拉器17安装在承托板11的下部，钻机3安装于承托板11下方的升降机架14上。

第二支架5上安装有控制箱8，其内部安装有控制器7，对于升降机构、输送机构9的动作，均由安装在第二支架5上的控制器来实现控制。

具体的，结合图1，巷道组合梁支护体系安装装置，包括第一支架、输送机构9和第二支架5，第一支架包括相连接的承托板11和升降机架14，承托板11顶面用于支撑组合梁，升降机架14连接支撑板的底面，输送机构9一端铰接于承托板11下方，另一端铰接于第二支架5，在升降机架14顶升承托板11提升的同时，能够带动机构一端提升，从而牵拉第二支架5移动，使得第二支架5靠近第一支架，输送机构9上间隔布置有多组锚索夹10，承托板11下部连接有对接锚索夹10的锚索张拉器17，锚索张拉器17能够对安装后的锚索进行张拉，施加预紧力，承托板11下方的升降机架14上连接有工作端朝向承托板11的钻机3，钻机3能够对组合梁和围岩进行钻孔，形成施加锚索的锚索孔。

承托板11顶面朝向巷道，其作为组合梁的承托面，能够接触支撑组合梁结构，对组合梁的高度位置进行调整。

可以理解的是，由于组合梁顶面为平面结构，可以在其周围布置侧板12结构，对周围进行围护，避免组合梁的偏移掉落。同时，对于组合梁侧板12还能够起到定位板的作用，使得放置于承托板11的组合梁端面抵接侧板12，根据需求调节其位置。

在对承托板11上的组合梁布置钻孔、张拉锚索时，需要穿过承托板11进行钻孔操作，因此，在承托板11上预留有钻孔通道。

为了满足不同规格组合梁上钻孔位置不同的需求，承托板上设有依次间隔布置的多根托梁19，相邻托梁之间形成供钻机3工作端和锚索穿过的钻孔通道，通过钻孔通道提高钻机3的可操作范围，满足承托组合梁时钻孔和布置锚索、张拉锚索的需求。

在进行锚索安装和张拉时，往往需要对多个钻孔位置进行操作，因为，需要对钻机3、张拉器17的位置进行调整，以满足施加钻孔和张拉锚索的需求；承托板下部通过位置调节机构连接锚索张拉器，位置调节机构包括滑轨、竖直调节机构和水平调节结构。

在本实施例中，承托板11下部连接有滑轨18，锚索张拉器17安装于滑轨18，并形成沿滑轨18轴向调节位置的移动副，方便对张拉器17的水平位置进行调整，适应不同的钻孔位置。

进一步地，张拉锚索过程中，还需要对张拉器17的位置进行相应的调整，以满足施加张紧力的需求，因此，位置调节机构还包括水平调节机构15和竖直调节机构16，能够调节滑轨18与承托板11的水平和竖直方向的相对位置。

通过竖直调节机构16，能够对滑轨18与承托板11的间距进行调整，适应不同长度的锚索的张拉；通过水平调节机构15，能够对滑轨18与承托板11的水平相对位置进行调节，一方面能够满足不同位置锚索的张拉需求，另一方面，还能够对钻机3工作时的操作位置进行避让，方便进行钻孔操作。

可以理解的是，所述竖直调节机构16和水平调节机构15可以选用滑轨18滑块机构，在相应驱动元件作用下进行位置的调节，其中驱动元件可以选用油缸、气缸等，通过伸缩动作完成对滑轨18滑块机构的驱动。

另外，所述升降机架14作为承托板11的支腿连接承托板11底面，钻机3通过钻机支架4安装于升降机架14，钻机3轴线平行于升降机架14输出端伸缩方向布置。所述的钻机支架4作为一方面作为钻机3连接升降机架14的连接结构，另一方面，还作为钻机3的调节结构，对钻机3的位置进行水平和竖直方向的调节，以满足钻孔需求。

可以理解的是，所述的钻机支架4实现钻机3位置调节的结构可以选用XY方向的移动副配合驱动元件的方式，也可以采用三轴机械臂的结构，能够满足将钻机3移动至钻孔位置，并在钻孔后进行撤离的动作过程即可。

通过钻机3穿过承托板11使得组合梁钻孔、围岩钻孔共同施工，保证二者钻孔的一致性，方便后续的锚索安装、张拉过程，实现组合梁施工的机械化，降低人工成本，节省工人体力，提高组合梁安装效率，保证组合梁安装的成功率和安全性。

升降机架14可以选用两个同步动作的液压伸缩杆，通过伸缩动作完成对承托板11的升降驱动，所述钻机3安装于两个液压伸缩杆之间，并能够通过钻机支架4进行位置调节，满足钻孔需求。

升降机架14能够对组合梁进行顶升，同时也能够带动输送机构9改变与水平面的夹角，使得输送机构9维持从下方输送到上方的路径，结合多组锚索夹10夹取锚索输送至上方的钻孔位置，满足锚索输送供应的需求。

需要指出的是，为了满足支撑力的需求，第二支架5也采用框架式结构，控制箱安装在第二支架5上，升降支架和第二支架5下端接触地面的位置均安装有垫块1，以垫块1作为减压板，增大与地面的接触面积，同时，为了满足其移动需求，所述升降机架14远离承托板11一端的垫块上通过生阿静机构连接有行走轮，第二支架5远离输送机构9的一端连接有行走轮。

第一支架上的行走轮为前行走轮2，第二支架5上的行走轮为后行走轮6，前后支架均设置行走轮，便于其整体在巷道内的位置调整，行走轮为可调节结构，在到达安装位置后，行走轮能够通过升降调节至不受力位置，由垫块支撑支架主体受力，既能保证其所处位置的稳定性，又能够满足整体负载的需求，避免过度负载对行走轮造成的损伤。

张拉器17和钻机3均布置在承托板11的下方，承托板11上预设通孔方便进行钻孔、锚索布置张拉，在组合梁对应多个锚索固定位置时，通过钻机3调整位置对多个位置施加钻孔，并安装、张拉锚索，满足组合梁的多个位置固定需求。

对于输送机构9，如图1、图2所示，输送机构9包括输送带、回转轴和输送支架，输送带两端分别配合安装于输送支架的回转轴，输送支架一端铰接于承托板11下方的吊装板13，另一端铰接于第二支架5，锚索夹10安装于输送带。

钻机穿过承托板、组合梁对围岩钻孔，锚索夹携带锚索输送至钻孔位置，钻机依次穿过承托板、组合梁后，对围岩钻孔，锚索夹携带锚索输送至钻孔位置，并进行安装；安装完成后安装锚索至钻孔，通过锚索张拉器对锚索进行张拉。所述的输送带可以选用拼接式输送带，改变输送带整体的长度，适应布置组合梁的巷道高度，所述的输送支架也可以选用拼接支架，以适应拼接式输送带的长度。

同样的，所述承托板包括多块托板，多块托板依次拼合连接，用于适应所承托的组合梁，承托板能够配合不同宽度、不同长度的输送机构。承托板长度能够进行调节，对应的钻孔位置调节后，输送带的轴向宽度、锚索夹位置、锚索夹数目也能够进行适应性调整。可以理解的是，可调节的伸缩板结合可调节的输送机构协同配合，能够使得整个装置适用不同规格的锚索梁、不同长度的锚索、不同的钻孔位置和不同的围岩高度。

多组锚索夹10沿输送带外周面依次间隔布置，每组包括并列布置的多个锚索夹10；升降机架14能够通过承托板11带动输送支架改变与升降机架14的夹角，并改变第一支架和第二支架5的间距。

所述的吊装板13能够随承托板11的升降而升降，所述的第二支架5的高度也能够进行调节，但整体处于较低位置，方便锚索与锚索夹10的配合。

锚索夹10为交叉式锚索夹10，其整体错位交叉，能够对锚索进行夹持，并在输送带作用下进行输送。

需要特别指出的是，由于锚索的轴向较长，为了使其能够顺利输送到钻孔位置，避免其在输送过程中发生不可控扭转偏移等问题，每根锚索至少配合两个锚索夹，且锚索对应的锚索夹位于不同组。

通过多个锚索夹沿输送方向依次夹持锚索，使得长锚索能够依次随输送带依次移动到钻孔位置，从而方便完成锚索的输送和安装，提高安装效率和安全性。

可以对升降机架14的高度进行调节，使得承托板11能够调节至所需高度，控制所述的输送带转动，并对其速度进行调控，控制所述的锚索夹10的开合状态，使其能够在将锚索输送到组合梁位置时开启，从而取下锚索进行安装。

当然，可以选用自动感应模块对锚索夹10的开启状态进行控制，比如采用红外传感器对锚索夹10位置进行监测，在锚索夹10到位后，控制锚索夹10开启。

在本实施例中，所述的锚索夹10布置4组，每组三个，如图1所示，在此状态下，3个位于输送带上表面两端与中间，1个位于输送带下表面中间，并随输送带的转动而实时改变位置。

所述输送带配合的回转轴中，至少一个配合有回转驱动机构，比如液压马达、电动机等转矩输出机构，驱动回转轴从而带动输送带回转。

实施例2

本公开的另一个实施例中，如图1-图2所示，给出一种巷道组合梁支护体系施工方法。

利用实施例1中的巷道组合梁支护体系施工装置，包括以下步骤：

放置组合梁于承托板11顶面，升降机架14顶升承托板11和组合梁至支护位置，同时带动输送机构9一端上升，第二支架5随输送机构9另一端移动；

钻机3穿过承托板11对组合梁和围岩钻孔，锚索夹10携带锚索输送至锚索张拉器17；

在钻孔过程中，调整钻机3位置对组合梁的多个设定位置进行依次钻孔，并依次安装锚索至钻孔，依次通过锚索张拉器17对锚索进行张拉。

具体的，结合图1、图2，对上述步骤进行详细描述：

步骤一：调节升降机架14高度，使得巷道组合梁支护体系安装装置整体可移动，并将其移动至施工地点。

步骤二：根据锚索长度和巷道高度调节拼接式输送带长度后，使其连接第一支架和第二支架5，升降机架14工作推动承托板11动作，调节行走轮使得垫块1压于巷道底板，并将组合梁放置在承托板11上。

步骤三：将升降机架14驱动承托板11顶升组合梁至设计位置后，同时带动输送机构9倾斜布置，第二支架5靠近第一支架，再调整围岩钻机3的位置，使得钻机3输出端能够穿过承托板11实现围岩钻孔。

步骤四：将与钻孔数量相等的锚索平行放置于输送带，并通过锚索夹10夹持，锚索通过交叉式锚索夹10固定。

步骤五：开启锚索输送机构9，通过输送带结合锚索夹10对锚索进行提升，将锚索送入锚索孔位置内，进行锚索的安装，锚索全部进入锚索孔后，对每个锚索安装托盘和锁具。

步骤六：控制锚索张拉器17移动至锚索位置，依次进行锚索张拉。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，包括第一支架、输送机构和第二支架，第一支架包括相连接的承托板和升降机架，输送机构一端铰接于承托板下方，另一端铰接于第二支架，输送机构上间隔布置有多组锚索夹，承托板下部通过位置调节机构连接锚索张拉器，承托板下方的升降机架上连接有工作端朝向承托板的钻机。

2.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述承托板顶面作为组合梁的承托面，承托板上设有依次间隔布置的多根托梁，相邻托梁之间形成供钻机工作端和锚索穿过的钻孔通道。

3.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述位置调节机构包括滑轨、竖直调节机构和水平调节结构，承托板下部连接有滑轨，锚索张拉器安装于滑轨，并形成沿滑轨轴向调节位置的移动副，滑轨连接于竖直调节机构，竖直调节机构通过水平调节结构连接承托板。

4.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述承托板包括多块托板，多块托板依次拼合连接，用于适应所承托的组合梁，承托板能够配合不同宽度、不同长度的输送机构。

5.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述升降机架作为承托板的支腿连接承托板底面，钻机通过钻机支架安装于升降机架，钻机轴线平行于升降机架输出端伸缩方向布置。

6.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述第一支架远离承托板的一端连接有垫块，垫块通过升降机构连接有行走轮，第二支架远离输送机构的一端连接有行走轮。

7.如权利要求1所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，所述输送机构包括输送带、回转轴和输送支架，输送带两端分别配合安装于回转轴，输送支架一端铰接于承托板下方的吊装板，另一端铰接于第二支架，锚索夹安装于输送带。

8.如权利要求7所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，多组锚索夹沿输送带外周面依次间隔布置，每组包括并列布置的多个锚索夹；每根锚索至少配合两个锚索夹，且锚索对应的锚索夹位于不同组；升降机架能够通过承托板带动输送支架改变与升降机架的夹角，并改变第一支架和第二支架的间距。

9.巷道组合梁支护体系施工方法，利用如权利要求1-8任一项所述的巷道组合梁支护体系施工装置，其特征在于，包括以下步骤：

放置组合梁于承托板顶面，升降机架顶升承托板和组合梁至支护位置，同时带动输送机构一端上升，第二支架随输送机构另一端移动；

钻机穿过承托板对组合梁和围岩钻孔，锚索夹携带锚索输送至锚索张拉器；

安装锚索至钻孔，通过锚索张拉器对锚索进行张拉。

10.如权利要求9所述的巷道组合梁支护体系施工方法，其特征在于，在钻孔过程中，调整钻机位置对组合梁的多个设定位置进行依次钻孔，并依次安装、张拉锚索。

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