CN114263472B - 一种煤矿拱形断面连续截割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿截割技术领域，具体是一种煤矿拱形断面连续截割方法。包括以下步骤。S100～通过自行走圆断面截割装置在系统的最前端负责截割出一个圆形断面的巷道。S200～在自行走圆断面截割装置后方设置随式修边截割装置，通过距离控制系统自动控制跟随式修边截割装置与自行走圆断面截割装置距离，跟随式修边截割装置负责将圆形断面两边区域A截割下来。S300～在随式修边截割装置上集成锚护系统，负责完成巷道的支护工序，并在底板上喷洒快速凝固剂，实现底板的快速硬化。S400～在随式修边截割装置后方设置后方配套动力系统。S500～在动力系统后方设置出料系统，用于转运截割下来的物料。
Description
技术领域
本发明属于煤矿截割技术领域，具体是一种煤矿拱形断面连续截割方法。
背景技术
随着煤矿井下综掘装备集成化、一体化的发展，全断面掘进机的应用越来越多。但是目前全断面掘进系统成型巷道断面均为圆形，而煤矿井下所需巷道断面为拱形，全断面掘进系统施工完成的巷道均需回填成拱形才能满足煤矿的使用要求，增加了工程工期，降低了经济性。
发明内容
本发明为了解决全断面掘进系统施工完成的巷道均为圆形，不能满足煤矿使用要求的问题，提供一种煤矿拱形断面连续截割方法。
本发明采取以下技术方案：一种煤矿拱形断面连续截割方法，包括以下步骤。
S100～通过自行走圆断面截割装置在系统的最前端负责截割出一个圆形断面的巷道。
S200～在自行走圆断面截割装置后方设置随式修边截割装置，通过距离控制系统自动控制跟随式修边截割装置与自行走圆断面截割装置距离，跟随式修边截割装置负责将圆形断面两边区域A截割下来，区域A切削下来的物料直接填充到区域B中，最后成型的拱形断面，区域A为圆形断面与拱形断面组成的两侧封闭图形，区域B为圆形断面与拱形断面组成的底部封闭图形。
S300～在随式修边截割装置上集成锚护系统，负责完成巷道的支护工序，并在底板上喷洒快速凝固剂，实现底板的快速硬化。
S400～在随式修边截割装置后方设置后方配套动力系统，给自行走圆断面截割装置、跟随式修边截割装置、锚护系统和出料系统提供电力和液压动力。
S500～在动力系统后方设置出料系统，用于转运截割下来的物料。
随式修边截割装置包括设置在行走锚杆钻机，行走锚杆钻机前端安装有截割机构，所述的截割机构包括纵轴式截割头、齿轮箱、回转机构、滑移架以及截割电机，齿轮箱的两端分别安装有纵轴式截割头，纵轴式截割头与齿轮箱内的行星减速器连接，齿轮箱中部与回转机构一侧连接，回转机构另一侧固定在支撑架上，支撑架安装在滑移架的导轨体上，并可以沿导轨体滑动，支撑架与伸缩油缸的一端铰接连接，伸缩油缸的另一端与滑移架端部铰接连接，截割电机外筒与支撑架连接，截割电机输出轴通过联轴器、传动轴与齿轮箱连接，实现截割电机驱动两个纵轴式截割头旋转。
步骤S200中随式修边截割装置具体工作方法如下：
S201～截割电机开始工作，通过回转机构的动作驱动齿轮箱转动，使得其中一个纵轴式截割头在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时通过两根伸缩油缸的伸缩动作驱动左侧或右侧纵轴式截割头紧贴圆形断面最左侧或最右侧。
S202～保持截割电机工作，通过回转机构的动作驱动齿轮箱逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头向下截割，当纵轴式截割头到达理想拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头沿着理想拱形断面的底板向右或向左截割，将A区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区。
S203～保持截割电机工作，两根伸缩油缸推动支撑架沿导轨体向右或向左移动，同时回转机构驱动齿轮箱转动，使得位于巷道上端的纵轴式截割头在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时紧贴圆形断面的最右侧或最左侧。
S204～保持截割电机工作，通过回转机构的动作驱动齿轮箱逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头向下截割，当纵轴式截割头到达理想拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头沿着理想拱形断面的底板向左或向右截割，将A区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区，一个截割循环完成后，设备向前移动一定距离。
S205～重复S201～S204，完成圆形断面截割修改成拱形断面。
与现有技术相比，目前掘进工作面的掘进设备主要包括悬臂式掘进机、连采机与掘锚机。悬臂式式掘进机采用纵轴或横轴式截割头，截割能力强，单截割头作业加之频繁调整设备装料，截割效率低；连采机与掘锚机均采用与截割巷道等宽的截割滚筒进行截割，全宽一次截割，截割效率高，但只适用于煤巷，在截割半煤岩巷道时，存在效率低与故障率高等问题，适应性差。本发明能实现煤矿拱形断面岩巷一次成型，并且破岩能力强，效率高，并且首创将截割下来的物料直接填充底板的连续截割工艺，应用前景更加广阔。
附图说明
图1为本发明中煤矿拱形断面截割系统结构示意图；
图2为本发明中煤矿拱形断面截割系统俯视图；
图3为自行走圆断面截割装置正面示意图；
图4为自行走圆断面截割装置结构示意图；
图5为自行走圆断面截割装置俯视图；
图6为跟随式修边截割装置中截割机构的结构；
图7为跟随式修边截割装置中滑移架的轴侧视图；
图8为圆形断面修成拱形断面示意图；
图中1-自行走圆断面截割装置，2-跟随式修边截割装置，3-锚护系统，4-后配套动力系统，5-出料系统，6-圆形刀盘截割装置，7-前护盾，8-推进油缸，9-行走机构，10-支撑系统。
具体实施方式
一种煤矿拱形断面连续截割方法，包括以下步骤。
S100～通过自行走圆断面截割装置1在最前端负责截割出一个圆形断面的巷道。
S200～在自行走圆断面截割装置1后方设置随式修边截割装置2，通过距离控制系统自动控制跟随式修边截割装置2与自行走圆断面截割装置1距离，跟随式修边截割装置2负责将圆形断面两边区域A截割下来，区域A切削下来的物料直接填充到区域B中，最后成型的拱形断面，区域A为圆形断面与拱形断面组成的两侧封闭图形，区域B为圆形断面与拱形断面组成的底部封闭图形。跟随式修边截割装置2截割下来的物料不用运输出去，现场回填到巷道底板上，并喷洒快速凝固剂实现底板的快速硬化，为系统后面设备的行走提供便利。
S300～在随式修边截割装置2上集成锚护系统3，负责完成巷道的支护工序，并在底板上喷洒快速凝固剂，实现底板的快速硬化。
S400～在随式修边截割装置2后方设置后方配套动力系统4，给自行走圆断面截割装置1、跟随式修边截割装置2、锚护系统3和出料系统5提供电力和液压动力。
S500～在动力系统4后方设置出料系统5，用于转运截割下来的物料。
自行走圆断面截割装置1包括圆形刀盘截割装置6、前护盾7、推进油缸8、行走机构9、支撑系统10和临时支护11，支撑系统10安装在行走机构9，支撑系统10上方设置临时支护11，支撑系统10前端与若干组推进油缸8的一端铰接固定，推进油缸8的另一端与前护盾7固定，前护盾7前侧设置有圆形刀盘截割装置6。
随式修边截割装置2包括设置在行走锚杆钻机，行走锚杆钻机前端安装有截割机构，所述的截割机构包括纵轴式截割头2.1、齿轮箱2.2、回转机构2.3、滑移架2.4以及截割电机2.6，齿轮箱2.2的两端分别安装有纵轴式截割头2.1，纵轴式截割头2.1与齿轮箱2.2内的行星减速器连接，齿轮箱2.2中部与回转机构2.3一侧连接，回转机构2.3另一侧固定在支撑架2.7上，支撑架2.7安装在滑移架2.4的导轨体2.8上，并可以沿导轨体2.8滑动，支撑架2.7与伸缩油缸2.5的一端铰接连接，伸缩油缸2.5的另一端与滑移架2.4端部铰接连接，截割电机2.6外筒与支撑架2.7连接，截割电机2.6输出轴通过联轴器、传动轴与齿轮箱2.2连接，实现截割电机2.6驱动两个纵轴式截割头2.1旋转。
步骤S200中随式修边截割装置2具体工作方法如下：
S201～截割电机2.6开始工作，通过回转机构2.3的动作驱动齿轮箱2.2转动，使得其中一个纵轴式截割头2.1在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时通过两根伸缩油缸2.5的伸缩动作驱动左侧或右侧纵轴式截割头2.1紧贴圆形断面最左侧或最右侧；
S202～保持截割电机2.6工作，通过回转机构2.3的动作驱动齿轮箱2.2逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸2.5的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头2.1向下截割，当纵轴式截割头2.1到达理想拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头2.1沿着理想拱形断面的底板向右或向左截割，将A区区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区；
S203～保持截割电机2.6工作，两根伸缩油缸2.5推动支撑架2.7沿导轨体2.8向右或向左移动，同时回转机构2.3驱动齿轮箱2.2转动，使得位于巷道上端的纵轴式截割头2.1在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时紧贴圆形断面的最右侧或最左侧；
S204～保持截割电机2.6工作，通过回转机构2.3的动作驱动齿轮箱2.2逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸2.5的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头2.1向下截割，当纵轴式截割头2.1到达理想拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头2.1沿着理想拱形断面的底板向左或向右截割，将A区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区，一个截割循环完成后，设备向前移动一定距离；
S205～重复S201～S204，完成圆形断面截割修改成拱形断面。
Claims (2)
1.一种煤矿拱形断面连续截割方法，其特征在于：包括以下步骤，
S100～通过自行走圆断面截割装置（1）在最前端负责截割出一个圆形断面的巷道；
S200～在自行走圆断面截割装置（1）后方设置随式修边截割装置（2），通过距离控制系统自动控制跟随式修边截割装置（2）与自行走圆断面截割装置（1）距离，
随式修边截割装置（2）包括设置在行走锚杆钻机，行走锚杆钻机前端安装有截割机构，所述的截割机构包括纵轴式截割头（2.1）、齿轮箱（2.2）、回转机构（2.3）、滑移架（2.4）以及截割电机（2.6），齿轮箱（2.2）的两端分别安装有纵轴式截割头（2.1），纵轴式截割头（2.1）与齿轮箱（2.2）内的行星减速器连接，齿轮箱（2.2）中部与回转机构（2.3）一侧连接，回转机构（2.3）另一侧固定在支撑架（2.7）上，支撑架（2.7）安装在滑移架（2.4）的导轨体（2.8）上，并可以沿导轨体（2.8）滑动，支撑架（2.7）与伸缩油缸（2.5）的一端铰接连接，伸缩油缸（2.5）的另一端与滑移架（2.4）端部铰接连接，截割电机（2.6）外筒与支撑架（2.7）连接，截割电机（2.6）输出轴通过联轴器、传动轴与齿轮箱（2.2）连接，实现截割电机（2.6）驱动两个纵轴式截割头（2.1）旋转；
跟随式修边截割装置（2）负责将圆形断面两边区域A截割下来，截割时纵轴式截割头（2.1）在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，左侧或右侧纵轴式截割头（2.1）紧贴圆形断面最左侧或最右侧；
区域A切削下来的物料直接填充到区域B中，最后成型的拱形断面，区域A为圆形断面与拱形断面组成的两侧封闭图形，区域B为圆形断面与拱形断面组成的底部封闭图形；
S300～在随式修边截割装置（2）上集成锚护系统（3），负责完成巷道的支护工序，并在底板上喷洒快速凝固剂，实现底板的快速硬化；
S400～在随式修边截割装置（2）后方设置后方配套动力系统（4），给自行走圆断面截割装置（1）、跟随式修边截割装置（2）、锚护系统（3）和出料系统（5）提供电力和液压动力；
S500～在动力系统（4）后方设置出料系统（5），用于转运截割下来的物料。
2.根据权利要求1所述的煤矿拱形断面连续截割方法，其特征在于：所述的步骤S200中随式修边截割装置（2）具体工作方法如下：
S201～截割电机（2.6）开始工作，通过回转机构（2.3）的动作驱动齿轮箱（2.2）转动，使得其中一个纵轴式截割头（2.1）在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时通过两根伸缩油缸（2.5）的伸缩动作驱动左侧或右侧纵轴式截割头（2.1）紧贴圆形断面最左侧或最右侧；
S202～保持截割电机（2.6）工作，通过回转机构（2.3）的动作驱动齿轮箱（2.2）逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸（2.5）的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头（2.1）向下截割，当纵轴式截割头（2.1）到达拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头（2.1）沿着拱形断面的底板向右或向左截割，将A区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区；
S203～保持截割电机（2.6）工作，两根伸缩油缸（2.5）推动支撑架（2.7）沿导轨体（2.8）向右或向左移动，同时回转机构（2.3）驱动齿轮箱（2.2）转动，使得位于巷道上端的纵轴式截割头（2.1）在圆形断面的投影圆心与圆形断面的圆心高度相等，同时紧贴圆形断面的最右侧或最左侧；
S204～保持截割电机（2.6）工作，通过回转机构（2.3）的动作驱动齿轮箱（2.2）逆时针或顺时针缓慢转动，同时伴随着伸缩油缸（2.5）的往复动作，使得原先最上端的纵轴式截割头（2.1）向下截割，当纵轴式截割头（2.1）到达拱形断面的底板时，接下来纵轴式截割头（2.1）沿着拱形断面的底板向左或向右截割，将A区的所有物料截割下来，同时截割下来的物料会随着截割头的旋转方向抛洒至B区，一个截割循环完成后，设备向前移动一定距离；
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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