CN117287242A - 一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法，其中多臂锚杆钻机包括门型架、帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机、安装调整机构，帮部锚杆钻机安装在门型架的侧面，顶部锚杆钻机安装在门型架上的顶部，门型架与两个安装调整机构连接，通过安装调整机构控制门型架前后左右的摆动及水平移动；安装调整机构包括：滑移机构、安装座、伸缩锚臂、三角油缸、调平油缸，安装座固定在滑移机构上，伸缩锚臂两端分别铰接在安装座和门型架上，三角油缸两端分别铰接在安装座和伸缩锚臂上，控制伸缩锚臂上下摆动以及门型架的左右调整，调平油缸的两端分别铰接在门型架和伸缩锚臂上，控制门型架的前后摆动角度，实现多根锚杆钻机同时施工，提高了锚杆的施工效率。

Description

一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法

技术领域

本发明涉及煤矿巷道掘进及锚护施工领域，具体涉及一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法。

背景技术

目前，在煤矿巷道的施工中，主要分为掘进和锚护两个工序，掘进工序主要由掘进机前伸的切割头旋转摆动实现断面的切割；锚护主要由掘进机车载的双臂锚杆钻机进行打孔以及安装锚杆作业；在施工过程中，特别是煤巷的施工中，锚护的工作量非常大，施工工艺及工序复杂，比如某巷道一排顶部锚杆及帮部锚杆的锚杆数量达到15根，排与排之间的间距为800mm，而锚护除了钻孔以外还要进行锚杆机锚索安装的施工，工艺复杂，而掘进由于机器施工工艺简单，施工效率非常快，在煤矿巷道的施工中，特别是煤巷施工，为防止巷道坍台，锚护的施工不能滞后太多甚至需要与掘进同步进行，两臂锚杆钻机在施工15根锚杆时，锚护效率低下，严重滞后了巷道整体的推进速度。

现有双臂掘锚机的结构如图1、图2所示，主要结构包括：掘进机、帮部锚杆钻机、安装座、滑动机构、操作平台，帮部锚杆钻机通过滑移机构安装在掘进机两侧，滑移机构包括：滑移座、滑移架、滑动机构、伸缩油缸，滑移座安装在上，滑移架通过滑动机构安装在滑移座上，安装座固定在滑移座上，伸缩油缸的两端分别铰接在滑移架和安装座上，用于控制滑移架滑动，所述帮部锚杆钻机通过回转台安装在滑移架上，操作平台安装在滑移架上；当进行掘进施工时，伸缩油缸控制滑移机构缩回，不影响掘进机旋转摆动，掘进机的切割机构在掘进机动力机构驱动下旋转切割，并在掘进机的油缸的驱动下实现上下左右的摆动，以完成巷道整个截面的切割，当前截面切割完毕后，切割动作停止，掘进机的切割机构下摆至最低位置，伸缩油缸控制滑移架向前滑移，使帮部锚杆钻机伸出至掘进面，通过回转台控制帮部锚杆钻机的左右摆动及部和帮部的施工切换，操作者可以站在操作平台上进行单独操作，其缺点：

1）该双臂掘锚机同一时间段，只能针对帮部或顶部施工，对帮部或顶部施工后，还需要通过回转台旋转才能进行施工，效率低下；

2）该双臂掘锚机中的滑动机构为一级滑动机构机构，在施工完后，无法直接对下一施工位置进行施工，需要调整掘进机位置，才可以进行下一操作，该过程增加了施工时间，进一步降低了工作效率；

3）帮部锚杆钻机在对顶部进行施工时，只能针对帮部锚杆钻机上方位置进行作业，无法调整位置，适用性低。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法，利用现有双臂掘锚机，设计门型架与双臂掘锚机中的帮部锚杆钻机相连接， 并增加顶部锚杆钻机，当进行锚护作业时，掘锚机不进行切割，切割机构下摆直最低状态，通过安装调整机构伸出，使门型架到达合适的位置，同时门型架上的帮部锚杆钻机和顶部锚杆钻机调整至工作位置，进行施工作业，施工完毕后，安装调整机构缩回至运输状态，顶部锚杆钻机、帮部锚杆钻机回至运输状态，掘锚机进行切割，依次循环进行施工。

多臂锚杆钻机中设置了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机可以同时对帮部和顶部进行加工，提高施工效率，通过门型架、伸缩锚臂、滑移机构的设置提高了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机的移动距离，在掘进机不移动的情况下可以对多个施工位置进行施工，顶部锚杆钻机与门型架之间设有平移机构，可以调整顶部锚杆钻机在门型架上的位置，实现对门型架上方每个位置进行施工，提高适用性，该多臂锚杆钻机可以实现与现有机载锚杆钻机钻臂的通用互换，极大地提高了锚护的施工效率及产品的通用性，门型架通过安装调整机构安装在掘进机上，不增加机器空间尺寸，并且可以实现大行程滑移，变幅、旋转摆动功能，满足机器空间位姿的定位和调整。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多臂锚杆钻机，包括：门型架、帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机、安装调整机构，所述帮部锚杆钻机安装在门型架的侧面，顶部锚杆钻机安装在门型架上的顶部，所述门型架与两个安装调整机构连接，通过安装调整机构控制门型架前后左右的摆动及水平移动；所述安装调整机构包括：滑移机构、安装座、伸缩锚臂、三角油缸、调平油缸，所述安装座固定在滑移机构上，伸缩锚臂的两端分别铰接在安装座和门型架上，三角油缸的两端分别铰接在安装座和伸缩锚臂上，控制伸缩锚臂的上下摆动以及门型架的左右调整，调平油缸的两端分别铰接在门型架和伸缩锚臂上，控制门型架的前后摆动角度。

进一步的，所述滑移机构为两级滑移机构。

进一步的，所述两级滑移机构的一级滑移通过伸缩油缸驱动，二级滑移通过齿轮齿条机构和电机驱动。

进一步的，所述两级滑移机构包括：滑移座、滑移架、滑动机构、滑台、齿轮齿条机构、电机、伸缩油缸，所述滑移架通过滑动机构滑动安装在滑移座上，伸缩油缸，伸缩油缸设置在滑移架与滑移座之间，用于控制滑移架滑动，所述滑台通过滑动机构滑动安装在滑移架上，所述齿轮齿条机构、电机安装在滑移架与滑台之间，用于控制滑台在滑移架上滑动，所述安装座安装在滑台上。

进一步的，所述帮部锚杆钻机与门型架之间还设有摆动油缸，帮部锚杆钻机铰接在门型架的侧面，摆动油缸两端分别铰接在帮部锚杆钻机和门型架上，用于控制帮部锚杆钻机摆动。

进一步的，所述顶部锚杆钻机与门型架之间还设有角度调节机构和平移机构，平移机构安装在门型架上，顶部锚杆钻机通过角度调节机构安装在平移机构上。

进一步的，所述角度调节机构为气动、液压、电动回转台中的一种。

进一步的，所述平移机构为丝杆传动的滑台、齿轮齿条传动的滑台和链轮传动的滑台三者中的一种。

一种掘锚机，包括：掘进机和多臂锚杆钻机，所述多臂锚杆钻机安装在掘进机上。

一种掘锚机的施工方法，包括：

当进行掘进施工时，伸缩锚臂、滑移机构均处于回缩状态，门型架完全退回至掘进机车身中部，掘进机的切割机构的摆动和回转均不受影响，帮部锚杆钻机在摆动油缸的带动下旋转至竖直位置，顶部锚杆钻机在角度调节机构的带动下水平放到至与掘进机的车身平行，保证掘进机的通过性，此时掘进机的切割机构在掘进机的油缸和回转台以及切割电机的驱动下进行摆动作业，完成一个切割面的施工；

切割完成后需要及时进行锚护作业，此时掘进机的切割机构下摆至最低位置，多臂锚杆钻机在滑移机构、伸缩锚臂的推动下前推至切割面部位，通过三角油缸以及调平油缸调整门型架至设定位姿，帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机同时工作，当一组孔施工完毕时，不需要调整门型架位姿，只需要调整滑移机构、伸缩锚臂使门型架至下一空位帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机即可进行同时施工。

本发明的有益效果是：

1）多臂锚杆钻机中设置了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机可以同时对帮部和顶部进行加工，提高施工效率；

2）通过门型架、伸缩锚臂、滑移机构的设置提高了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机的移动距离，在掘进机不移动的情况下可以对多个施工位置进行施工，提高施工效率；

3）顶部锚杆钻机与门型架之间设有平移机构，可以调整顶部锚杆钻机在门型架上的位置，实现对门型架上方每个位置进行施工，提高适用性；

4)该多臂锚杆钻机可以实现与现有机载锚杆钻机钻臂的通用互换，极大地提高了锚护的施工效率及产品的通用性。

附图说明

图1为背景技术中双臂掘锚机的结构示意图；

图2为图1中安装座、滑动机构、操作平台连接结构示意图；

图3为本发明掘锚机锚护状态下掘锚机的侧方位视图；

图4为本发明掘锚机锚护状态下施工状态示意图；

图5为本发明掘锚机锚护状态下掘锚机的俯视图；

图6为本发明掘锚机锚护状态下掘锚机的轴侧示意图；

图7为本发明掘锚机掘进状态下掘锚机的侧方位视图；

图8为本发明掘锚机掘进状态下掘锚机的俯视图；

图9为本发明掘锚机掘进状态下掘锚机的轴侧示意图；

图中：1、掘进机；101、切割机构；2、门型架；3、帮部锚杆钻机；4、顶部锚杆钻机；5、安装座；6、伸缩锚臂；7、三角油缸；8、调平油缸；9、滑移座；10、滑移架；11、平移机构；12、摆动油缸；13、巷道；14、锚杆；15、操作平台；16、角度调节机构；17、伸缩油缸。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种多臂锚杆钻机，包括：门型架2、帮部锚杆钻机3、顶部锚杆钻机4、安装调整机构，所述帮部锚杆钻机3安装在门型架2的侧面，顶部锚杆钻机4安装在门型架2上的顶部，所述门型架2与两个安装调整机构连接，通过安装调整机构控制门型架2前后左右的摆动及水平移动；所述安装调整机构包括：滑移机构、安装座5、伸缩锚臂6、三角油缸7、调平油缸8，所述安装座5固定在滑移机构上，伸缩锚臂6的两端分别铰接在安装座5和门型架2上，三角油缸7的两端分别铰接在安装座5和伸缩锚臂6上，控制伸缩锚臂6的上下摆动以及门型架2的左右调整，调平油缸8的两端分别铰接在门型架2和伸缩锚臂6上，控制门型架2的前后摆动角度。

帮部锚杆钻机3、顶部锚杆钻机4均为锚杆钻机，只是安装位置不同，为了方便描述。

门型架2上可以安装多个帮部锚杆钻机3和顶部锚杆钻机4，可以根据需求进行设置。

通过门型架2可以为帮部锚杆钻机3、顶部锚杆钻机4工作提供一个稳定的工作台，同时与两个安装调整机构配合，使其移动、调整时，结构更加稳定。

其中，滑移机构为两级滑移机构，可以采用油缸、带驱动装置的齿轮齿条传动、链轮传动、丝杆机构中的至少一种方式控制两级滑移机构工作，其中驱动装置可以为气动、液动、电动装置，如气动马达、液压马达、电机等，可以根据不同的工作环境进行选择具体的驱动方式。

伸缩锚臂6内部设有伸缩油缸17，控制伸缩锚臂6的内节伸缩运动，增加伸缩距离，以提高适用性能，伸缩锚臂6与两级滑移机构实现三级伸缩，可以根据不同工况进行调整，以提高适用性。

本实施例中进一步的，所述两级滑移机构的一级滑移通过伸缩油缸17驱动，二级滑移通过齿轮齿条机构和电机驱动，如图3、图5、图6、图7、图8所示，所述两级滑移机构包括：滑移座9、滑移架10、滑动机构、滑台、齿轮齿条机构、电机、伸缩油缸17，所述滑移架10通过滑动机构滑动安装在滑移座9上，伸缩油缸17，伸缩油缸17设置在滑移架10与滑移座9之间，用于控制滑移架10滑动，所述滑台通过滑动机构滑动安装在滑移架10上，所述齿轮齿条机构、电机安装在滑移架10与滑台之间，用于控制滑台在滑移架10上滑动，所述安装座5安装在滑台上。

其中，齿轮齿条机构中的齿条安装在滑移座9上，与滑动机构的移动方向平行，齿轮安装在电机的输出轴，电机固定在滑台上，使齿轮与齿条啮合，通过控制电机工作，控制滑台的移动。

滑动机构为导轨机构、光杠机构中的一种，起到滑动导向的作用，用于滑台和滑移架10的滑动。

本实例中进一步的，所述帮部锚杆钻机3与门型架2之间还设有摆动油缸12，帮部锚杆钻机3铰接在门型架2的侧面，摆动油缸12两端分别铰接在帮部锚杆钻机3和门型架2上，用于控制帮部锚杆钻机3摆动。

帮部锚杆钻机3还通过平移机构11安装在门型架2上，通过平移机构11可以上下调整帮部锚杆钻机3的位置。

摆动油缸12还可以采用角度调节机构16替换，帮部锚杆钻机3通过角度调节机构16安装在门型架2上。

所述顶部锚杆钻机4与门型架2之间还设有角度调节机构16和平移机构11，平移机构11安装在门型架2上，顶部锚杆钻机4通过角度调节机构16安装在平移机构11上，通过角度调节机构16调节顶部锚杆钻机4的旋转角度，以满足锚定的孔的角度，通过平移机构11调整顶部锚杆钻机4的水平位置，可以对顶部任何位置进行施工。

进一步的，所述角度调节机构16为气动、液压、电动回转台中的一种，平移机构11为丝杆传动的滑台、齿轮齿条传动的滑台和链轮传动的滑台三者中的一种，所述平移机构11中设有驱动装置，可以为气动、液动、电动装置，如气动马达、液压马达、电机等。

门型架2上还设有操作平台15，操作者可以站在操作平台15上进行单独操作。

门型架2还可以设置成可伸缩式结构，可以实现门型架2尺寸的调整以适应不同尺寸的巷道13，该实例中门型架2与伸缩锚臂6和调平油缸8之间的铰接位置设有平移机构，该平移机构固定在门型架2上，伸缩锚臂6和调平油缸8铰接在该平移机构上，用于随着门型架2的伸缩，调整对应的铰接位置。

一种掘锚机，包括：掘进机1以及安装在掘进机1上的多臂锚杆钻机，多臂锚杆钻机的滑移座9固定安装在掘进机1上。

该掘锚机，根据结构和施工特点，在确保在现有掘进机1结构基础上增加多个锚臂同时施工，提高锚护效率，将门型架2安装在切割机构101的上方，横跨在掘进机1两侧，门型架2两侧立柱各安装一部帮部锚杆钻机3，帮部锚杆钻机3通过平移机构11可以沿立柱上下滑移调整位置，门型架2的顶梁安装多部顶部锚杆钻机4，并可以在平移机构11的驱动下左右滑移，锚杆钻机不工作时，顶部锚杆钻机4可以旋转平放至机棚顶部以降低整机高度，如图9所示。

如图3、图4所示，当掘锚机进行锚护作业时，切割机构101卧底，安装在两侧的滑移机构同时动作，将门型架2前推至掘锚机前侧，同时可以通过三角油缸7、伸缩锚臂6的伸缩油缸17、调平油缸8实现门型架2空间位姿的调整，帮部锚杆钻机3、顶部锚杆钻机4调整至垂直巷道13面角度，开始同时工作，当一组锚杆14施工完毕后，顶部锚杆钻机4在平移机构11的驱动下平移至同排其他孔位进行施工，同排孔全部施工完毕后伸缩锚臂6推动锚杆钻机移动至下一排孔位进行施工，当该横截面的锚杆14施工完成后，通过调整三角油缸7、伸缩锚臂6的伸缩油缸17、调平油缸8及滑移机构，到下一横截面进行施工作业，不需要调整掘进机1的位置。

本实施例中，门型架2上各设有两个帮部锚杆钻机3和两个顶部锚杆钻机4。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9所示，一种掘锚机的施工方法，包括：

当进行掘进施工时，伸缩锚臂6、滑移机构均处于回缩状态，门型架2完全退回至掘进机1车身中部，掘进机1的切割机构101的摆动和回转均不受影响，帮部锚杆钻机3在摆动油缸12的带动下旋转至竖直位置，顶部锚杆钻机4在角度调节机构16的带动下水平放到至与掘进机1的车身平行，该状态也为运输状态，保证掘进机1的通过性，此时掘进机1的切割机构101在掘进机1的油缸和回转台以及切割电机的驱动下进行摆动作业，完成一个切割面的施工；

切割完成后需要及时进行锚护作业，此时掘进机1的切割机构101下摆至最低位置，多臂锚杆钻机在滑移机构、伸缩锚臂6的推动下前推至切割面部位，通过三角油缸7以及调平油缸8调整门型架2至设定位姿，帮部锚杆钻机3、顶部锚杆钻机4同时工作，当一组孔施工完毕时，不需要调整门型架2位姿，只需要调整滑移机构、伸缩锚臂6使门型架2至下一空位，两个帮部锚杆钻机3、两个顶部锚杆钻机4即可进行同时施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多臂锚杆钻机，其特征在于：包括：门型架、帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机、安装调整机构，所述帮部锚杆钻机安装在门型架的侧面，顶部锚杆钻机安装在门型架上的顶部，所述门型架与两个安装调整机构连接，通过安装调整机构控制门型架前后左右的摆动及水平移动；所述安装调整机构包括：滑移机构、安装座、伸缩锚臂、三角油缸、调平油缸，所述安装座固定在滑移机构上，伸缩锚臂的两端分别铰接在安装座和门型架上，三角油缸的两端分别铰接在安装座和伸缩锚臂上，控制伸缩锚臂的上下摆动以及门型架的左右调整，调平油缸的两端分别铰接在门型架和伸缩锚臂上，控制门型架的前后摆动角度。

2.根据权利要求1所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述滑移机构为两级滑移机构。

3.根据权利要求2所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述两级滑移机构的一级滑移通过伸缩油缸驱动，二级滑移通过齿轮齿条机构和电机驱动。

4.根据权利要求3所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述两级滑移机构包括：滑移座、滑移架、滑动机构、滑台、齿轮齿条机构、电机、伸缩油缸，所述滑移架通过滑动机构滑动安装在滑移座上，伸缩油缸，伸缩油缸设置在滑移架与滑移座之间，用于控制滑移架滑动，所述滑台通过滑动机构滑动安装在滑移架上，所述齿轮齿条机构、电机安装在滑移架与滑台之间，用于控制滑台在滑移架上滑动，所述安装座安装在滑台上。

5.根据权利要求1所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述帮部锚杆钻机与门型架之间还设有摆动油缸，帮部锚杆钻机铰接在门型架的侧面，摆动油缸两端分别铰接在帮部锚杆钻机和门型架上，用于控制帮部锚杆钻机摆动。

6.根据权利要求5所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述顶部锚杆钻机与门型架之间还设有角度调节机构和平移机构，平移机构安装在门型架上，顶部锚杆钻机通过角度调节机构安装在平移机构上。

7.根据权利要求6所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述角度调节机构为气动、液压、电动回转台中的一种。

8.根据权利要求6所述的一种多臂锚杆钻机，其特征在于：所述平移机构为丝杆传动的滑台、齿轮齿条传动的滑台和链轮传动的滑台三者中的一种。

9.一种掘锚机，其特征在于：包括：掘进机和权利要求6所述的一种多臂锚杆钻机，所述多臂锚杆钻机安装在掘进机上。

10.根据权利要求9所述的一种掘锚机的施工方法，其特征在于：包括：

当进行掘进施工时，伸缩锚臂、滑移机构均处于回缩状态，门型架完全退回至掘进机车身中部，掘进机的切割机构的摆动和回转均不受影响，帮部锚杆钻机在摆动油缸的带动下旋转至竖直位置，顶部锚杆钻机在角度调节机构的带动下水平放到至与掘进机的车身平行，保证掘进机的通过性，此时掘进机的切割机构在掘进机的油缸和回转台以及切割电机的驱动下进行摆动作业，完成一个切割面的施工；

切割完成后需要及时进行锚护作业，此时掘进机的切割机构下摆至最低位置，多臂锚杆钻机在滑移机构、伸缩锚臂的推动下前推至切割面部位，通过三角油缸以及调平油缸调整门型架至设定位姿，帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机同时工作，当一组孔施工完毕时，不需要调整门型架位姿，只需要调整滑移机构、伸缩锚臂使门型架至下一空位帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机即可进行同时施工。