CN209670900U - 一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台，包括顶梁和前梁，其特征是顶梁固定在侧立柱上，在侧立柱下方安装两台行走履带，侧立柱下部连接四台立柱，立柱能够自由伸缩带动顶梁、行走履带、侧立柱平稳的上下升降；由顶梁和前梁组成的倒T形轨道上滑动着滑架，滑架上连接着顶锚框架，顶锚框架上搭载着五台顶锚钻机，可一次性同时或单独完成五根顶锚2.4米的锚固工作。在两侧的侧立柱中，固定着推移液压油缸和推移液压缸套筒，在套筒的外部各连着一台帮锚钻机，可一次性同时或单独完成两根帮锚2.4米的锚固工作。本实用新型适应于松软条件下的机械化快速掘进系统，也可以应用于其他需要打锚杆的地质条件的矿井，提高了巷道的成型效果和支护性能。

Description

一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台

技术领域

本实用新型涉及井下掘进巷道时的锚杆钻机工作平台。

背景技术

WLZ-7/2型液压组合锚杆钻机工作平台，简称锚钻平台，该平台主要是针对韩城矿区特殊的地质条件和掘进工作面的生产实际问题而研发设计的。韩城矿区煤的f系数0.15-0.3，质地松软，同时顶板强度较低，在掘进巷道时，如果两帮不能及时支护，则极容易发生片帮现象，将直接影响巷道的成型效果和支护性能。目前掘进工作面的支护工艺是人工刷帮、铺网+手持风动锚杆钻机钻孔锚固，该工艺自动化程度低，严重制约掘进工作面的推进速度及公司煤炭产能的进一步提升。而国内成熟的快掘系统由于空间等因素的限制，无法适应我公司矿井的实际需求。为了尽快突破这一瓶颈，公司决定设立科研项目，自主研发锚钻平台，研制适应于松软条件下的机械化快速掘进系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台，适应于松软条件下的机械化快速掘进系统，也可以应用于其他需要打锚杆的地质条件的矿井，提高了巷道的成型效果和支护性能。

本实用新型的技术方案是：一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台，包括液压控制系统、电气控制系统、顶梁和前梁，其特征是顶梁固定在两个侧立柱上，在每个侧立柱下方安装一台行走履带，每个侧立柱下部连接两台立柱，四个立柱能够自由伸缩带动顶梁、行走履带、侧立柱平稳的上下升降；由顶梁和前梁组成的倒T形轨道上滑动着滑架，滑架上连接着顶锚框架，顶锚框架上搭载着五台顶锚钻机，可一次性同时或单独完成五根顶锚2.4米的锚固工作；

在两侧的侧立柱中，固定着推移液压缸，在推移液压缸套筒的外部各连着一台帮锚钻机，可一次性同时或单独完成两根帮锚2.4米的锚固工作；

钻机在液压控制系统和电气控制系统的作用下升起接顶，帮锚钻机在自身液压摆缸的作用下翻转成水平状态，与巷道侧帮垂直，同时在齿轮齿条副的作用下能够上下移动，在推移液压缸的推移下可向前移动一个步距，最终实现巷道两侧帮前后两排锚杆的锚钻工作，以及顶锚两侧大夹角锚杆的锚钻工作。

优选地，滑架通过销轴和顶锚框架连接，顶锚框架通过两台排钻翻转液压缸，完成水平到垂直90°翻转。

优选地，在顶梁的前端安装着两台前梁翻转液压缸，前梁通过前梁翻转液压缸带动由水平状态翻转成45°状态。

优选地，在顶梁的后端通过销轴固定着两个双伸缩推移液压缸，双伸缩推移液压缸与滑架连接，滑架在两个双伸缩推移液压缸的作用下可以前后伸缩。

优选地，在顶锚钻机底座的内部各安装一个锚钻推移液压缸，锚钻推移液压缸与钻机连接，可实现钻机的升降，并适应顶板的凹坑。

本实用新型钻机的移动方式优化为履带行走式，使整机行走更加灵活，可根据现场情况，对整机姿态进行前后、左右调整。整机外形尺寸较第一代钻机平台缩小，因此该钻机能够更好的适应底板松软有水的恶劣条件。

附图说明

图1是锚钻平台总装图。

图2是图1的后侧视图。

图3是图1的侧视图。

图4是图1的前视图。

图5图1的俯视图。

附图标号：帮锚钻机1、推移液压缸2、侧立柱3、履带4、立柱5、顶梁6、双伸缩推移液压缸7、排钻翻转液压缸8、滑架9、顶锚钻机10、顶锚框架11、前梁12、前梁翻转液压缸13、帮锚顶天立地液压缸14、液压控制系统15、电气控制系统16、帮锚推移液压缸17、顶锚框架顶天立地液压缸18。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型内容进行详细说明

一、平台构成

WLZ-7/2型履带式液压组合锚杆钻机工作平台主要由行走履带4、立柱5、侧立柱3、顶梁6、双伸缩推移液压缸7、排钻翻转液压缸8、前梁12、前梁翻转液压缸13、滑架9、顶锚框架11、顶锚钻机10、帮锚钻机1、推移液压缸2、帮锚推移液压缸17、帮锚顶天立地液压缸14、顶锚框架顶天立地液压缸18、液压控制系统15、电气控制系统16等组成。

二、该平台的工作过程

(1)在侧立柱3下方安装两台行走履带4，可根据巷道位置需要向前或向后行走。(2)行走到达工作位置后，四根立柱5伸出，立柱底部的支撑座与底板接触，将行走履带4提升并脱离底板，使侧立柱3与顶板形成一定的支撑力。(3)前梁12在前梁翻转液压缸13作用下，向下转动45度，将梯子梁和锚网安装在前梁12之上，然后翻转成水平位置，完成梯子梁和锚网的预装，并形成空顶区的临时支护。(4)帮锚钻机1在推移液压缸2的作用下推出0.8m，帮锚钻机1上安装锚杆托盘，两侧交错作业，完成帮锚工作。(5)调整帮锚钻机1的角度，达到与顶板夹角80°，锚口朝向顶板与煤壁夹角处，完成顶板与煤壁夹角处的锚杆的锚固工作。(6)由顶梁6和前梁12组成的倒T形轨道上，滑动着滑架9，滑架9在双伸缩推移液压缸7的作用下可向前推移两个步距，各0.8m。(7)在滑架9的前方，安装着顶锚框架11，顶锚框架11上搭载着五台顶锚钻机10，可一次性同时或单独完成顶锚2.4米的锚固工作。(8)顶锚框架11在两台排钻翻转液压缸8的作用下达到水平状态和垂直状态，水平状态下不影响掘进机工作，垂直状态下，两个顶锚框架顶天立地液压缸18撑顶接地固定后，可一次性完成一排五根2.4m顶锚的锚钻工作。

三、基本参数

1、整机参数

平台高度：2886-3365mm；宽度：4772mm；长度：5625mm；所需最小巷道尺寸：宽5000×高3000；重量：约15084kg。

操作方式：电液控集中操作。

2、履带参数

行走速度0.36Km/h；系统流量82L/min；接地比压0.079MPa；爬坡能力30°；允许设备总重量(含底盘)20000Kg；履带牵引力100kN；板宽350mm；最大长度2741mm；最大高度711mm；最大宽度601mm。

3、顶(帮)锚钻机参数工作压力14MPa；额定转矩150N.m；额定转速320r/min；额定流量32L/min；推进力(一级)21kN；推进力(二级)30kN；推进行程(一级)1200mm；推进行程(二级)1300mm；适用钻杆直径B22mm；外形尺寸(长×宽×高)2870×280×494。

四、与一代平台的对比

1、将主副架互为支撑的移动方式优化为履带行走式。使整机行走更加灵活，可根据现场情况，对整机姿态进行前后、左右调整。履带接地比压0.079MPa，EBZ120掘进机接地比压为0.14MPa，整机重量36t，因此该钻机能够更好的适应底板松软有水的恶劣条件。

2、采用四立柱进行支撑，在进行铺网作业和锚钻作业时，四根排钻立柱5将整机撑起接顶，避免了履带受力，增加了整机的升降空间。

3、将前梁12支撑的螺旋油缸优化为液压千斤顶的结构，该液压千斤顶缸径125mm，杆径85mm，14MPa时，产生拉力738528N，对前梁翻转扭矩180kN.m。

4、顶锚钻机10优化为五台。为了更好的布置帮锚钻机1，并缩小整机宽度，将顶锚两端处钻机去除，将整机外形尺寸缩小至4770mm。

5、帮锚钻机1由架柱式钻机优化为全机械化帮锚钻机，钻机的升降由自身的齿轮齿条副实现，钻机的转动由自身的液压摆缸实现，钻机的前后工位移动由侧立柱中的推移液压缸及其套筒实现。

五、机架强度校核

该锚钻平台机架全部采用高强度结构钢Q550，采用焊前预热200℃，焊后覆盖保温层缓冷的焊接工艺。相对于一代产品，其结构采取加筋等方式进行优化，自身支撑强度能够满足要求。

履带行走方面，履带牵引力100kN，根据使用情况，并结合履带连接经典结构(20t履带连接梁仅为两个200×200的方箱结构)分析，两侧不同步力按照10kN进行校核。当一侧履带堵转，另一侧以10kN的牵引力行走时，经过有限元分析计算，其最大应力335MPa，低于材料强度550MPa，最大位移6mm，满足使用要求。

主梁承载方面，T形轨道承载五台顶锚钻机10(322kg)、顶锚框架11(1175kg)和滑架9(658kg)，合计载荷3443kg。对T形轨道加载34430N，经过有限元分析计算，其最大应力33MPa，低于材料强度550MPa，最大位移0.88mm，满足使用要求。

六、针对性问题解答

1、软底行走问题

本发明锚钻平台采用的是履带行走方式，其主要特点就是接地比压小，牵引力大，越野性能和稳定性好。整机重量为15084kg，履带宽350mm，长2737mm，计算接地比压为0.079MPa，仅是EBZ120掘进机接地比压的二分之一(EBZ120掘进机整机重量36t，接地比压为0.14MPa)，因此该钻机能够更好的适应底板松软有水的恶劣条件。

2、顶板起伏的适应性问题

在钻机的工作流程中，顶梁6与顶板接触只为进行铺网作业，同时顶锚钻机10的后座力由顶锚框架顶天立地液压缸18提供，因此当顶板出现起伏时，顶梁6与顶板接触即可，无需对顶板进行大面积、大压力支撑，故对顶板起伏的适应性不存在问题。

3、底板起伏的适应性问题

履带爬坡能力为30°，对底板起伏不存在问题。

4、钻体及巷道干涉问题

二代锚钻平台最宽4770mm(最宽部位仅为履带的马达)，巷道设计宽度为5200mm，单侧仍有215mm的间隙。架体宽度为4470mm，单侧宽度为365mm。

5、履带行走速度不一致问题

二代锚钻平台履带采用差速控制，当两侧行走不一致时，即会出现锚钻平台转弯的情况，可通过调整操作阀，控制前进姿态，调整单侧快慢。

七、操作过程

掘进机掘进1.6m后，退至适当位置。

一、侧立柱行走

1)侧立柱3液压缸收缩、到位，帮锚顶天立地液压缸14、顶锚框架顶天立地液压缸18处于收缩状态；2)通过液压控制系统15和电气控制系统16遥控手柄操作两侧履带4向前行走0.8m；3)排钻立柱液压缸伸出，与底板接触到位，使侧立柱3整体向上升起，顶梁6与顶板接触，使侧立柱3处于稳定的状态，确保履带4不受力。

二、侧立柱运动

1、前梁动作

1)前梁12在前梁翻转液压缸13的作用下向下转动45度；2)将梯子梁和锚网安装在前梁之上；3)前梁恢复水平位置，并形成空顶区的临时支护。

2、帮锚钻机工作

1)帮锚钻机1在推移液压缸2的作用下两侧同时进行，错位作业；

2)帮锚钻机1旋转90度，锚口朝向煤壁；3)帮锚钻机1向上移动至第一个锚位；先安装钻杆打孔，后安装锚固剂及锚杆锚固；4)依次完成第一排五根帮锚的锚钻工作；5)调整帮锚钻机1的角度，达到与顶板夹角80°，锚口朝向顶板与煤壁夹角处，完成顶板与煤壁夹角处的锚杆的锚固工作；6)帮锚钻机1立柱收回；7)在推移液压缸2的作用下交错移动帮锚0.8m；8)帮锚钻机1立柱在帮锚顶天立地液压缸14的作用下升起接顶；9)依次完成第二排五根帮锚的锚钻工作，以及第二排顶板两根帮锚的锚钻工作；10)帮锚钻机1旋转至90度，帮锚钻机竖直；11)帮锚顶天立地液压缸14收回；12)推移液压缸2拉动帮锚移动至初始位置。

3、顶锚钻机工作

1)排钻翻转液压缸8第一级向前推动0.8m；2)顶锚框架11旋转90度至竖直位置；3)四个顶锚框架顶天立地液压缸18伸出；4)五个顶锚钻机10同时伸出，先安装2.4m长的钻杆进行打孔作业，打孔后安装锚固剂及2.4m锚杆一次性完成锚固作业；5)四个顶锚框架顶天立地液压缸18收回；6)排钻翻转液压缸8第二级向前推动0.8m；9)四个顶锚框架顶天立地液压缸18伸出；10)五个顶锚钻机10继续同时工作，完成第二排顶锚的锚固工作；11)四个顶锚框架顶天立地液压缸18收回；12)顶锚框架11旋转90度，至水平位置；15)排钻翻转液压缸8收回到位；完成本次循环，进行下次循环。

Claims (7)

1.一种履带式液压组合锚杆钻机工作平台，包括液压控制系统(15)、电气控制系统(16)、顶梁(6)和前梁(12)，其特征是顶梁(6)固定在两个侧立柱(3)上，在每个侧立柱(3)下方安装一台行走履带(4)，每个侧立柱(3)下部连接两台立柱(5)，四个立柱(5)能够自由伸缩带动顶梁(6)、行走履带(4)、侧立柱(3)平稳的上下升降；由顶梁(6)和前梁(12)组成的倒T形轨道上滑动着滑架(9)，滑架(9)上连接着顶锚框架(11)，顶锚框架(11)上搭载着五台顶锚钻机(10)，可一次性同时或单独完成五根顶锚2.4米的锚固工作；

在两侧的侧立柱(3)中，固定着推移液压缸(2)，在推移液压缸套筒的外部各连着一台帮锚钻机(1)，可一次性同时或单独完成两根帮锚2.4米的锚固工作；

钻机在液压控制系统(15)和电气控制系统(16)的作用下升起接顶，帮锚钻机(1)在自身液压摆缸的作用下翻转成水平状态，与巷道侧帮垂直，同时在齿轮齿条副的作用下能够上下移动，在推移液压缸(2)的推移下可向前移动一个步距，最终实现巷道两侧帮前后两排锚杆的锚钻工作，以及顶锚两侧大夹角锚杆的锚钻工作。

2.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是滑架(9)通过销轴和顶锚框架(11)连接，顶锚框架(11)通过两台排钻翻转液压缸(8)，完成水平到垂直90°翻转。

3.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是在顶梁(6)的前端安装着两台前梁翻转液压缸(13)，前梁(12)通过前梁翻转液压缸(13)带动由水平状态翻转成45°状态。

4.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是在顶梁(6)的后端通过销轴固定着两个双伸缩推移液压缸(7)，双伸缩推移液压缸(7)与滑架(9)连接，滑架(9)在两个双伸缩推移液压缸(7)的作用下可以前后伸缩。

5.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是在顶锚钻机(10)底座的内部各安装一个锚钻推移液压缸(17)，锚钻推移液压缸(17)与钻机连接，可实现钻机的升降，并适应顶板的凹坑。

6.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是履带(4)的接地比压为0.079MPa，履带爬坡能力为30°，履带牵引力100kN，两侧不同步力按照10kN进行校核，当一侧履带堵转，另一侧以10kN的牵引力行走时，经过有限元分析计算，其最大应力335MPa，最大位移6mm，满足使用要求。

7.如权利要求1所述的履带式液压组合锚杆钻机工作平台，其特征是T形轨道最大应力33MPa，最大位移0.88mm，满足使用要求。