CN209908406U - 一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，包括行走机构和操作手柄，行走机构沿其行走方向的一端设置有实现对地帮孔钻锚的回转器钻臂Ⅱ，另一端设置有实现对巷道两侧帮最下面两排孔钻锚的侧帮钻臂，行走机构的上端设置有实现对行走机构两侧的地帮孔钻锚的钻臂Ⅰ和实现对顶板孔钻锚的顶板钻臂，回转器钻臂Ⅱ、侧帮钻臂、钻臂Ⅰ和顶板钻臂上均安装有钻机；行走机构上还设置有液压系统和控制系统，液压系统与控制系统连通，行走机构、回转器钻臂Ⅱ、侧帮钻臂、顶板钻臂和钻机均与液压系统连通。该七臂智能钻车占用空间小，设备外型小，灵活性好，其能够对地帮四个孔和侧帮两个孔同时进行钻锚工作，工作效率高。

Description

一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车

技术领域

本实用新型涉及煤矿机械设备技术领域，特别是涉及一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车。

背景技术

国家煤矿安全监察局公告(2019年第1号)，《煤矿机器人重点研发目录》中明确了井下掘进巷道支护机器人和钻锚机器人的研发方向，井下支护及钻锚机械化、智能化、无人化是今后发展趋势，特别是人工成本的增加、煤矿安全的要求等因素，对智能化、机械化锚杆钻孔支护的要求也越来越高，如何减少安全隐患、无人值守或少人值守，是煤矿急需解决的技术难题。

自上世纪八十年代开始，先进的锚杆锚索支护技术在我国的煤矿巷道掘进中得到了广泛应用，目前，我国大中型煤矿锚杆锚索支护作业方式大多依靠人工使用手持式单体锚杆机和煤电钻，用人多，效率低，劳动强度大，安全性差。

现有锚杆钻车上的锚杆钻机布置多为单排或两排，为了布置较多的锚杆钻机，不得不增加钻车的车身宽度，这样不仅不利于钻机的操作，也降低了钻车对巷道的适应性，并且运输是个很大的问题。

锚杆钻车要提高支护效率就要增加钻臂数量，目前还没有与综掘机配套的多臂(两臂以上)锚杆钻车，现有的四臂锚杆钻车机身宽(3.5米)，重量大(35-52 吨)，对底板破坏严重，该四臂锚杆钻车主要用于打顶部锚杆，无法打地帮锚杆，功能范围小，并且由于履带车高，机械臂无法打两侧帮底部的两排锚杆孔。其次，现有的履带车在掘进巷道凸凹不平的地面行走困难，特别是爬坡困难。

最近几年掘锚一体机已经在各大煤矿应用，效率显著提高，但主要存在以下不足：掘进机体型庞大，空间狭窄，特别是在掘进机上再安装锚杆机械臂后，空间更小，由于仍然人工换钻杆、安装锚固剂、安装锚杆，在狭窄的空间内攀爬工作，存在很大的安全隐患；其次，因为工作空间狭窄，工作效率低；第三，目前常用的工艺方法是，在掘进迎头将顶部锚杆支护好，两侧帮的锚杆上部上排支护好，地帮锚杆和两侧帮底部的两排锚杆留在掘进机后面，在二运皮带机下面采用人工打孔支护。另外在宽度为5000mm的巷道内，顶帮一般打7个锚杆孔，在大型掘锚一体机两侧安装的机械臂，一般只能打6个锚杆孔，中间的1个机械臂够不到，也只能留到后面人工打锚杆孔。

目前打地帮锚杆孔全部是人工，一方面钻杆钻孔时，排粉尘比较困难，很容易夹钻头、烧钻头，特别是软岩，遇到水结晶的地质条件，不允许用水排粉尘，只能用风，效果差；另一方面钻杆一般是有两根钻杆接在一起的，退钻杆时，钻杆容易漏到孔内，目前打地帮锚杆孔是一个技术难题。

由于受煤矿井下瓦斯、光线、电源、防爆性、防尘、防水、地面凸凹不平、环境多变不规则等因素的影响，井下智能设备研究的少，是目前国内外难题。

针对上述问题，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，该七臂智能钻车占用空间小，设备外型小，灵活性好，其能够对地帮四个孔和侧帮两个孔同时进行钻锚工作，工作效率高。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，包括行走机构和设置于行走机构上的操作手柄，所述行走机构沿其行走方向的一端设置有实现对地帮孔钻锚的回转器钻臂Ⅱ，另一端设置有实现对巷道两侧帮最下面两排孔钻锚的侧帮钻臂，所述行走机构的上端设置有实现对行走机构两侧的地帮孔钻锚的钻臂Ⅰ和实现对顶板孔钻锚的顶板钻臂，所述回转器钻臂Ⅱ、侧帮钻臂、钻臂Ⅰ和顶板钻臂上均安装有钻机；

所述钻机包括钻杆、液压夹持器、液压夹持回转器、滑道座和传动装置，所述液压夹持器安装在滑道座靠近钻杆头部的一端，所述液压夹持回转器安装在滑道座远离钻杆头部的一端且可沿着滑道座来回移动。

所述行走机构上还设置有液压系统和控制系统，所述液压系统与所述控制系统连通，所述行走机构、回转器钻臂Ⅱ、侧帮钻臂、顶板钻臂和钻机均与所述液压系统连通。

优选的，所述行走机构包括履带车、底盘和液压马达，所述履带车前后端底部设有30度倾斜角。

优选的，所述侧帮钻臂包括伸缩缸、螺旋式摆动缸、机械臂、回转器和钻机安装座，所述伸缩缸通过螺旋式摆动缸与机械臂的一端连接，所述机械臂的另一端安装回转器，所述钻机安装座安装在回转器上，所述钻机安装在钻机安装座上，所述伸缩缸、螺旋式摆动缸和回转器均与所述液压系统连通。

优选的，所述伸缩缸的外侧设置有导向套，所述伸缩缸活塞杆的前端与所述导向套的端部连接。

优选的，所述侧帮钻臂设置为2个，2个侧帮钻臂对称安装于所述行走机构底盘的前端。

优选的，所述顶板钻臂包括钻臂底座、螺旋式摆动缸Ⅰ、机械臂Ⅰ、螺旋式摆动缸Ⅱ、机械臂Ⅱ和钻机安装座，所述机械臂Ⅰ的一端通过螺旋式摆动Ⅰ与钻臂底座连接，另一端通过螺旋式摆动缸Ⅱ与机械臂Ⅱ的一端连接，所述机械臂Ⅱ的另一端与钻机安装座连接，所述钻机安装在钻机安装座上，所述螺旋式摆动缸Ⅰ和螺旋式摆动缸Ⅱ均与所述液压系统连通。

优选的，回转器钻臂Ⅱ设置为2个，2个回转器钻臂Ⅱ对称安装于所述行走机构底盘的后端，2个回转器钻臂Ⅱ上的钻机01之间的距离与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配。

优选的，所述钻臂Ⅰ设置为液压缸，液压缸伸缩的长度与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配，液压缸与所述液压系统连通。

优选的，所述钻臂Ⅰ设置为2个，2个钻臂Ⅰ对称安装在行走机构的中部上面。

优选的，还包括遥控器，所述控制系统与所述遥控器联锁，通过光缆实现地面遥控。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

(1)符合国家政策，符合国家煤矿安全的要求，实现远距离遥控操作，通过光缆，实现地面遥控，实现无人值守或少人值守，减少安全隐患。

(2)地帮四个孔和侧帮两个孔同时进行钻锚工作，工作效率高。

(3)与传统的锚杆钻机不同，占用空间小，设备外型小，灵活性好。

(4)钻机特殊精妙，即小又轻，转动灵活，效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车的主视图。

图2为本实用新型煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车的俯视图。

图3为钻机的主视图。

图4为侧帮钻臂的主视图。

图5为顶板钻臂的主视图。

图6为侧帮钻臂的三种位置示意图。

图中：01—钻机，0101—钻杆，0102—液压夹持器，0103—液压夹持回转器，0104—滑道座，0105—传动装置，02—钻臂Ⅰ，03—自带回转器钻臂Ⅱ，04—液压系统，05—行走机构，06—控制系统，07—侧帮钻臂，0701—带导向套的伸缩缸，0702—螺旋式摆动缸，0703—机械臂，0704—回转器，0705—钻机安装座， 08—顶板钻臂，0801—钻臂底座，0802—螺旋式摆动缸Ⅰ，0803—机械臂Ⅰ，0804 —螺旋式摆动缸Ⅱ，0805—机械臂Ⅱ，0806—钻机安装座，09—操作手柄，10 —遥控器。

具体实施方式

本实用新型的核心在于提供一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，该七臂智能钻车占用空间小，设备外型小，灵活性好，其能够对地帮四个孔和侧帮两个孔同时进行钻锚工作，工作效率高。

为了使本领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1至5所示，本具体实施例中提供的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，包括行走机构05、钻机01、遥控器10和设置于行走机构05上的操作手柄 09，行走机构05包括履带车、底盘和液压马达，履带车前后端底部设有30度倾斜角，此设置便于行走机构05爬坡，特别适合井下掘进巷道地面环境；钻机01 包括钻杆0101、液压夹持器0102、液压夹持回转器0103、滑道座0104和传动装置0105，液压夹持器0102安装在滑道座0104靠近钻杆0101头部的一端，液压夹持回转器0103安装在滑道座0104远离钻杆0101头部的一端且可沿着滑道座0104来回移动。钻机01的设计采用深孔钻井设备的技术原理，对钻机01创新设计，长度仅为1300mm，回转半径小，节省了操作空间，重量仅为125kg，重量轻，工作扭矩小，转臂结构紧凑且强度高；钻杆0101从液压夹持回转器0103 的后端安装进入，通过液压夹持回转器0103自动进给，实现打孔，打孔完毕，自动退回，下次重复循环，特别适用于长钻杆，不用接钻杆，特别适用于打地帮锚杆孔，长钻杆不会掉到孔内，提高了工作效率；另外对于空间高度受限的场合，也可以接钻杆，退回时，通过液压夹持器0102夹住前端的钻杆，防止打顶帮时钻杆下落砸到人，存在安全隐患，也防止打地帮时钻杆下落进孔内。

行走机构05底盘的后端对称设置有2个实现对地帮孔钻锚的回转器钻臂Ⅱ 03，行走机构05底盘的前端对称设置有2个实现对巷道两侧帮最下面两排孔钻锚的侧帮钻臂07；行走机构05的中部上面对称设置有2个实现对行走机构05 两侧的地帮孔钻锚的钻臂Ⅰ02，钻臂Ⅰ02设置为液压缸，通过液压缸的伸缩实现对行走机构05两侧的地帮孔钻锚，液压缸伸缩的长度与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配；行走机构05的中部上面还设置有实现对顶板孔钻锚的顶板钻臂08，回转器钻臂Ⅱ03、侧帮钻臂07、钻臂Ⅰ02和顶板钻臂08 上均安装有钻机01，钻臂Ⅰ02上的钻机01安装于钻臂Ⅰ02活塞杆的前端，钻臂Ⅰ02上的钻机01与其临近的回转器钻臂Ⅱ03上的钻机01之间的距离与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配，2个回转器钻臂Ⅱ03上的钻机 01之间的距离与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配，这样保证了回转器钻臂Ⅱ03上的钻机01和钻臂Ⅰ02上的钻机01能够同时对地帮孔钻锚，且距离符合要求。

侧帮钻臂07包括伸缩缸0701、螺旋式摆动缸0702、机械臂0703、回转器 0704和钻机安装座0705，伸缩缸0701的外侧设置有导向套，伸缩缸0701活塞杆的前端与导向套的端部连接，伸缩缸0701通过螺旋式摆动缸0702与机械臂 0703的一端连接，机械臂0703的另一端安装回转器0704，钻机安装座0705安装在回转器0704上，钻机01安装在钻机安装座0705上，侧帮钻臂07通过回转器0704灵活转动，钻机01在空中实现角度调节，侧帮钻臂07通过伸缩缸0701 的伸缩，实现对两侧帮最下面两排孔的钻锚。

顶板钻臂08包括钻臂底座0801、螺旋式摆动缸Ⅰ0802、机械臂Ⅰ0803、螺旋式摆动缸Ⅱ0804、机械臂Ⅱ0805和钻机安装座0806，机械臂Ⅰ0803的一端通过螺旋式摆动缸Ⅰ0802与钻臂底座0801连接，另一端通过螺旋式摆动缸Ⅱ0804 与机械臂Ⅱ0805的一端连接，机械臂Ⅱ0805的另一端与钻机安装座0806连接，钻机01安装在钻机安装座0806上，顶板钻臂08通过螺旋式摆动缸Ⅰ0802与螺旋式摆动缸Ⅱ0804的摆动，实现钻机01在空中位置及角度的调节，实现对顶板孔的钻锚。

行走机构05上还设置有液压系统04和控制系统06，行走机构05、钻臂Ⅰ02、回转器钻臂Ⅱ03、侧帮钻臂07的螺旋式摆动缸0702和回转器0704、顶板钻臂08的螺旋式摆动缸Ⅰ0802和螺旋式摆动缸Ⅱ0804以及钻机01均与液压系统04连通。液压系统04与控制系统06连通，控制系统06与遥控器10联锁，实现远距离遥控操作，通过光缆，实现地面遥控，减少井下人员，做到无人或少人值守，符合国家安全要求和安全政策。

液压系统04包括液压泵站、电机、叶片泵、电接触比例阀、管路系统等，液压系统04安装在行走机构05的上面，另一种方案放在掘进机上，与掘进机同步前行。

如图6所示，七臂智能钻车采用变形金刚结构，侧帮钻臂07可以收缩，便于运输，同理顶板钻臂08也可以收缩，便于运输。控制系统06类似机器人智能大脑，精确计算、定位，独立实现整个过程的控制，行走机构05一次移动设定好的距离L为煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配。

本具体实施例提供的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车采用液压系统，其也可以采用风动或水压系统，该七臂智能钻车所有电器元件、控制系统等均有严格的防爆要求，所用电源采用直接接电源线或自带蓄电池。

本具体实施例提供的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车中的活塞杆外漏部分采用折叠式的套进行防护，整机外表面进行二次防护，防止灰尘，延长整机的使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，包括行走机构(05)和设置于行走机构(05)上的操作手柄(09)，所述行走机构(05)沿其行走方向的一端设置有实现对地帮孔钻锚的回转器钻臂Ⅱ(03)，另一端设置有实现对巷道两侧帮最下面两排孔钻锚的侧帮钻臂(07)，所述行走机构(05)的上端设置有实现对行走机构(05)两侧的地帮孔钻锚的钻臂Ⅰ(02)和实现对顶板孔钻锚的顶板钻臂(08)，所述回转器钻臂Ⅱ(03)、侧帮钻臂(07)、钻臂Ⅰ(02)和顶板钻臂(08)上均安装有钻机(01)；

所述钻机(01)包括钻杆(0101)、液压夹持器(0102)、液压夹持回转器(0103)、滑道座(0104)和传动装置(0105)，所述液压夹持器(0102)安装在滑道座(0104)靠近钻杆(0101)头部的一端，所述液压夹持回转器(0103)安装在滑道座(0104)远离钻杆(0101)头部的一端且可沿着滑道座(0104)来回移动；

所述行走机构(05)上还设置有液压系统(04)和控制系统(06)，所述液压系统(04)与所述控制系统(06)连通，所述行走机构(05)、回转器钻臂Ⅱ(03)、侧帮钻臂(07)、顶板钻臂(08)和钻机(01)均与所述液压系统(04)连通。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述行走机构(05)包括履带车、底盘和液压马达，所述履带车前后端底部设有30度倾斜角。

3.根据权利要求2所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述侧帮钻臂(07)包括伸缩缸(0701)、螺旋式摆动缸(0702)、机械臂(0703)、回转器(0704)和钻机安装座(0705)，所述伸缩缸(0701)通过螺旋式摆动缸(0702)与机械臂(0703)的一端连接，所述机械臂(0703)的另一端安装回转器(0704)，所述钻机安装座(0705)安装在回转器(0704)上，所述钻机(01)安装在钻机安装座(0705)上，所述伸缩缸(0701)、螺旋式摆动缸(0702)和回转器(0704)均与所述液压系统(04)连通。

4.根据权利要求3所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述伸缩缸(0701)的外侧设置有导向套，所述伸缩缸(0701)活塞杆的前端与所述导向套的端部连接。

5.根据权利要求3或4所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述侧帮钻臂(07)设置为2个，2个侧帮钻臂(07)对称安装于所述行走机构(05)底盘的前端。

6.根据权利要求5所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述顶板钻臂(08)包括钻臂底座(0801)、螺旋式摆动缸Ⅰ(0802)、机械臂Ⅰ(0803)、螺旋式摆动缸Ⅱ(0804)、机械臂Ⅱ(0805)和钻机安装座(0806)，所述机械臂Ⅰ(0803)的一端通过螺旋式摆动缸Ⅰ(0802)与钻臂底座(0801)连接，另一端通过螺旋式摆动缸Ⅱ(0804)与机械臂Ⅱ(0805)的一端连接，所述机械臂Ⅱ(0805)的另一端与钻机安装座(0806)连接，所述钻机(01)安装在钻机安装座(0806)上，所述螺旋式摆动缸Ⅰ(0802)和螺旋式摆动缸Ⅱ(0804)均与所述液压系统(04)连通。

7.根据权利要求6所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，回转器钻臂Ⅱ(03)设置为2个，2个回转器钻臂Ⅱ(03)对称安装于所述行走机构(05)底盘的后端，2个回转器钻臂Ⅱ(03)上的钻机(01)之间的距离与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配。

8.根据权利要求1或7所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述钻臂Ⅰ(02)设置为液压缸，液压缸伸缩的长度与煤矿井下掘进巷道相邻两个锚杆之间的距离相匹配，液压缸与所述液压系统(04)连通。

9.根据权利要求8所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，所述钻臂Ⅰ(02)设置为2个，2个钻臂Ⅰ(02)对称安装在行走机构(05)的中部上面。

10.根据权利要求9所述的煤矿井下掘进巷道用七臂智能钻车，其特征在于，还包括遥控器(10)，所述控制系统(06)与所述遥控器(10)联锁，通过光缆实现地面遥控。

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