CN116446870A - 一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法，涉及矿山机械设备技术领域，包括自导向自移平台，所述自导向自移平台前侧下方转动连接有铲斗形的装载系统，所述装载系统后侧上部与所述自导向自移平台通过铲板油缸转动连接，所述装载系统中间设置有运输系统；有益效果在于：将钻探、掘进、支护、锚固、运输、通风除尘功能集于一体，在实现巷道有掘必探，钻探先行的条件下，可实现一次成巷、掘锚平行作业、物料及时转运等多工序同时施工，解决现有一次掘进截割距离小、行走没有导向机构、履带式行走机构复杂、体积大、重量重、对巷道条件要求高、造价高、系统整体的故障率高的问题。

Description

一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法

技术领域

本发明涉及矿山机械设备技术领域，特别是涉及一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法。

背景技术

现有的掘进设备主要分为以下三种:第一种为连续采煤机，连续采煤机和锚杆台车交替工作，适合顶底板条件比较好的双巷、多巷掘进，效率低，顶板空顶距离长，适用范围非常有限；第二种为悬臂式掘进机，掘锚不能同步，效率低，支护时顶板没有防护，存在安全隐患，极大的制约了煤矿生产能力；第三种为掘锚一体机安全、高效，但对巷道条件要求比较高，一般在顶板条件比较好的煤巷掘进中应用比较好，对于半煤岩巷及冒顶、片帮严重的巷道不能适应，目前的设备和作业方式已极大的影响了巷道掘进作业的效率和安全性。

专利202210119475.7(掘进和锚护同时作业的巷道快速掘进系统及方法)公布了一种主要由掘进机、锚杆钻机、可伸缩皮带机及临时支护装置组成的快速掘进系统，改变了以往巷道掘进和巷道锚护不能同时作业的弊端，但为了避免反复支撑破坏顶板，临时支护装置需要频繁的从最后方向最前方移动，且掘进机和锚杆钻机均配置独立的行进机构，存在不能一次成巷、系统整体的结构复杂、造价高、巷道适应性不高等问题。

专利201720969944.9(一种采煤工作面掘、装、护装备系统)公布了一种主要由前支护装置、后支护装置、铣挖掘进装置和运输机组成的装备系统，实现了支护装置、掘进装置和运输装置的一体化，但由于没有配置钻锚装置，无法实现掘进和锚护的同步作业，同时前、后架的布置支护长度较长，影响了其井下推广应用。

专利201910688617.X(一种新型掘进工艺)通过将临时支护装置同掘进机分离开来，让掘进临时支护装置单独罩设在掘进机的外部，并可随掘进机的掘进而向前移动，实现了掘进机掘进和巷道永久支护的互不干扰、平行式作业，但该系统也存在存在不能一次成巷、系统整体的结构复杂、造价高、前中后临时支护距离过长等问题。

专利202010689272.2(一种煤矿智能掘进机器人系统)公布了一种主要由横轴式掘进机器人、临时支护机器人、钻锚机器人、锚网运输机器人、电液控平台、通风除尘系统及运输系统等构建的掘进系统，其临时支护系统由前后布置的临时支护机器人Ⅰ和临时支护机器人Ⅱ构成，临时支护框架呈矩形，存在临时支护距离过长、移动困难、适应性不高的问题，限制了其在井下的推广应用。

为解决以上问题，需要设计一种新的巷道掘进系统和施工方法，最大限度地提高效率和安全性，同时简化系统，降低制造成本，提高系统的整体可高性。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种超大截深自导向掘支锚运一体机，包括自导向自移平台，所述自导向自移平台前侧下方转动连接有铲斗形的装载系统，所述装载系统后侧上部与所述自导向自移平台通过铲板油缸转动连接，所述装载系统中间设置有运输系统；所述自导向自移平台前端上方设置有龙门架形的全断面支护机构，所述全断面支护机构下端后侧转动连接有推进油缸，所述推进油缸后端与所述自导向自移平台转动连接，所述全断面支护机构内侧设置有截割系统，所述截割系统前端向前延伸至所述装载系统上方；所述自导向自移平台中间固定安装有多功能锚杆机集群安全平台，所述多功能锚杆机集群安全平台上固定安装有自动上网机器人，所述多功能锚杆机集群安全平台后方左右两侧分别设置有整机稳定装置；所述自导向自移平台后端设置有液压系统、电气系统、电液控制系统、智能控制系统和通风除尘系统，所述通风除尘系统向前依次穿过多功能锚杆机集群安全平台、全断面支护机构延伸至所述截割系统位置，所述运输系统向后依次穿过全断面支护机构、多功能锚杆机集群安全平台、液压系统延伸至所述自导向自移平台后端。

优选的：所述自导向自移平台为整体焊接式结构，所述自导向自移平台对应所述全断面支护机构的船型底座位置开设有滑道，所述船型底座卡在两侧的滑道内运动。

优选的：所述自导向自移平台左右两侧前后分别设置有调偏机构。

优选的：所述液压系统包括泵站、油箱和过滤系统，电气系统包括移动变压器、组合开关和拖缆装置，电液控制系统包括主阀、控制器、驱动器、电源、遥控器和双速阀，实现对系统的就地控制和遥控控制，智能控制系统包括自动导航定位系统、自主截割系统、远程监控系统和集中控制系统，可实现巷道掘进的智能化与自动化。

优选的：所述运输系统包括刮板输送机、桥式转载机、大行程自移机尾和胶带输送机，所述装载系统包括铲板组件，所述铲板组件位于运输系统前端两侧、截割系统的大臂的下方，用于将截割下来的煤岩拨进刮板输送机槽内；所述刮板输送机前部位于所述装载系统中部，并与铲板组件相连，后部通过调尾油缸与主架拉移座连接并与桥式转载机搭接，高度可调提升了巷道适应性，用于将掘进的煤岩输送到桥式转载机上；大行程自移机尾设置于桥式转载机起桥段的下部，胶带输送机布置于自导向自移平台的后端，用于将掘进的煤岩运输出去。

一种超大截深自导向掘支锚运一体机及使用方法，该方法使用上述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其具体包括以下步骤：

步骤S1：稳定设备，升起整机稳定装置；

步骤S2：截割系统向前截割1.6米，并伸出超前支护；

步骤S3：截割系统向前截割的同时，多功能锚杆平台进行锚固作业，平台向前移动最大距离1.6米；

步骤S4：锚固作业完成后，收回截割系统和多功能锚固平台；

步骤S5：以全断面支护机构为支点，将整机设备向前拉移1.6米；

步骤S6：以整机设备为支点，将全断面支护机构向前推进1.6米，准备进入下一个作业循环。

优选的：步骤S1具体为：将整机设备调整至合适位置后，升起整机稳定装置，整机稳定装置上端与巷道顶板接触并施加预应力。

优选的：步骤S2具体为：通过截割系统的大臂举升油缸，实现推动截割滚筒上下割煤，掏槽油缸推动滑移架在导向柱上向前移动，实现向前截割1.6米，截割滚筒向前推进过程中，超前支护及时伸出，以减小空顶距，割下的煤通过装载系统和刮板运输机将物料运至后方；截割系统的截割大臂上布置有超前钻探系统，可在掘进作业前进行钻探作业，实现有掘必探，钻探先行，以上工序如此往复循环，实现巷道的快速掘进。

优选的：步骤S3具体为：通过平台拉移油缸，平台可进行多次锚固作业。

优选的：整机设备前进时，通过自导向自移平台前后均布置调偏机构，推进过程中可及时进行自动纠偏。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明适用于煤矿巷道超大截深自导向掘支锚运一体机，打造了掘、支、锚、运一体化作业平台，实现了各系统的平行作业，通过横轴式滚筒实现了一次成巷，通过全断面支护提高了井下作业的安全性，后部钻锚系统及时进行永久支护，有效简化了系统配置，提高了系统的可靠性和适应性，通过锚杆钻机数量和位置设置实现掘进和锚护的作业时间相协调，大幅减少了停机时间，最终在控制成本的同时提高了系统的整体可靠性和掘进效率，为煤矿创造了价值和效益；

2、在实现巷道一次成巷、掘进和锚护的平行作业的同时，能够实现一次截割超大截深，一个工位可以实施多道锚固工序的操作，提高整个掘进系统的掘进效率，通过自导向实现自主快速行走，取消履带结构，简化系统配置，最大限度地提高掘进效率和安全性，降低制造成本，提高系统的整体可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所述一种超大截深自导向掘支锚运一体机的立体图。

图2是本发明所述一种超大截深自导向掘支锚运一体机的右视图。

图3是本发明所述一种超大截深自导向掘支锚运一体机的俯视图。

图4是本发明所述一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用状态图。

附图标记说明如下：

1、自导向自移平台；2、截割系统；3、全断面支护机构；4、装载系统；5、运输系统；6、铲板油缸；7、推进油缸；8、液压系统；9、电气系统；10、智能控制系统；11、多功能锚杆机集群安全平台；12、自动上网机器人；13、整机稳定装置；14、通风除尘系统。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图4所示，一种超大截深自导向掘支锚运一体机，包括自导向自移平台1，自导向自移平台1前侧下方转动连接有铲斗形的装载系统4，装载系统4用来收装煤料，装载系统4后侧上部与自导向自移平台1通过铲板油缸6转动连接，装载系统4中间设置有运输系统5，运输系统5用来运煤；自导向自移平台1前端上方设置有龙门架形的全断面支护机构3，全断面支护机构3用来支撑防护，全断面支护机构3下端后侧转动连接有推进油缸7，推进油缸7用来推拉带动设备移动，推进油缸7后端与自导向自移平台1转动连接，全断面支护机构3内侧设置有截割系统2，截割系统2用来切割挖掘，截割系统2前端向前延伸至装载系统4上方，便于切割落下的煤及时被装载系统4排出；自导向自移平台1中间固定安装有多功能锚杆机集群安全平台11，多功能锚杆机集群安全平台11上固定安装有自动上网机器人12，多功能锚杆机集群安全平台11后方左右两侧分别设置有整机稳定装置13，整机稳定装置13用来稳定设备；自导向自移平台1后端设置有液压系统8、电气系统9、电液控制系统、智能控制系统10和通风除尘系统14，通风除尘系统14向前依次穿过多功能锚杆机集群安全平台11、全断面支护机构3延伸至截割系统2位置，运输系统5向后依次穿过全断面支护机构3、多功能锚杆机集群安全平台11、液压系统8延伸至自导向自移平台1后端，保证掘煤的运出；自导向自移平台1为整体焊接式结构，自导向自移平台1对应全断面支护机构3的船型底座位置开设有滑道，船型底座卡在两侧的滑道内运动；自导向自移平台1左右两侧前后分别设置有调偏机构，调偏机构用来调整移动角度；液压系统8包括泵站、油箱和过滤系统，电气系统9包括移动变压器、组合开关和拖缆装置，电液控制系统包括主阀、控制器、驱动器、电源、遥控器和双速阀，实现对系统的就地控制和遥控控制，智能控制系统10包括自动导航定位系统、自主截割系统2、远程监控系统和集中控制系统，可实现巷道掘进的智能化与自动化；运输系统5包括刮板输送机、桥式转载机、大行程自移机尾和胶带输送机，装载系统4包括铲板组件，铲板组件位于运输系统5前端两侧、截割系统2的大臂的下方，用于将截割下来的煤岩拨进刮板输送机槽内；刮板输送机前部位于装载系统4中部，并与铲板组件相连，后部通过调尾油缸与主架拉移座连接并与桥式转载机搭接，高度可调提升了巷道适应性，用于将掘进的煤岩输送到桥式转载机上；大行程自移机尾设置于桥式转载机起桥段的下部，胶带输送机布置于自导向自移平台1的后端，用于将掘进的煤岩运输出去。

一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，该方法使用上述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其具体包括以下步骤：

步骤S1：稳定设备，升起整机稳定装置13；

步骤S2：截割系统2向前截割1.6米，并伸出超前支护；

步骤S3：截割系统2向前截割的同时，多功能锚杆平台进行锚固作业，平台向前移动最大距离1.6米；

步骤S4：锚固作业完成后，收回截割系统2和多功能锚固平台；

步骤S5：以全断面支护机构3为支点，将整机设备向前拉移1.6米；

步骤S6：以整机设备为支点，将全断面支护机构3向前推进1.6米，准备进入下一个作业循环。

其中，步骤S1具体为：将整机设备调整至合适位置后，升起整机稳定装置13，整机稳定装置13上端与巷道顶板接触并施加预应力；步骤S2具体为：通过截割系统2的大臂举升油缸，实现推动截割滚筒上下割煤，掏槽油缸推动滑移架在导向柱上向前移动，实现向前截割1.6米，截割滚筒向前推进过程中，超前支护及时伸出，以减小空顶距，割下的煤通过装载系统4和刮板运输机将物料运至后方；截割系统2的截割大臂上布置有超前钻探系统，可在掘进作业前进行钻探作业，实现有掘必探，钻探先行，以上工序如此往复循环，实现巷道的快速掘进；步骤S3具体为：通过平台拉移油缸，平台可进行多次锚固作业；整机设备前进时，通过自导向自移平台1前后均布置调偏机构，推进过程中可及时进行自动纠偏。

截割系统2、全断面支护机构3、装载系统4、运输系统5、铲板油缸6、推进油缸7、液压系统8、电气系统9、智能控制系统10、多功能锚杆机集群安全平台11、自动上网机器人12、整机稳定装置13、通风除尘系统14均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，故在此不再做过多记载。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种超大截深自导向掘支锚运一体机，包括自导向自移平台(1)，其特征在于：所述自导向自移平台(1)前侧下方转动连接有铲斗形的装载系统(4)，所述装载系统(4)后侧上部与所述自导向自移平台(1)通过铲板油缸(6)转动连接，所述装载系统(4)中间设置有运输系统(5)；所述自导向自移平台(1)前端上方设置有龙门架形的全断面支护机构(3)，所述全断面支护机构(3)下端后侧转动连接有推进油缸(7)，所述推进油缸(7)后端与所述自导向自移平台(1)转动连接，所述全断面支护机构(3)内侧设置有截割系统(2)，所述截割系统(2)前端向前延伸至所述装载系统(4)上方；所述自导向自移平台(1)中间固定安装有多功能锚杆机集群安全平台(11)，所述多功能锚杆机集群安全平台(11)上固定安装有自动上网机器人(12)，所述多功能锚杆机集群安全平台(11)后方左右两侧分别设置有整机稳定装置(13)；所述自导向自移平台(1)后端设置有液压系统(8)、电气系统(9)、电液控制系统、智能控制系统(10)和通风除尘系统(14)，所述通风除尘系统(14)向前依次穿过多功能锚杆机集群安全平台(11)、全断面支护机构(3)延伸至所述截割系统(2)位置，所述运输系统(5)向后依次穿过全断面支护机构(3)、多功能锚杆机集群安全平台(11)、液压系统(8)延伸至所述自导向自移平台(1)后端。

2.根据权利要求1所述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其特征在于：所述自导向自移平台(1)为整体焊接式结构，所述自导向自移平台(1)对应所述全断面支护机构(3)的船型底座位置开设有滑道，所述船型底座卡在两侧的滑道内运动。

3.根据权利要求1所述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其特征在于：所述自导向自移平台(1)左右两侧前后分别设置有调偏机构。

4.根据权利要求1所述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其特征在于：所述液压系统(8)包括泵站、油箱和过滤系统，电气系统(9)包括移动变压器、组合开关和拖缆装置，电液控制系统包括主阀、控制器、驱动器、电源、遥控器和双速阀，实现对系统的就地控制和遥控控制，智能控制系统(10)包括自动导航定位系统、自主截割系统(2)、远程监控系统和集中控制系统，可实现巷道掘进的智能化与自动化。

5.根据权利要求1所述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其特征在于：所述运输系统(5)包括刮板输送机、桥式转载机、大行程自移机尾和胶带输送机，所述装载系统(4)包括铲板组件，所述铲板组件位于运输系统(5)前端两侧、截割系统(2)的大臂的下方，用于将截割下来的煤岩拨进刮板输送机槽内；所述刮板输送机前部位于所述装载系统(4)中部，并与铲板组件相连，后部通过调尾油缸与主架拉移座连接并与桥式转载机搭接，高度可调提升了巷道适应性，用于将掘进的煤岩输送到桥式转载机上；大行程自移机尾设置于桥式转载机起桥段的下部，胶带输送机布置于自导向自移平台(1)的后端，用于将掘进的煤岩运输出去。

6.一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，其特征在于：该方法使用权利要求1-5任意一项所述的一种超大截深自导向掘支锚运一体机，其具体包括以下步骤：

步骤S1：稳定设备，升起整机稳定装置(13)；

步骤S2：截割系统(2)向前截割1.6米，并伸出超前支护；

步骤S3：截割系统(2)向前截割的同时，多功能锚杆平台进行锚固作业，平台向前移动最大距离1.6米；

步骤S4：锚固作业完成后，收回截割系统(2)和多功能锚固平台；

步骤S5：以全断面支护机构(3)为支点，将整机设备向前拉移1.6米；

步骤S6：以整机设备为支点，将全断面支护机构(3)向前推进1.6米，准备进入下一个作业循环。

7.根据权利要求6所述的使用一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，其特征在于：步骤S1具体为：将整机设备调整至合适位置后，升起整机稳定装置(13)，整机稳定装置(13)上端与巷道顶板接触并施加预应力。

8.根据权利要求6所述的使用一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，其特征在于：步骤S2具体为：通过截割系统(2)的大臂举升油缸，实现推动截割滚筒上下割煤，掏槽油缸推动滑移架在导向柱上向前移动，实现向前截割1.6米，截割滚筒向前推进过程中，超前支护及时伸出，以减小空顶距，割下的煤通过装载系统(4)和刮板运输机将物料运至后方；截割系统(2)的截割大臂上布置有超前钻探系统，可在掘进作业前进行钻探作业，实现有掘必探，钻探先行，以上工序如此往复循环，实现巷道的快速掘进。

9.根据权利要求6所述的使用一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，其特征在于：步骤S3具体为：通过平台拉移油缸，平台可进行多次锚固作业。

10.根据权利要求6所述的使用一种超大截深自导向掘支锚运一体机的使用方法，其特征在于：整机设备前进时，通过自导向自移平台(1)前后均布置调偏机构，推进过程中可及时进行自动纠偏。