CN113266406B - 一种锚索台车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锚索台车，包括凿岩机和由凿岩机驱动转动的钻杆，还包括车辆底盘、注浆生产装置、机械臂、钻杆更换机构和注浆装置；所述车辆底盘包括通过铰接机构连接在一起的前底盘和后底盘；所述注浆生产装置设置在后底盘上，用于为注浆装置输送水泥浆；所述机械臂安装在前底盘上，具有五个自由度，末端安装有滑架；所述滑架上安装有所述凿岩机、所述工作钻杆、所述钻杆更换机构和夹杆装置。本发明可以实现钻孔、钻杆更换、注浆一系列工序的机械化、自动化操作，极大地提高了锚索安装的效率，降低了操作人员的劳动强度。

Description

一种锚索台车

技术领域

本发明涉及一种用于固定锚索的台车装置。

背景技术

锚索是井下主要的支护手段之一。将锚索固定到岩壁上，需要经过钻孔、安装和注浆等过程。

采用传统的解决方案，锚索的钻孔、注浆都要依赖纯人工操作，效率低下。为提高效率，本领域提出了采用机械臂带动凿岩机进行钻孔的方式，其缺陷在于：（1）常规机械臂通常由大臂和小臂串联构成，只有一到两个自由度，有很大的局限性，无法进行任意位置和角度的钻孔操作，不能满足井下复杂地形的打眼要求；（2）钻孔过程中装置会受到很大的反向冲击力，常规的机械臂装置不够稳固，不能保证钻孔位置精确，也存在一定的安全隐患；（3）凿岩机所驱动的钻杆通常为几节串接在一起，当需要更换钻杆时，依然需要人工干预，机械化程度低。

另外，注浆过程中还需要人工边封堵孔口，边向孔内注入水泥浆，并且难以判断孔中是否已注满，存在注浆效率低下、质量差。

发明内容

本发明提出了一种锚索台车，其目的是：（1）满足全方位的打孔需要；（2）保证钻孔过程中装置的稳固性；（3）实现钻杆的机械化更换，进一步提高效率；（4）提高注浆效率和质量。

本发明技术方案如下：

一种锚索台车，包括凿岩机和由凿岩机驱动转动的钻杆，所述钻杆包括两支以上的、通过螺纹方式首尾依次连接在一起的工作钻杆，最尾端的工作钻杆通过螺纹方式与钎尾相连接，所述钎尾安装在凿岩机内部的从动齿轮的内花键套上，作为凿岩机的旋转扭矩和冲击动能的输出轴，还包括车辆底盘、注浆生产装置、机械臂、钻杆更换机构和注浆装置；

所述车辆底盘包括通过铰接机构连接在一起的前底盘和后底盘；

所述注浆生产装置设置在后底盘上，用于为注浆装置输送水泥浆；

所述机械臂安装在前底盘上，具有五个自由度，末端安装有滑架；

所述滑架上安装有所述凿岩机、所述工作钻杆、所述钻杆更换机构和夹杆装置；所述凿岩机位于滑架的后端，夹杆装置位于滑架的前端，工作钻杆穿过所述夹杆装置且最前端设有钻头；所述钻杆更换机构位于滑架的旁侧；

所述注浆装置包括注浆头、注浆管、木塞和排气管；所述注浆头安装在钎尾或最前端的工作钻杆的前端，用于用于固定木塞、注浆管和锚索；所述注浆管与注浆生产装置相连接；所述木塞用于封堵安装锚索的钻孔；所述排气管穿过所述注浆头和木塞，用于排出钻孔中的空气以及多余的水泥浆。

作为本台车的进一步改进：所述机械臂包括回转转盘、主臂、举升油缸、翻转转盘、俯仰油缸、俯仰架、摆动转盘和滑架；

所述回转转盘转动安装在前底盘上，在第一回转驱动装置的作用下相对于前底盘水平转动；主臂的下端与所述回转转盘铰接，举升油缸一端与所述回转转盘铰接、另一端与主臂铰接；所述翻转转盘转动安装在主臂的上端，在第二回转驱动装置的作用下相对于主臂转动；俯仰架后端与所述翻转转盘铰接，俯仰油缸一端与所述翻转转盘铰接、另一端与俯仰架铰接；所述摆动转盘转动安装在俯仰架上，在第三回转驱动装置的作用下相对于俯仰架转动；所述滑架安装在摆动转盘上；

所述滑架的前端设有顶尖，后端设有支撑油缸；

所述滑架上还安装有推进油缸，用于推动所述凿岩机沿滑架前后移动。

作为本台车的进一步改进：所述夹杆装置包括第一夹紧油缸、第一夹紧臂、第二夹紧油缸、第二夹紧臂和夹紧座；

所述夹紧座安装在滑架上；第一夹紧臂和第二夹紧臂分别位于滑架的左右两侧，且分别与所述夹紧座铰接；第一夹紧油缸的下端与所述滑架铰接，上端与第一夹紧臂铰接；第二夹紧油缸的下端与所述滑架铰接，上端与第二夹紧臂铰接；第一夹紧臂和第二夹紧臂的末端分别设有用于与钻杆相配合的半圆形槽口。

作为本台车的进一步改进：所述钻杆更换机构包括离合装置、钻杆移送装置和用于放置备用钻杆的支架；

所述钎尾还通过所述离合装置与最尾端的工作钻杆的相连接，当离合装置处于接合状态时，最尾端的工作钻杆跟随所述钎尾同步转动；

所述钻杆移动装置位于滑架的侧方，包括移动架和安装在移动架上的机械手爪，所述机械手爪用于夹持备用钻杆；

更换钻杆时，夹杆装置夹紧从后向前的第二支工作钻杆。

作为本台车的进一步改进：所述离合装置包括离合油缸和与所述离合油缸的伸出杆相连接的离合套，所述离合油缸相对于凿岩机固定设置，所述离合套套装在钎尾的外侧并与钎尾滑动连接，所述离合套的前端用于与所述最尾端的工作钻杆相连接。

作为本台车的进一步改进：所述钻杆移动装置还包括滑杆、滑套和进退油缸；所述滑杆相对于支架和滑架固定设置，所述滑套通过滑动配合方式安装在滑杆上；所述进退油缸相对于滑架固定设置，伸出杆与所述滑套相连接；所述移动架安装在滑套上。

作为本台车的进一步改进：所述支架上安装有推杆和第一拉簧；

所述备用钻杆左右排列在支架上；所述第一拉簧一端与支架相连接、另一端与所述推杆相连接，所述推杆用于向滑架方向推动所述备用钻杆。

作为本台车的进一步改进：所述机械手爪包括起落油缸、手臂、夹持油缸和活动卡爪；

所述手臂位于备用钻杆的上方，且与所述移动架转动连接；所述起落油缸一端与移动架转动连接、另一端与手臂转动连接；所述手臂的底部设有固定卡爪；所述活动卡爪通过转动连接方式安装在手臂的外端，所述夹持油缸一端与手臂转动连接、另一端与所述活动卡爪转动连接；所述固定卡爪和活动卡爪分别位于最外侧即最靠近滑架的备用钻杆的内侧和外侧；

所述支架上还安装有限位卡爪和第二拉簧；

所述限位卡爪的末端设有凸起，该凸起位于备用钻杆与滑架之间；限位卡爪与支架转动连接，所述第二拉簧一端与限位卡爪相连接、另一端与所述支架相连接。

作为本台车的进一步改进：所述木塞为圆台状，其顶面直径小于底面直径；木塞上设有第一固定孔和单向导通机构；所述第一固定孔用于与锚索相配合；所述单向导通机构的上端和下端分别与木塞的顶面和底面相贯通，下端用于与注浆管相连通；

所述注浆头位于木塞下方，用于承托木塞，其包括筒体以及由上至下依次设置在筒体中的第一平板和第二平板；所述第一平板上开设有与所述锚索相配合的第三固定孔以及与所述注浆管相配合的第四固定孔；所述第二平板用于与锚索的下端相接触；注浆管穿过第一平板的第四固定孔并与第一平板焊接成一体；

所述排气管依次穿过注浆头和木塞后，上端与所述锚索相固定。

作为本台车的进一步改进：所述单向导通机构包括上下贯通的台阶孔，所述台阶孔包括由上到下依次相通的第一孔段和第二孔段，第一孔段的直径大于第二孔段的直径，单向导通机构还包括放在第一孔段中的钢球；

所述单向导通机构还包括水平安装在木塞中的销轴，所述销轴穿过所述第一孔段且位于钢球的上方。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）本装置可以实现钻孔、钻杆更换、注浆一系列工序的机械化、自动化操作，极大地提高了锚索安装的效率，降低了操作人员的劳动强度；

（2）机械臂部分使用五轴联动结构，回转转盘能够实现大角度回转，配合举升油缸和俯仰油缸能够将滑架移动到空间中任意位置，再结合翻转转盘和摆动转盘，实现滑架的角度调整，从而实现了全方位、无死角的定位，满足各种钻孔、注浆的需要；

（3）滑架前后两端分别设置顶尖和支撑油缸，工作时，支撑油缸伸出撑住地面或墙壁，顶尖顶住岩壁，给予滑架稳固的支撑，保证了打孔精度和操作的安全性；

（4）需要拆卸工作钻杆时，夹杆装置夹住第二支工作钻杆，同时离合装置接合，可以保证最尾端的工作钻杆跟随钎尾同步反向旋转，从而松开两个工作钻杆之间的螺纹连接，实现机械化拆卸；

（5）支架上可放置多组钻杆，通过移动的机械手爪可将备用钻杆快速地移动到凿岩机前侧，完成自动化装接；

（6）限位卡爪、固定卡爪和活动卡爪相配合，可以实现最外侧备用钻杆的精确夹持；

（7）机械手爪还可以配合凿岩机完成工作钻杆的拆卸；

（8）注浆装置使用注浆头和木塞封堵钻孔，通过注浆管直接将水泥浆注入钻孔，提高了注浆效率，且有效避免了水泥浆的溢出；

（9）注浆装置通过单向导通机构可以避免注入的水泥浆从注浆管中回流；

（10）排气管上端位于锚索上端附近，不仅可以在注浆时将内部空气快速排出，还能通过观察排气管是否溢出水泥浆来判断是否已经注满。

附图说明

图1为本装置的整体结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大图；

图3为钻杆更换机构中支架、限位卡爪、滑架及凿岩机部分的结构示意图，该图的视图方向为图2的左视方向；

图4为钻杆更换机构中移动架、固定卡爪、活动卡爪、滑架及凿岩机部分的结构示意图，该图的视图方向为图2的左视方向；

图5为钻杆更换机构中支架、机械手爪的手臂部分以及备用钻杆之间的俯视布局示意图；

图6为夹杆装置在打开状态下的结构示意图；

图7为夹杆装置在闭合状态下的结构示意图；

图8为使用注浆装置进行注浆时的示意图；

图9为图8中B部分的局部放大图；

图10为木塞部分的俯视图；

图11为注浆头的俯视图。

图中主要部件包括：

1、车辆底盘；2、搅拌装置；3、注浆泵；4、回转转盘；5、举升油缸；6、主臂；7、翻转转盘；8、俯仰油缸；9、俯仰架；10、摆动转盘；11、滑架；12、推进油缸；13、顶尖；14、夹杆装置；15、工作钻杆；16、离合套；17、钎尾；18、离合油缸；19、凿岩机；20、支撑油缸；21、滑杆；22、支架；23、推杆；24、第一拉簧；25、第二拉簧；26、限位卡爪；27、备用钻杆；28、进退油缸；29、滑套；30、移动架；31、起落油缸；32、手臂；33、夹持油缸；34、固定卡爪；35、活动卡爪；36、锚索；37、胶带；38、排气管；39、木塞；40、注浆头；41、钢球；42、注浆管；43、销轴；44、密封垫；1-1、后底盘；1-2、转向油缸；1-3、铰接机构；1-4、前底盘；1-5、支腿油缸；14-1、第一夹紧油缸；14-2、第一夹紧臂；14-3、夹紧座；14-4、第二夹紧臂；14-5、第二夹紧油缸；39-1、第二固定孔；39-2、第一固定孔；39-3、台阶孔；40-1、第三固定孔；40-2、第四固定孔；40-3、豁口；40-4、第一平板；40-5、第二平板；40-6、固定螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案：

如图1，一种锚索台车，包括车辆底盘1、注浆生产装置、机械臂、钻杆更换机构和注浆装置。

所述车辆底盘1包括通过铰接机构1-3连接在一起的前底盘1-4和后底盘1-1。前底盘1-4和后底盘1-1之间还通过转向油缸1-2连接，通过控制转向油缸1-2伸缩，可以控制前底盘1-4和后底盘1-1之间的角度。

前底盘1-4和后底盘1-1底部还设有支腿油缸1-5，在钻孔时可以保证台车的稳固。

所述注浆生产装置设置在后底盘1-1上，包括搅拌装置2和注浆泵3，用于为注浆装置输送水泥浆。

所述机械臂安装在前底盘1-4上，具有五个自由度，末端安装有滑架11。

如图1，所述机械臂包括回转转盘4、主臂6、举升油缸5、翻转转盘7、俯仰油缸8、俯仰架9和摆动转盘10。

所述回转转盘4转动安装在前底盘1-4上，在第一回转驱动装置的作用下相对于前底盘1-4水平转动。所述第一回转驱动装置包括驱动液压马达、小齿轮和大齿轮，驱动液压马达带动小齿轮转动，小齿轮带动啮合的大齿轮回转，大齿轮与回转转盘4连接为一体。

主臂6的下端与所述回转转盘4铰接；同时，举升油缸5一端与所述回转转盘4铰接、另一端与主臂6铰接，通过伸缩带动主臂6相对于回转转盘4转动。

所述翻转转盘7转动安装在主臂6的上端，在第二回转驱动装置的作用下相对于主臂6转动。第二回转驱动装置的结构与第一回转驱动装置相同，不做赘述。

俯仰架9后端与所述翻转转盘7铰接，俯仰油缸8一端与所述翻转转盘7铰接、另一端与俯仰架9铰接，通过伸缩带动俯仰架9相对于翻转转盘7转动。

所述摆动转盘10转动安装在俯仰架9上，在第三回转驱动装置的作用下相对于俯仰架9转动。

第二回转驱动装置的结构与第一回转驱动装置相同，不做赘述。

所述滑架11安装在摆动转盘10上。

所述回转转盘4可以做360度旋转，配合举升油缸5和俯仰油缸8能够将滑架11移动到空间中任意位置，再结合翻转转盘7和摆动转盘10，实现滑架11的角度调整，从而实现了全方位、无死角的定位，满足各种钻孔和注浆的需要。

所述滑架11上安装有凿岩机19、工作钻杆15、钻杆更换机构和夹杆装置14。

凿岩机19位于滑架11的后端，用于驱动钻杆旋转和冲击，钻杆包括两支以上的、通过螺纹方式首尾依次连接在一起的工作钻杆15，最尾端的工作钻杆15通过螺纹方式与钎尾17相连接，所述钎尾17安装在凿岩机19内部的从动齿轮的内花键套上，作为凿岩机19的旋转扭矩和冲击动能的输出轴。最前端的工作钻杆15上设有钻头。

夹杆装置14位于滑架11的前端。

如图6和7，所述夹杆装置14包括第一夹紧油缸14-1、第一夹紧臂14-2、第二夹紧油缸14-5、第二夹紧臂14-4和夹紧座14-3。

所述夹紧座14-3安装在滑架11上；第一夹紧臂14-2和第二夹紧臂14-4分别位于滑架11的左右两侧，且分别与所述夹紧座14-3铰接；第一夹紧油缸14-1的下端与所述滑架11铰接，上端与第一夹紧臂14-2铰接；第二夹紧油缸14-5的下端与所述滑架11铰接，上端与第二夹紧臂14-4铰接；第一夹紧臂14-2和第二夹紧臂14-4的末端分别设有用于与钻杆相配合的半圆形槽口。

第一夹紧油缸14-1和第二夹紧油缸14-5同步动作，回缩时，第一夹紧臂14-2和第二夹紧臂14-4张开，此时钻杆可以高速旋转，进行钻孔操作，两个夹紧油缸同步伸长时，第一夹紧臂14-2和第二夹紧臂14-4闭合，带动两个半圆形槽口夹紧最前端一节钻杆的尾部凸缘处，此时可以借助凿岩机19或其它外力，旋转后段其它钻杆，松开钻杆之间的螺纹配合，实现拆卸。在凿岩作业开眼时，第一夹紧油缸14-1和第二夹紧油缸14-5是处于同步伸出状态的，此时两个半圆形槽口处于闭合状态，对钻杆杆位部分进行扶持定位，防止在开眼时，钻头在岩面上滑动，影响眼位定位精度。在保证定位精度的同时，节省开眼时间，提高凿岩效率。完成开眼后，钻头完全进入岩面，此时处于稳定凿岩状态，第一夹紧油缸14-1和第二夹紧油缸14-5同步回缩，半圆形槽口完全张开，此时可以全速凿岩。

如图2，所述滑架11上还安装有推进油缸12，用于推动所述凿岩机19沿滑架11前后移动，保证钻孔深度满足要求。

所述滑架11的前端设有顶尖13，后端设有支撑油缸20。工作时，支撑油缸20伸出撑住地面或墙壁，顶尖13顶住岩壁，给予滑架11稳固的支撑，保证了打孔精度和操作的安全性。

液压方面，主臂6部分采用先导油压控制，由9路液控阀组控制，操作先导手柄就可以控制主臂6动作。采用先导控制的优点在于操作人员不用费力地去扳动操作手柄，可以减轻劳动强度。

在和液压站主油路之间连接时加装了电磁阀门，由操作台上的急停按钮控制。遇到紧急情况时，可以通过按下急停按钮及时切断主臂6的供油油路。不需要钻孔时，电磁阀门保持关闭状态，主臂6处于断油状态，不能工作。这种设计主要从安全角度考虑，可以有效防止误碰触操作杆，引起主臂6动作而发生意外，只在需要的时候打开。

在和主油路连接的分支油路上还安装了比例分流阀，以便更好地控制液压油的分配和油路走向。

液压站的液控阀组主要控制主臂6回转、主臂6举升、滑架11翻转、滑架11摆动和仰俯、钻杆的夹紧/松开等动作。

钻杆更换机构，钻杆包括两支以上的、通过螺纹方式首尾依次连接在一起的工作钻杆15，最尾端的工作钻杆15通过螺纹方式与钎尾17相连接，所述钎尾17安装在凿岩机19内部的从动齿轮的内花键套上，作为凿岩机19的旋转扭矩和冲击动能的输出轴，凿岩机19安装在滑架11上，滑架11上安装有用于驱动凿岩机19沿滑架11前后移动的推进油缸12。钻孔时，凿岩机19带动钻杆旋转和冲击，同时在推进油缸12的作用下，逐渐将钻杆逐渐推入到岩壁之中。

如图3和4，钻杆更换机构位于滑架11的旁侧，包括离合装置、夹杆装置14、钻杆移送装置和用于放置备用钻杆27的支架22。

所述钎尾17通过所述离合装置与最尾端的工作钻杆15的相连接。具体的，所述离合装置包括离合油缸18和与所述离合油缸18的伸出杆相连接的离合套16，所述离合油缸18相对于凿岩机19固定设置，所述离合套16套装在钎尾17的外侧并与钎尾17通过花键方式进行滑动连接，所述离合套16的前端通过凸起-凹槽（本实施例中为相嵌齿牙的结构形式）与所述最尾端的工作钻杆15相连接。

当离合油缸18伸出时，凸起和凹槽相接，处于接合状态，最尾端的工作钻杆15跟随所述钎尾17同步转动（无论正向还是反向）。

进一步的，所述钻杆移动装置位于滑架11的侧方。如图3和4，包括移动架30和安装在移动架30上的机械手爪，所述机械手爪用于夹持备用钻杆27。

具体的，所述钻杆移动装置还包括滑杆21、滑套29和进退油缸28；所述滑杆21相对于支架22和滑架11固定设置，所述滑套29通过滑动配合方式安装在滑杆21上；所述进退油缸28相对于滑架11固定设置，伸出杆与所述滑套29相连接；所述移动架30安装在滑套29上。进退油缸28可驱动移动架30左右移动。

如图3至5，所述备用钻杆27左右排列在支架22上。所述支架22上安装有推杆23和第一拉簧24；所述第一拉簧24一端与支架22相连接、另一端与所述推杆23相连接，所述推杆23用于向滑架11方向推动所述备用钻杆27。

所述支架22上还安装有限位卡爪26和第二拉簧25。所述限位卡爪26的末端设有凸起，该凸起位于备用钻杆27与滑架11之间；限位卡爪26与支架22转动连接，所述第二拉簧25一端与限位卡爪26相连接、另一端与所述支架22相连接。支架22上还设置有限位板，约束限位卡爪26的极限位置。在第二拉簧25的作用下，限位卡爪26紧靠在限位板上，挡住最外侧的备用钻杆27，从而确定下最外侧的备用钻杆27的位置。

所述机械手爪则包括起落油缸31、手臂32、夹持油缸33和活动卡爪35。

所述手臂32位于备用钻杆27的上方，且与所述移动架30转动连接。所述起落油缸31一端与移动架30转动连接、另一端与手臂32转动连接。所述手臂32的底部设有固定卡爪34；所述活动卡爪35通过转动连接方式安装在手臂32的外端，所述夹持油缸33一端与手臂32转动连接、另一端与所述活动卡爪35转动连接。所述固定卡爪34和活动卡爪35分别位于最外侧即最靠近滑架11的备用钻杆27的内侧和外侧。

如图8和9，所述注浆装置包括注浆头40、注浆管42、木塞39和排气管38。

所述木塞39为圆台状，其顶面直径小于底面直径，外锥面可以更好地与岩体钻孔配合，实现密封。

如图9和10，木塞39上设有第一固定孔39-2和单向导通机构。所述第一固定孔39-2用于与锚索36相配合。所述木塞39上还开设有上下贯通的第二固定孔39-1，用于固定排气管38。

所述单向导通机构的上端和下端分别与木塞39的顶面和底面相贯通，下端用于与注浆管42相连通。

具体的，所述单向导通机构包括上下贯通的台阶孔39-3，所述台阶孔39-3包括由上到下依次相通的第一孔段和第二孔段，第一孔段的直径大于第二孔段的直径，所述第一孔段和第二孔段相接处设有锥面。单向导通机构还包括放在第一孔段中的钢球41。钢球41可以与锥面更好的贴合。

当水泥浆从下方向上注入时，水泥浆将钢球41顶起，水泥浆顺利进入钻孔。当注浆暂停或完成时，钢球41下落，堵住第二孔段的上端，防止水泥浆回流。进一步的，所述单向导通机构还包括水平安装在木塞39中的销轴43，所述销轴43穿过所述第一孔段且位于钢球41的上方，可以防止钢球41被冲出台阶孔39-3。

如图9和11，所述注浆头40位于木塞39下方，用于承托木塞39，其为金属焊接件，包括筒体以及由上至下依次设置在筒体中的第一平板40-4和第二平板40-5；所述第一平板40-4上开设有与所述锚索36相配合的第三固定孔40-1以及与所述注浆管42相配合的第四固定孔40-2；所述第二平板40-5用于与锚索36的下端相接触。

第一平板40-4和木塞39之间还设有密封垫44，所述注浆管42穿过所述密封垫44。密封垫44用于实现该处的密封，同时还可以起到承托木塞39的作用。

所述第一平板40-4上还设有豁口40-3，筒体的侧壁上还开设有窗口，所述窗口位于第一平板40-4和第二平板40-5之间。

所述排气管38依次穿过注浆头40的窗口和豁口40-3，再穿过木塞39的第二固定孔39-1后，上端通过胶带37与锚索36捆绑固定。排气管38的上端应与锚索36上端齐平。

本实施例中，所述注浆管42为弯曲状，焊接在第一平板40-4上，其下端从所述窗口穿出，可通过软管连接注浆机。

所述注浆头40的侧壁上还开设有固定螺纹孔40-6，所述固定螺纹孔40-6位于第二平板40-5的下方。注浆头40的下端可固定在凿岩机19的钎尾17或与钎尾17相连的钻杆前端上，通过在固定螺纹孔40-6中安装顶丝将注浆头40固定在凿岩机19的钎尾17或与钎尾17相连的钻杆前端上，借助凿岩机19的冲击力将木塞39封在孔口。

台车主要可实现钻孔、钻杆更换和注浆三个功能：

一、钻孔过程如下：

如图1和2，操作者控制机械臂动作，摆正位置和角度，使工作钻杆15前端的钻头对准钻孔位置，然后支撑油缸20伸出撑住地面或墙壁，顶尖13顶住岩壁，给予滑架11稳固的支撑，保证了打孔精度和操作的安全性。之后推进油缸12推动凿岩机19向前移动，凿岩机19启动，先低速转动，夹杆装置14夹住钻杆前端，进行开眼。开眼完成后，钻头完全进入岩面，夹杆装置14放开，钻杆全速前进。

二、钻杆更换过程如下：

如图2至4，当需要拆卸最尾端的工作钻杆15时，夹杆装置14夹住第二支工作钻杆15，且离合装置处于接合状态，保证最尾端的工作钻杆15跟随凿岩机19同步反向旋转，借助凿岩机19的动力，松开最尾端工作钻杆15与第二支工作钻杆15之间的螺纹连接。然后，起落油缸31和夹持油缸33回缩，机械手爪张开，进退油缸28动作，机械手爪移动到最尾端的工作钻杆15处，机械手爪闭合，夹持住该工作钻杆15，同时离合装置断开，凿岩机19继续反向旋转，可拆下最尾端的工作钻杆15，并由机械手爪移动到其它位置，最后回到初始位置。

当之前的工作钻杆15拆卸完毕，需要装接新的钻杆时。首先，起落油缸31伸长，固定卡爪34卡入到最外侧的两支备用钻杆27之间，然后夹持油缸33伸长，活动卡爪35和固定卡爪34夹持住最外侧的备用钻杆27，之后进退油缸28动作，将最外侧的备用钻杆27从限位卡爪26处拔出，并夹持住该备用钻杆27向滑架11方向移动，直至到达钎尾17与第二支工作钻杆15之间。此过程中，后面的备用钻杆27在推杆23的作用下向滑架11移动直至被限位卡爪26挡住。此时夹杆装置14处于闭合状态，然后推进油缸12向前推进凿岩机19，并启动凿岩机19正向转动，该备用钻杆27作为新的最尾端的工作钻杆15，在凿岩机19的作用下先完成与钎尾17的螺纹连接，然后机械手爪松开后再完成与第二支工作钻杆15的螺纹连接，最终完成装接。装接完成后，进退油缸28反向动作，机械手爪回到支架22处，等待进行下次拆卸或装接。

三、注浆过程如下：

如图8，先将锚索36、注浆管42和排气管38分别安装在注浆头40和木塞39上，然后将凿岩机19（或工作钻杆15）顶在注浆头40下端，通过冲击将木塞39封堵在孔口，利用注浆头40承载木塞39和锚索36。然后，通过软管将水泥浆从注浆管42注入，水泥浆顶起钢球41，进入钻孔中，钻孔中的空气从排气管38排出。当水泥浆到达锚索36顶端时，排气管38被淹没，水泥浆从排气管38流出，操作者依次可判定内部已注满，停止注浆。钢球41下落，封住第二孔段，避免水泥浆回流。

工作过程中，操作者主要负责控制装置动作，并进行辅助的连接操作，其它操作均由装置机械化完成，劳动强度降低，工作效率得到大幅提高。

Claims (8)

1.一种锚索台车，包括凿岩机（19）和由凿岩机（19）驱动转动的钻杆，所述钻杆包括两支以上的、通过螺纹方式首尾依次连接在一起的工作钻杆（15），最尾端的工作钻杆（15）通过螺纹方式与钎尾（17）相连接，所述钎尾（17）安装在凿岩机（19）内部的从动齿轮的内花键套上，作为凿岩机（19）的旋转扭矩和冲击动能的输出轴，其特征在于：还包括车辆底盘（1）、注浆生产装置、机械臂、钻杆更换机构和注浆装置；

所述车辆底盘（1）包括通过铰接机构（1-3）连接在一起的前底盘（1-4）和后底盘（1-1）；

所述注浆生产装置设置在后底盘（1-1）上，用于为注浆装置输送水泥浆；

所述机械臂安装在前底盘（1-4）上，具有五个自由度，末端安装有滑架（11）；

所述滑架（11）上安装有所述凿岩机（19）、所述工作钻杆（15）、所述钻杆更换机构和夹杆装置（14）；所述凿岩机（19）位于滑架（11）的后端，夹杆装置（14）位于滑架（11）的前端，工作钻杆（15）穿过所述夹杆装置（14）且最前端设有钻头；所述钻杆更换机构位于滑架（11）的旁侧；

所述注浆装置包括注浆头（40）、注浆管（42）、木塞（39）和排气管（38）；所述注浆头（40）安装在钎尾（17）或最前端的工作钻杆（15）的前端，用于用于固定木塞（39）、注浆管（42）和锚索（36）；所述注浆管（42）与注浆生产装置相连接；所述木塞（39）用于封堵安装锚索（36）的钻孔；所述排气管（38）穿过所述注浆头（40）和木塞（39），用于排出钻孔中的空气以及多余的水泥浆；

所述钻杆更换机构包括离合装置、钻杆移送装置和用于放置备用钻杆（27）的支架（22）；

所述钎尾（17）还通过所述离合装置与最尾端的工作钻杆（15）的相连接，当离合装置处于接合状态时，最尾端的工作钻杆（15）跟随所述钎尾（17）同步转动；

所述钻杆移动装置位于滑架（11）的侧方，包括移动架（30）和安装在移动架（30）上的机械手爪，所述机械手爪用于夹持备用钻杆（27）；

更换钻杆时，夹杆装置（14）夹紧从后向前的第二支工作钻杆（15）；

所述机械手爪包括起落油缸（31）、手臂（32）、夹持油缸（33）和活动卡爪（35）；

所述手臂（32）位于备用钻杆（27）的上方，且与所述移动架（30）转动连接；所述起落油缸（31）一端与移动架（30）转动连接、另一端与手臂（32）转动连接；所述手臂（32）的底部设有固定卡爪（34）；所述活动卡爪（35）通过转动连接方式安装在手臂（32）的外端，所述夹持油缸（33）一端与手臂（32）转动连接、另一端与所述活动卡爪（35）转动连接；所述固定卡爪（34）和活动卡爪（35）分别位于最外侧即最靠近滑架（11）的备用钻杆（27）的内侧和外侧；

所述支架（22）上还安装有限位卡爪（26）和第二拉簧（25）；

所述限位卡爪（26）的末端设有凸起，该凸起位于备用钻杆（27）与滑架（11）之间；限位卡爪（26）与支架（22）转动连接，所述第二拉簧（25）一端与限位卡爪（26）相连接、另一端与所述支架（22）相连接。

2.如权利要求1所述的锚索台车，其特征在于：所述机械臂包括回转转盘（4）、主臂（6）、举升油缸（5）、翻转转盘（7）、俯仰油缸（8）、俯仰架（9）、摆动转盘（10）和滑架（11）；

所述回转转盘（4）转动安装在前底盘（1-4）上，在第一回转驱动装置的作用下相对于前底盘（1-4）水平转动；主臂（6）的下端与所述回转转盘（4）铰接，举升油缸（5）一端与所述回转转盘（4）铰接、另一端与主臂（6）铰接；所述翻转转盘（7）转动安装在主臂（6）的上端，在第二回转驱动装置的作用下相对于主臂（6）转动；俯仰架（9）后端与所述翻转转盘（7）铰接，俯仰油缸（8）一端与所述翻转转盘（7）铰接、另一端与俯仰架（9）铰接；所述摆动转盘（10）转动安装在俯仰架（9）上，在第三回转驱动装置的作用下相对于俯仰架（9）转动；所述滑架（11）安装在摆动转盘（10）上；

所述滑架（11）的前端设有顶尖（13），后端设有支撑油缸（20）；

所述滑架（11）上还安装有推进油缸（12），用于推动所述凿岩机（19）沿滑架（11）前后移动。

3.如权利要求1所述的锚索台车，其特征在于：所述夹杆装置（14）包括第一夹紧油缸（14-1）、第一夹紧臂（14-2）、第二夹紧油缸（14-5）、第二夹紧臂（14-4）和夹紧座（14-3）；

所述夹紧座（14-3）安装在滑架（11）上；第一夹紧臂（14-2）和第二夹紧臂（14-4）分别位于滑架（11）的左右两侧，且分别与所述夹紧座（14-3）铰接；第一夹紧油缸（14-1）的下端与所述滑架（11）铰接，上端与第一夹紧臂（14-2）铰接；第二夹紧油缸（14-5）的下端与所述滑架（11）铰接，上端与第二夹紧臂（14-4）铰接；第一夹紧臂（14-2）和第二夹紧臂（14-4）的末端分别设有用于与钻杆相配合的半圆形槽口。

4.如权利要求1所述的锚索台车，其特征在于：所述离合装置包括离合油缸（18）和与所述离合油缸（18）的伸出杆相连接的离合套（16），所述离合油缸（18）相对于凿岩机（19）固定设置，所述离合套（16）套装在钎尾（17）的外侧并与钎尾（17）滑动连接，所述离合套（16）的前端用于与所述最尾端的工作钻杆（15）相连接。

5.如权利要求1所述的锚索台车，其特征在于：所述钻杆移动装置还包括滑杆（21）、滑套（29）和进退油缸（28）；所述滑杆（21）相对于支架（22）和滑架（11）固定设置，所述滑套（29）通过滑动配合方式安装在滑杆（21）上；所述进退油缸（28）相对于滑架（11）固定设置，伸出杆与所述滑套（29）相连接；所述移动架（30）安装在滑套（29）上。

6.如权利要求1所述的锚索台车，其特征在于：所述支架（22）上安装有推杆（23）和第一拉簧（24）；

所述备用钻杆（27）左右排列在支架（22）上；所述第一拉簧（24）一端与支架（22）相连接、另一端与所述推杆（23）相连接，所述推杆（23）用于向滑架（11）方向推动所述备用钻杆（27）。

7.如权利要求1至6任一所述的锚索台车，其特征在于：所述木塞（39）为圆台状，其顶面直径小于底面直径；木塞（39）上设有第一固定孔（39-2）和单向导通机构；所述第一固定孔（39-2）用于与锚索（36）相配合；所述单向导通机构的上端和下端分别与木塞（39）的顶面和底面相贯通，下端用于与注浆管（42）相连通；

所述注浆头（40）位于木塞（39）下方，用于承托木塞（39），其包括筒体以及由上至下依次设置在筒体中的第一平板（40-4）和第二平板（40-5）；所述第一平板（40-4）上开设有与所述锚索（36）相配合的第三固定孔（40-1）以及与所述注浆管（42）相配合的第四固定孔（40-2）；所述第二平板（40-5）用于与锚索（36）的下端相接触；注浆管（42）穿过第一平板（40-4）的第四固定孔（40-2）并与第一平板（40-4）焊接成一体；

所述排气管（38）依次穿过注浆头（40）和木塞（39）后，上端与所述锚索（36）相固定。

8.如权利要求7所述的锚索台车，其特征在于：所述单向导通机构包括上下贯通的台阶孔（39-3），所述台阶孔（39-3）包括由上到下依次相通的第一孔段和第二孔段，第一孔段的直径大于第二孔段的直径，单向导通机构还包括放在第一孔段中的钢球（41）；

所述单向导通机构还包括水平安装在木塞（39）中的销轴（43），所述销轴（43）穿过所述第一孔段且位于钢球（41）的上方。

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