CN120608701A - 一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机及锚护方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤矿巷道掘进及支护技术领域，具体涉及一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，包括行走本体部、装载部、运输部、截割部、钻锚平台和除尘及临时支护系统；行走本体部尾部设置有后支撑调偏系统；截割部用于掘进，装载部用于收集煤渣，运输部用于接收并运输煤渣；钻锚平台包括顶锚支护单元和帮锚支护单元；除尘及临时支护系统包括支护架体，支护架体上滑动设置有支护顶板，支护架体与行走本体部之间设置有可伸缩式支撑顶杆。本发明还提供了一种适应复杂地质巷道的锚护方法，来解决当前软弱围岩煤巷掘进三软地层易片帮、易顶板冒落、帮部破碎及低矮巷道锚杆支护困难和底板泥化设备易摆尾的问题。

Description

一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机及锚护方法

技术领域

本发明涉及煤矿巷道掘进及支护技术领域，具体涉及一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机及锚护方法。

背景技术

掘锚一体化快速掘进技术是当前世界煤巷掘进领域最为先进的技术之一。该技术具有掘支破运平行作业、全宽截割等特点，显著提升了煤巷掘进的效率与安全水平。掘锚一体机作为煤矿生产开采中的重要机械设备，其应用水平直接影响着煤矿生产开采工作。我国已成功研发出适用于稳定及中等稳定围岩条件的掘锚一体化快速掘进技术。

目前，国内普遍采用的掘锚护一体机，是一种集掘进、临时支护、钻锚作业为一体综合性设备，有效解决了现有掘进、锚护作业效率低，辅助作业多，人工劳动强度大，安全性差等问题。然而，传统的掘进支护方式采用常规掘锚一体机施工，存在明显弊端。其空顶距约2.5米、空帮距达4米，支护点离迎头较远，难以实现及时支护。并且在三软（底软、顶帮软、侧帮软）地层的软弱围岩条件下，大面积片帮、顶板冒落等问题频发。至今，国内软弱围岩巷道掘锚一体化快速掘进技术仍处于起步阶段，小空顶距即时支护、巷帮稳定性控制等关键技术尚未取得全面突破，如果巷道条件差， 顶板和两帮不稳定时， 极容易发生顶板变形和片帮现象。此外，对于低矮煤矿巷道，常规掘锚一体机的适用性不佳，而且此类低矮煤矿巷道施工作业空间狭窄，导致锚杆支护困难，人员操作安全性差，另外，因底板泥化易使设备摆尾。

鉴于上述问题，软弱围岩掘锚一体机快速掘进技术成为我国深部及复杂地质条件煤炭开采的迫切需求。当下，尤其亟需开发一种适应低矮巷道、小空顶距复杂地质条件的掘锚机一体机。

发明内容

为解决当前软弱围岩煤巷掘进三软地层易片帮、易顶板冒落、帮部破碎及低矮巷道锚杆支护困难和设备易摆尾的问题，本发明提出一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机及锚护方法，实现低矮巷道高效、安全、可控作业空顶距、防止设备倾覆及摆尾的掘进施工，保证巷道围岩稳定，同时实现变空顶距即零空顶距、空帮距和小空顶距施工以及超前支护作业，有效提高掘进效率，提高设备的操作简便性和安全性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，包括行走本体部、装载部、运输部、截割部、钻锚平台和除尘及临时支护系统；

所述行走本体部包括本体架和对称设置在本体架两侧的履带系统，行走本体部尾部设置有后支撑调偏系统；

所述截割部用于掘进，所述装载部用于收集所述截割部掘进的煤渣，所述运输部用于接收并运输装载部收集的煤渣；

所述钻锚平台包括设置在行走本体部上的下层固定平台组件和上层滑移平台组件，所述下层固定平台组件包括左锚护固定平台和右锚护固定平台，所述上层滑移平台组件包括左锚钻平台和右锚钻平台；所述左锚钻平台和右锚钻平台上均设置有两组顶锚支护单元和一组帮锚支护单元；

所述除尘及临时支护系统与行走本体部之间设置有螺杆，除尘及临时支护系统包括支护架体和设置在支护架体上的除尘风机，所述支护架体铰接在行走本体部的尾部，支护架体上滑动设置有支护顶板，支护架体与行走本体部之间设置有可伸缩式支撑顶杆。

本发明的关键改进点在于行走本部、钻锚平台和除尘及临时支护系统，来解决当前软弱围岩煤巷掘进三软地层易片帮、易顶板冒落、帮部破碎及低矮巷道锚杆支护困难和底板泥化设备易摆尾的问题，实现变空顶距即零空顶距、空帮距和小空顶距施工以及超前支护作业。

进一步地，所述履带系统包括履带本体、履带主动轮、履带安装架和履带从动轮，所述履带主动轮和履带从动轮安装在所述履带安装架上，履带主动轮和履带从动轮通过所述履带本体相连接；所述履带安装架一端开设有滑道，履带安装架上还设置有履带张紧油缸，所述履带张紧油缸带动履带从动轮沿所述滑道滑动；

所述履带主动轮连接有动力机构，所述动力机构包括驱动马达和行走减速器，所述驱动马达和行走减速器之间设置有盘式制动器，所述行走减速器的输出端与履带主动轮相连接。行走本体部采用履带式牵引结构，履带主动轮通过履带本体带动履带从动轮进行回转，靠地面的摩擦力带动行走本体部的前进与后退。通过设置上述动力机构，实现将驱动马达的动力传递至履带主动轮，从而带动履带本体进行回转；并且，当在行走本体部失去液压动力时，盘式制动器可立即作出反应，实现制动阻止掘锚一体机设备继续移动。

进一步地，所述行走本体部还包括导轨、升降支撑座和掏槽油缸，所述导轨设置为两个且平行间隔分布在履带安装架上，所述截割部滑动设置在导轨上；所述升降支撑座对称分布在履带安装架的前部左右两侧，所述可伸缩式支撑顶杆的两端分别与升降支撑座和支护架体相铰接；所述掏槽油缸的一端与本体架相铰接，另一端与截割部相铰接。

进一步地，所述后支撑调偏系统包括右后支撑组件、后支撑撑底油缸、左后支撑组件、滑靴和调整油缸，所述右后支撑组件和左后支撑组件对称安装在本体架的限位槽内；所述后支撑撑底油缸的上端与本体架相铰接，其下端与右后支撑组件或左后支撑组件相铰接；所述滑靴设置有两个，每个滑靴内部均设置有铰接底座，右后支撑组件和左后支撑组件的底部均通过球铰结构与所述铰接底座相连接；所述调整油缸的一端与滑靴带有的耳座相铰接，其另一端与其中一个铰接底座相铰接。通过设置后支撑调整系统，实现设备姿态上进行左右方向调整，同时可适应巷道坡度变化并防止倾覆，防止设备的摆尾。

进一步地，所述左锚护固定平台和右锚护固定平台均与本体架固定连接，左锚钻平台和右锚钻平台上还设置有操作台；左锚护固定平台与左锚钻平台之间、右锚护固定平台与右锚钻平台之间均通过推进油缸相连接。

进一步地，所述顶锚支护单元包括固定于顶锚连接架的顶锚钻机、驱动顶锚连接架翻转的回转油缸以及调节顶锚钻机角度的前后摆动油缸和左右摆动油缸；

所述顶锚连接架通过所述回转油缸分别与左锚护固定平台或右锚护固定平台相连接，所述前后摆动油缸和左右摆动油缸两端分别与顶锚钻机相铰接。通过前后摆动油缸、左右摆动油缸的伸缩实现顶锚钻机在前后和左右方向实现小角度调整，同时回转油缸可回转向前翻转90°实现大角度调整，使其位于截割部上端空顶区域，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护。

进一步地，所述帮锚支护单元包括帮锚连接架、通过升降油缸驱动的帮锚钻机滑架、倍升机构以及用于承载帮锚钻机的回转驱动机构，所述倍升机构包括倍升油缸，所述倍升油缸通过卡板横向限位于帮锚钻机滑架，所述倍升油缸活塞杆端部设置有链条；

所述升降油缸与帮锚连接架相连接，其另一端与帮锚钻机滑架相铰接；帮锚钻机滑架的导柱上滑动设置有回转驱动座，所述回转驱动机构固定连接在回转驱动座上，所述回转驱动座与倍升油缸上设置的链条固定连接，帮锚钻机与回转驱动机构输出端相连接。其中，帮锚钻机采用倍升机构，通过倍升油缸上布置的链条带动回转驱动机构、回转驱动和帮锚钻机整体的升降，回转驱动机构带动帮锚钻机实现上下摆动，实现侧帮的支护，适应不同的排距施工，保证锚杆支护施工范围及角度。

进一步地，所述除尘及临时支护系统还包括滑移油缸，所述滑移油缸两端分别与支护架体和支护顶板相铰接；所述支护顶板带有的底板与支护架体带有的滑道相配合并通过压块限位。除尘及临时支护系统发挥作用，在变顶距支护时提供临时支护，保障施工作业人员安全，并改善工作面作业环境，随后开始锚护作业。

进一步地，还包括用于控制掘锚一体机工作的液压系统和电气系统。液压系统和电气系统位于行走本体部100上，为整机的操作提供液压动力及控制功能。

本发明还提供了一种适应复杂地质巷道的锚护方法，使用上述的掘锚一体机，包括以下步骤：:

步骤S1、截割掘进作业：

通过截割部进行截割破岩，钻锚平台收回；同时，运输部和装载部共同将装载部收集的煤渣进行转运并输送至设备尾部；

步骤S2、临时支护：

通过除尘及临时支护系统中的可伸缩式支撑顶杆带动支护架体抬升，同时支护架体上的支护顶板滑移至迎头顶板处进行临时支护；

步骤S3、锚护作业：钻锚平台的上层滑移平台组件整体向前滑移至截割部上端空顶区域，顶锚钻机向前翻转90°并调整角度进行顶板锚固，帮锚钻机上下滑动和摆动进行侧帮锚固；

步骤S4：设备姿态调整：

掘进锚护施工过程中当设备摆尾时，通过后支撑撑底油缸撑紧地面，然后通过油缸伸缩带动铰接底座沿着滑靴滑移，以同步调整设备重心和设备左右姿态以适应巷道坡度；

其中，步骤S1和步骤S3互锁，确保截割掘进作业和锚护作业互不干涉。

通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明提供的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，行走本体部采用履带式行走，为整机的掘进提供动力，也为整机的掘进提供稳定支撑，保证低接地比压行驶能力及作业效率，同时为整机其它部件的安装提供安装接口；行走本体部后端布置有后支撑调偏系统，从而实现机身两侧高度的调整，可对设备姿态进行左右方向调整，适应巷道坡度变化并防止倾覆，而且行走本体部前端也可设置前支腿，形成对设备上下方向进行稳定性支撑，方便维护及检修。装载部和运输部位于行走本体部的上部，实现将掘进面煤渣从迎头运送至掘锚一体机设备的尾部；截割部设置在行走本体部的前端部，实现前后往复循环运动完成截割循环作业。除尘及临时支护系统位于掘锚一体机设备的顶部，通过支护顶板至迎头顶板处进行临时支护，实现对迎头顶板的变空顶距及时支护，保障作业人员安全，并且搭载除尘风机实现迎头的除尘。钻锚平台设置在行走本体部的前端部，钻锚平台分为上下两层，上层顶锚支护单元在前后和左右方向实现小角度调整，同时可回转向前翻转90°实现大角度调整，使顶锚支护单元位于截割部上端空顶区域，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护，距离迎头距离最小化，施工安全；上层帮锚支护单元实现侧帮的支护，可适应不同的排距施工，保证锚杆支护施工范围及角度，从而适应低矮巷道及软弱破碎围岩的支护要求，实现软弱破碎围岩顶板自稳性差、帮部破碎等复杂地质条件巷道中小空顶距的快速掘进支护，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护及侧帮的支护，实现变空顶距即零空顶距、空帮距及小空顶距以及超前支护作业，掘进效率高，无需退机即可完成锚护成排定位。

本发明的关键改进点在于行走本部、钻锚平台和除尘及临时支护系统，以解决当前软弱围岩煤巷掘进三软地层易片帮、易顶板冒落、帮部破碎及低矮巷道锚杆支护困难和底板泥化设备易摆尾的问题，实现变空顶距即零空顶距、空帮距和小空顶距施工以及超前支护作业。

附图说明

图1 为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机的正视图；

图2 为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机的俯视图；

图3为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机中行走本体部的示意图；

图4为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机中后支撑调偏系统的示意图一；

图5为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机中后支撑调偏系统的示意图二；

图6为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机中钻锚平台的示意图；

图7为本发明一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机中除尘及临时支护系统的示意图。

附图中标号为：

100、行走本体部；101、本体架；102、履带本体；103、导轨；104、升降支撑座；105、掏槽油缸；107、右后支撑组件；108、后支撑撑底油缸；109、左后支撑组件；110、滑靴；111、调整油缸；112、驱动马达；113、盘式制动器；114、行走减速器；115、履带主动轮；116、履带安装架；117、履带从动轮；

200、装载部；300、运输部；400、截割部；

500、钻锚平台；501、左锚护固定平台；502、左锚钻平台；503、右锚钻平台；504、顶锚钻机；505、帮锚钻机；506、顶锚连接架；507、帮锚连接架；508、回转油缸；509、推进油缸；510、前后摆动油缸；511、左右摆动油缸；512、帮锚钻机滑架；513、倍升油缸；514、回转驱动机构；515、回转驱动座；516、升降油缸；517、操作台；518、右锚护固定平台；

600、除尘及临时支护系统；601、支护架体；602、除尘风机；603、滑移油缸；604、支护顶板；605、压块；606、螺杆；

700、液压系统；800、电气系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

如图1-图7所示，本实施例提供一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，包括行走本体部100、装载部200、运输部300、截割部400、钻锚平台500和除尘及临时支护系统600；所述行走本体部100包括本体架101和对称设置在本体架101两侧的履带系统，行走本体部100尾部设置有后支撑调偏系统；所述截割部400用于掘进，所述装载部200用于收集所述截割部400掘进的煤渣，所述运输部300用于接收并运输装载部200收集的煤渣；所述钻锚平台500包括设置在行走本体部100上的下层固定平台组件和上层滑移平台组件，所述下层固定平台组件包括左锚护固定平台501和右锚护固定平台518，所述上层滑移平台组件包括左锚钻平台502和右锚钻平台503；所述左锚钻平台502和右锚钻平台503上均设置有两组顶锚支护单元和一组帮锚支护单元；所述除尘及临时支护系统600与行走本体部100之间设置有螺杆606，除尘及临时支护系统600包括支护架体601和设置在支护架体601上的除尘风机602，所述支护架体601铰接在行走本体部100的尾部，支护架体601上滑动设置有支护顶板604，支护架体601与行走本体部100之间设置有可伸缩式支撑顶杆。

本发明提供的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，行走本体部100采用履带式行走，为整机的掘进提供动力，也为整机的掘进提供稳定支撑，保证低接地比压行驶能力及作业效率，同时为整机其它部件的安装提供安装接口；行走本体部100后端布置有后支撑调偏系统，从而实现设备机身两侧高度的调整，可对设备姿态进行左右方向调整，适应巷道坡度变化并防止倾覆，而且，需要说明的是，行走本体部100前端也可设置前支腿，形成对设备上下方向进行稳定性支撑，方便维护及检修。

装载部200和运输部300位于行走本体部100的上部，实现将掘进面煤渣从迎头运送至掘锚一体机设备的尾部；截割部400设置在行走本体部100的前端部，实现前后往复循环运动完成截割循环作业。

除尘及临时支护系统600位于掘锚一体机设备的顶部，通过支护顶板604至迎头顶板处进行临时支护，实现对迎头顶板的变空顶距及时支护，保障作业人员安全，并且搭载除尘风机602实现迎头的除尘。

钻锚平台500设置在行走本体部100的前端部，钻锚平台500分为上下两层，上层顶锚支护单元在前后和左右方向实现小角度调整，同时可回转向前翻转90°实现大角度调整，使顶锚支护单元位于截割部上端空顶区域；上层帮锚支护单元实现侧帮的支护，可适应不同的排距施工，保证锚杆支护施工范围及角度，从而适应低矮巷道及软弱破碎围岩的支护要求，实现软弱破碎围岩顶板自稳性差、帮部破碎等复杂地质条件巷道中小空顶距的快速掘进支护，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护及侧帮的支护，实现变空顶距即零空顶距、空帮距及小空顶距以及超前支护作业，掘进效率高，并且无需退机即可完成锚护成排定位。

请再次参照图3，所述履带系统包括履带本体102、履带主动轮115、履带安装架116和履带从动轮117，所述履带主动轮115和履带从动轮117安装在所述履带安装架116上，履带主动轮115和履带从动轮117通过所述履带本体102相连接；所述履带安装架116一端开设有滑道，履带安装架116上还设置有履带张紧油缸106，所述履带张紧油缸106带动履带从动轮117沿所述滑道滑动。履带本体102通过履带张紧油缸106进行张紧，并设置机械卡板限位，以保证履带张紧油缸106不回退，避免履带本体102松弛。

为适应复杂地质巷道的地面状况，掘锚一体机的行走系统需要有更强的通过性和爬坡能力。为此，本发明中行走本体部100采用履带式牵引结构，接地面积大，可降低对泥化底板的压力，并为整机的掘进提供稳定支撑，保证低接地比压行驶能力及作业效率，带动截割部400动作过程中操纵机器及实现长距离的移机。履带主动轮115通过履带本体102带动履带从动轮117进行回转，靠地面的摩擦力带动行走本体部100的前进与后退。

其中，所述履带主动轮115连接有动力机构，所述动力机构包括驱动马达112和行走减速器114，所述驱动马达112和行走减速器114之间设置有盘式制动器113，所述行走减速器114的输出端与履带主动轮115相连接。

通过设置上述动力机构，实现将驱动马达112的动力传递至履带主动轮115，从而带动履带本体102进行回转，左右两侧的履带系统分别设置单独的驱动马达112、盘式制动器113和行走减速器114实现驱动力的传输，并且盘式制动器113直接串联于驱动112马达的输出端与行走减速器114的输入端之间，形成“马达-制动器-减速器”动力传输链。当行走本体部100失去液压动力时，盘式制动器113立即作出反应，实现制动进而阻止掘锚一体机设备继续移动。

本实施例中，所述行走本体部100还包括导轨103、升降支撑座104和掏槽油缸105，所述导轨103设置为两个且平行间隔分布在履带安装架116上，所述截割部400滑动设置在导轨103上；所述升降支撑座104对称分布在履带安装架116的前部左右两侧，所述可伸缩式支撑顶杆的两端分别与升降支撑座104和支护架体601相铰接；所述掏槽油缸105的一端与本体架101相铰接，另一端与截割部400相铰接。

升降支撑座104为装载部200的升降油缸以及除尘及临时支护系统600的可伸缩支撑顶杆提供销轴铰接接口，并且通过掏槽油缸105的伸缩实现截割部400前进及后退。

请再次参照图4和图5，所述后支撑调偏系统包括右后支撑组件107、后支撑撑底油缸108、左后支撑组件109、滑靴110和调整油缸111，所述右后支撑组件107和左后支撑组件109对称安装在本体架101的限位槽内；所述后支撑撑底油缸108的上端与本体架101相铰接，其下端与右后支撑组件107或左后支撑组件109相铰接；所述滑靴110设置有两个，每个滑靴110内部均设置有铰接底座118，右后支撑组件107和左后支撑组件109的底部均通过球铰结构与所述铰接底座118相连接；所述调整油缸111的一端与滑靴110带有的耳座相铰接，其另一端与其中一个铰接底座118相铰接。

通过设置上述结构，以调整油缸111与左后支撑组件109底部的铰接底座118相铰接为例，当调整油缸111伸缩时，驱动一侧的铰接底座118沿滑靴110横向滑移，同步牵引另一侧的右后支撑组件107、后支撑撑底油缸108以及另一侧的铰接底座118整体平移，实现设备姿态调偏与防倾覆。其中，滑靴110底部焊接有耐磨条，以增大滑靴110与地面的摩擦力。

进一步地，所述左锚护固定平台501和右锚护固定平台518均与本体架101固定连接，左锚钻平台502和右锚钻平台503上还设置有操作台517；左锚护固定平台501与左锚钻平台502之间、右锚护固定平台518与右锚钻平台503之间均通过推进油缸509相连接。其中，推进油缸509伸缩驱动上层滑移平台整体沿掘进方向滑移，使顶锚支护单元和帮锚支护单元前移至截割部上端空顶区。

具体地，请再次参照图6，所述顶锚支护单元包括固定于顶锚连接架506的顶锚钻机504、驱动顶锚连接架506翻转的回转油缸508以及调节顶锚钻机504角度的前后摆动油缸510和左右摆动油缸511。

所述顶锚连接架506通过所述回转油缸508分别与左锚护固定平台501或右锚护固定平台518相连接，所述前后摆动油缸510和左右摆动油缸511两端分别与顶锚钻机504相铰接。通过前后摆动油缸510、左右摆动油缸511的伸缩实现顶锚钻机504在前后和左右方向实现小角度调整，同时回转油缸508可回转向前翻转90°实现大角度调整，使其位于截割部上端空顶区域，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护。

所述帮锚支护单元包括帮锚连接架507、通过升降油缸516驱动的帮锚钻机滑架512、倍升机构以及用于承载帮锚钻机505的回转驱动机构514，所述倍升机构包括倍升油缸513，所述倍升油缸513通过卡板横向限位于帮锚钻机滑架512，所述倍升油缸513活塞杆端部设置有链条。

进一步地，所述升降油缸516与帮锚连接架507相连接，其另一端与帮锚钻机滑架512相铰接；帮锚钻机滑架512的导柱上滑动设置有回转驱动座515，所述回转驱动机构514固定连接在回转驱动座515上，所述回转驱动座515与倍升油缸513上设置的链条固定连接，帮锚钻机505与回转驱动机构514输出端相连接。

回转驱动座515上的帮锚钻机505在回转驱动机构514的转动下旋转，通过升降油缸516的伸缩可带动帮锚钻机滑架512、倍升油缸513、回转驱动机构514、回转驱动座515以及帮锚钻机505整体在轨道上进行大范围调整，并且帮锚钻机505采用倍升机构，通过倍升油缸513上布置的链条带动回转驱动机构514、回转驱动515和帮锚钻机505整体的升降，回转驱动机构514带动帮锚钻机505实现上下摆动，实现侧帮的支护，适应不同的排距施工，保证锚杆支护施工范围及角度。

请再次参照图7，所述除尘及临时支护系统600还包括滑移油缸603，所述滑移油缸603两端分别与支护架体601和支护顶板604相铰接；所述支护顶板604带有的底板与支护架体601带有的滑道相配合并通过压块605限位。

可伸缩式支撑顶杆的伸缩带动支护架体601实现高度上的抬升，同时滑移油缸603的伸缩带动支护顶板604前后滑移，形成协同复合运动，实现的支护顶板604与顶板紧密贴合，起到实现对迎头顶板的变空顶距及时支护作用，保障作业人员安全；除尘及临时支护系统600实现集紧凑式除尘风机602搭载和临时支护功能于一体，在变顶距支护时提供临时支护，保障施工作业人员安全，并改善工作面作业环境。

本发明提供的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，还包括用于控制掘锚一体机工作的液压系统700和电气系统800。液压系统700和电气系统800位于行走本体部100上，为整机的操作提供液压动力及控制功能。

本发明还提供一种适应复杂地质巷道的锚护方法，使用上述的掘锚一体机，包括以下步骤：:

步骤S1、截割掘进作业：通过截割部400进行截割破岩，钻锚平台500收回；同时，运输部300和装载部200共同将装载部200收集的煤渣进行转运并输送至设备尾部。

步骤S1中，截割部400通过截割电机及减速器带动截割滚筒转动，由截割大臂的中部与滑架间的摆动油缸伸缩带动截割大臂的摆动，通过掏槽油缸105的伸缩实现截割部400前进与后退，整体形成往复循环复合运动，从而实现截割、掏槽、下割、拉底等截割破岩工序；另外，伴随着运输部300和装载部200共同实现将装载部200收集的煤渣进行转运，并输送至掘锚一体机设备尾部，实现掘进工作面前部煤渣的连续输送，与装载部200共同实现将掘进面煤渣从迎头运送至掘锚一体机尾部。另外，当向下或向上截割工作面，通过调整后支撑撑底油缸108实现设备机身重心的前移，以稳定设备机身。

步骤S2、临时支护：通过除尘及临时支护系统600中的可伸缩式支撑顶杆带动支护架体601抬升，同时支护架体601上的支护顶板604滑移至迎头顶板处进行临时支护。

步骤S2中，通过可伸缩式支撑顶杆的伸缩带动支护架体601实现高度上的抬升，同时滑移油缸603的伸缩带动支护顶板604前后滑移，形成协同复合运动，实现的支护顶板604与顶板紧密贴合，起到实现对迎头顶板的变空顶距及时支护作用，保障作业人员安全；并且，除尘及临时支护系统600发挥作用，在变顶距支护时提供临时支护，保障施工作业人员安全，并改善工作面作业环境，随后开始锚护作业。

步骤S3、锚护作业：钻锚平台500的上层滑移平台组件整体向前滑移至截割部400上端空顶区域，顶锚钻机504向前翻转90°并调整角度进行顶板锚固，帮锚钻机505上下滑动和摆动进行侧帮锚固。

步骤S3中，当锚护作业时，截割部400完全后移并卧底，通过掏槽油缸105带动截割部400的后退；钻锚平台500分为上下两层，上层滑移平台组件整体沿掘进方向向前滑移可调并推进至掘进面最前端，使其位于截割部上端空顶区，一方面，钻锚平台500通过前后摆动油缸510和左右摆动油缸511实现顶锚钻机504在前后和左右方向实现小角度调整，同时回转油缸508可回转向前翻转90°实现大角度调整，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护；另一方面，帮锚钻机505在回转驱动机构514的转动下旋转，通过升降油缸516的伸缩可带动帮锚钻机滑架512、倍升油缸513、回转驱动机构514、回转驱动座515以及帮锚钻机505整体在轨道上进行大范围调整，并且帮锚钻机505采用倍升机构，通过倍升油缸513上布置的链条带动回转驱动机构514、回转驱动515和帮锚钻机505整体的升降，回转驱动机构514带动帮锚钻机505实现上下摆动，实现侧帮的支护，适应不同的排距施工，保证锚杆支护施工范围及角度，从而适应低矮巷道及软弱破碎围岩的支护要求，实现软弱破碎围岩顶板自稳性差、帮部破碎等复杂地质条件巷道中小空顶距的快速掘进支护，满足小空顶距顶板的锚杆、锚索支护及侧帮的支护，实现变空顶距即零空顶距、空帮距及小空顶距以及超前支护作业，掘进效率高，并且无需退机即可完成锚护成排定位。

其中，步骤S1和步骤S3互锁，确保截割掘进作业和锚护作业互不干涉。

步骤S4：设备姿态调整：掘进锚护施工过程中当设备摆尾时，通过后支撑撑底油缸108撑紧地面，然后通过油缸111伸缩带动铰接底座118沿着滑靴110滑移，以同步调整设备重心和设备左右姿态以适应巷道坡度。

步骤S4中，当掘锚一体机设备摆尾时，整机偏离巷道的中线，后支撑调偏系统发挥作用，具体地，通过将后支撑撑底油缸108伸出撑紧地面，从而带动铰接底座118及滑靴110底部抵地，与滑靴110相连的调整油缸111伸缩带动右后支撑组件107或左后支撑组件109的铰接底座118沿着滑靴110上的滑槽滑移，自下而上带动与该侧铰接底座118相连接的本体架101同向移动，进而协同带动另一侧的后支撑撑底油缸108、后支撑组件109及响应的铰接底座118同步移动，最终实现设备姿态上进行左右方向调整，同时可适应巷道坡度变化并防止倾覆，防止设备的摆尾。

综上所述，本发明提供的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，关键改进点在于行走本部100、钻锚平台500和除尘及临时支护系统600，以解决当前软弱围岩煤巷掘进三软地层易片帮、易顶板冒落、帮部破碎及低矮巷道锚杆支护困难和底板泥化设备易摆尾的问题，实现变空顶距即零空顶距、空帮距和小空顶距施工以及超前支护作业。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，包括行走本体部（100）、装载部（200）、运输部（300）、截割部（400）、钻锚平台（500）和除尘及临时支护系统（600）；

所述行走本体部（100）包括本体架（101）和对称设置在本体架（101）两侧的履带系统，行走本体部（100）尾部设置有后支撑调偏系统；

所述截割部（400）用于掘进，所述装载部（200）用于收集所述截割部（400）掘进的煤渣，所述运输部（300）用于接收并运输装载部（200）收集的煤渣；

所述钻锚平台（500）包括设置在行走本体部（100）上的下层固定平台组件和上层滑移平台组件，所述下层固定平台组件包括左锚护固定平台（501）和右锚护固定平台（518），所述上层滑移平台组件包括左锚钻平台（502）和右锚钻平台（503）；所述左锚钻平台（502）和右锚钻平台（503）上均设置有两组顶锚支护单元和一组帮锚支护单元；

所述除尘及临时支护系统（600）与行走本体部（100）之间设置有螺杆（606），除尘及临时支护系统（600）包括支护架体（601）和设置在支护架体（601）上的除尘风机（602），所述支护架体（601）铰接在行走本体部（100）的尾部，支护架体（601）上滑动设置有支护顶板（604），支护架体（601）与行走本体部（100）之间设置有可伸缩式支撑顶杆。

2.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述履带系统包括履带本体（102）、履带主动轮（115）、履带安装架（116）和履带从动轮（117），所述履带主动轮（115）和履带从动轮（117）安装在所述履带安装架（116）上，履带主动轮（115）和履带从动轮（117）通过所述履带本体（102）相连接；所述履带安装架（116）一端开设有滑道，履带安装架（116）上还设置有履带张紧油缸（106），所述履带张紧油缸（106）带动履带从动轮（117）沿所述滑道滑动；

所述履带主动轮（115）连接有动力机构，所述动力机构包括驱动马达（112）和行走减速器（114），所述驱动马达（112）和行走减速器（114）之间设置有盘式制动器（113），所述行走减速器（114）的输出端与履带主动轮（115）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述行走本体部（100）还包括导轨（103）、升降支撑座（104）和掏槽油缸（105），所述导轨（103）设置为两个且平行间隔分布在履带安装架（116）上，所述截割部（400）滑动设置在导轨（103）上；所述升降支撑座（104）对称分布在履带安装架（116）的前部左右两侧，所述可伸缩式支撑顶杆的两端分别与升降支撑座（104）和支护架体（601）相铰接；所述掏槽油缸（105）的一端与本体架（101）相铰接，另一端与截割部（400）相铰接。

4.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述后支撑调偏系统包括右后支撑组件（107）、后支撑撑底油缸（108）、左后支撑组件（109）、滑靴（110）和调整油缸（111），所述右后支撑组件（107）和左后支撑组件（109）对称安装在本体架（101）的限位槽内；所述后支撑撑底油缸（108）的上端与本体架（101）相铰接，其下端与右后支撑组件（107）或左后支撑组件（109）相铰接；所述滑靴（110）设置有两个，每个滑靴（110）内部均设置有铰接底座（118），右后支撑组件（107）和左后支撑组件（109）的底部均通过球铰结构与所述铰接底座（118）相连接；所述调整油缸（111）的一端与滑靴（110）带有的耳座相铰接，其另一端与其中一个铰接底座（118）相铰接。

5.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述左锚护固定平台（501）和右锚护固定平台（518）均与本体架（101）固定连接，左锚钻平台（502）和右锚钻平台（503）上还设置有操作台（517）；左锚护固定平台（501）与左锚钻平台（502）之间、右锚护固定平台（518）与右锚钻平台（503）之间均通过推进油缸（509）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述顶锚支护单元包括固定于顶锚连接架（506）的顶锚钻机（504）、驱动顶锚连接架（506）翻转的回转油缸（508）以及调节顶锚钻机（504）角度的前后摆动油缸（510）和左右摆动油缸（511）；

所述顶锚连接架（506）通过所述回转油缸（508）分别与左锚护固定平台（501）或右锚护固定平台（518）相连接，所述前后摆动油缸（510）和左右摆动油缸（511）两端分别与顶锚钻机（504）相铰接。

7.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述帮锚支护单元包括帮锚连接架（507）、通过升降油缸（516）驱动的帮锚钻机滑架（512）、倍升机构以及用于承载帮锚钻机（505）的回转驱动机构（514），所述倍升机构包括倍升油缸（513），所述倍升油缸（513）通过卡板横向限位于帮锚钻机滑架（512），所述倍升油缸（513）活塞杆端部设置有链条；

所述升降油缸（516）与帮锚连接架（507）相连接，其另一端与帮锚钻机滑架（512）相铰接；帮锚钻机滑架（512）的导柱上滑动设置有回转驱动座（515），所述回转驱动机构（514）固定连接在回转驱动座（515）上，所述回转驱动座（515）与倍升油缸（513）上设置的链条固定连接，帮锚钻机（505）与回转驱动机构（514）输出端相连接。

8.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，所述除尘及临时支护系统（600）还包括滑移油缸（603），所述滑移油缸（603）两端分别与支护架体（601）和支护顶板（604）相铰接；所述支护顶板（604）带有的底板与支护架体（601）带有的滑道相配合并通过压块（605）限位。

9.根据权利要求1所述的一种适应复杂地质巷道的掘锚一体机，其特征在于，还包括用于控制掘锚一体机工作的液压系统（700）和电气系统（800）。

10.一种适应复杂地质巷道的锚护方法，使用权利要求1至9中任一项所述的掘锚一体机，其特征在于，包括以下步骤：:

步骤S1、截割掘进作业：

通过截割部（400）进行截割破岩，钻锚平台（500）收回；同时，运输部（300）和装载部（200）共同将装载部（200）收集的煤渣进行转运并输送至设备尾部；

步骤S2、临时支护：

通过除尘及临时支护系统（600）中的可伸缩式支撑顶杆带动支护架体（601）抬升，同时支护架体（601）上的支护顶板（604）滑移至迎头顶板处进行临时支护；

步骤S3、锚护作业：钻锚平台（500）的上层滑移平台组件整体向前滑移至截割部（400）上端空顶区域，顶锚钻机（504）向前翻转90°并调整角度进行顶板锚固，帮锚钻机（505）上下滑动和摆动进行侧帮锚固；

步骤S4：设备姿态调整：

掘进锚护施工过程中当设备摆尾时，通过后支撑撑底油缸（108）撑紧地面，然后通过油缸（111）伸缩带动铰接底座（118）沿着滑靴（110）滑移，以同步调整设备重心和设备左右姿态以适应巷道坡度；

其中，步骤S1和步骤S3互锁，确保截割掘进作业和锚护作业互不干涉。