一种快速掘进后配套运输及支护系统的制作方法

本发明涉及煤矿井下支护作业技术领域，特别是涉及一种快速掘进后配套运输及支护系统。

背景技术：

随着煤炭开采技术的发展和我国产业政策的要求，快速掘进系统目前在国内已经得到了逐步推广应用，很多快速掘进系统的进尺速度已经达到世界最高水平。

掘锚机组是适用于高产高效矿井煤巷快速掘进的掘锚一体化设备，是在连续采煤机、悬臂式掘进机的基础上发展起来的一种新型掘进设备。与采用连续采煤机和锚杆钻车交叉换位施工工艺相比，掘锚机组将掘进与支护有机地组合起来，减少了掘进与支护设备频繁换位的辅助时间，在同一台设备上完成掘进和支护作业，适用范围广，支护效果、掘进工效得到进一步改善，被誉为煤巷掘进的一次技术革命。

但随着掘进速度的提高，目前的支护装备及技术条件已不能完全适应快速掘进的需要，特别是掘锚机配套桥式转载机进行转载运输时，明显存在一些不足：

1、掘锚机截割效率非常高，瞬间落煤能力可达到2吨/分钟以上，同时会产生较大的煤块。而配套的桥式转载机通常用于配套综掘机使用，运输能力较小，且不具备破碎功能。为适应后配套系统，掘锚机只能控制每次截割滚筒的进给量，例如控制在1/2或1/3进给量，以减少落煤量并控制大块率，因此造成掘锚机的截割效率低。

2、掘锚机掘进进尺1米只需要大约5分钟，支护7根顶锚杆、8根帮锚杆大约需要用时30分钟，支护时间达到割煤时间的10倍以上，造成掘锚机的开机率很低。

3、配套的桥式转载机长度较短，必须频繁延长运输皮带，浪费大量时间，造成后配套系统的效率较低。

4、工人劳动强度大，并存在一定的安全隐患。目前巷道侧帮下部2-3根锚杆需要人工手持钻机在掘锚机后部进行支护，需滞后一定的距离，靠近皮带的侧帮为30米左右，另一侧帮为15米左右，存在安全隐患。

由于以上存在的不足，目前以掘锚机为快速掘进设备的快速掘进系统已难以满足高产高效综采推进的要求。另一方面，掘进效率不高将增加掘进工作面数量，增加煤矿的运行成本，且对煤矿安全管理带来较大压力。

因此，如何能创设一种同时具备转运、破碎及锚杆锚索支护功能，且能够快速完成巷道全断面锚杆锚索支护作业的快速掘进后配套运输及支护系统，成为当前业界亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种同时具备转运、破碎及锚杆锚索支护功能，且能够快速完成巷道全断面锚杆锚索支护作业的快速掘进后配套运输及支护系统，以克服现有的支护装备采掘失调的不足。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种快速掘进后配套运输及支护系统，包括破碎运输装置、顶锚支护装置、帮锚支护装置；所述破碎运输装置包括行走机构、运输装置、接料斗及破碎装置，所述行走机构位于所述破碎运输装置的底部，其上方设有底盘，所述运输装置沿所述行走机构的行进方向安装在所述底盘上，所述接料斗设置在所述运输装置用于接料的首端，所述破碎装置固定在所述接料斗外侧且位于所述运输装置的溜槽上方；所述顶锚支护装置包括顶锚杆钻机、顶锚索钻机及水平伸缩臂，所述水平伸缩臂设置在所述底盘的首端，并且垂直于所述行走机构的行进方向，所述顶锚杆钻机连接在所述水平伸缩臂的活动伸出端，所述顶锚索钻机滑动连接在所述水平伸缩臂的固定端外侧；所述帮锚支护装置包括立柱滑道和帮锚杆钻机，所述立柱滑道固定在所述破碎装置侧面上，所述帮锚杆钻机滑动连接在所述立柱滑道上。

作为本发明的一种改进，所述配套运输及支护系统还包括展开式可伸缩皮带运输机，所述展开式可伸缩皮带运输机设置在所述运输装置的尾部。

进一步改进，所述底盘上设置有可升降的工作平台。

进一步改进，所述工作平台包括平台本体、升降油缸、四连杆机构，所述平台本体通过所述升降油缸和四连杆机构可升降连接在所述底盘上。

进一步改进，所述平台本体的两侧分别设置有伸缩踏板，所述平台本体上靠近底盘尾端的位置设有料仓。

进一步改进，所述顶锚支护装置安装在所述工作平台上。

进一步改进，所述顶锚支护装置包括两个水平伸缩臂、两台顶锚杆钻机和一个顶锚索钻机，所述两个水平伸缩臂通过连接板叠置在所述工作平台上靠近底盘首端的位置，所述两个水平伸缩臂的活动伸出端朝向相反方向，所述两个顶锚杆钻机分别连接在所述两个水平伸缩臂的活动伸出端；所述连接板上设置有水平滑动装置，所述顶锚索钻机通过所述水平滑动装置水平移动。

进一步改进，所述破碎运输装置还包括伸缩组件，所述伸缩组件与所述底盘和接料斗连接，用于驱动所述接料斗、破碎装置和帮锚支护装置沿所述行走机构的行进方向移动。

进一步改进，所述帮锚支护装置包括两个立柱滑道和两个帮锚杆钻机，所述两个立柱滑道分别设置在所述破碎装置的两侧，所述两个帮锚杆钻机分别滑动连接在所述两个立柱滑道上。

进一步改进，所述运输装置的尾端和所述接料斗处均设置有喷雾降尘装置。

采用上述的设计后，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的快速掘进后配套运输及支护系统，同时具备转运、破碎及锚杆锚索支护功能，能够快速完成巷道全断面锚杆锚索支护作业的，而且实现了帮锚杆支护的全自动化作业，大大降低了工人劳动强度，提高了锚杆支护效率，从根本上解决了现有技术中采掘失调的难题。

2、通过设置可升降的工作平台，能够很好地满足巷道内不同高度位置的锚护施工。

3、通过在平台本体的两侧设置伸缩踏板，便于进行向外伸展的顶锚杆和顶锚索作业；设置料仓便于存放支护作业所需物料。

4、该运输装置还包括伸缩组件，伸缩组件与底盘和接料斗连接，用于驱动接料斗、破碎装置和帮锚支护装置沿行走机构的行进方向移动，能够有效地解决了与掘锚机进尺时间的匹配问题。

5、运输装置两侧各设置一个帮锚支护装置，帮锚支护装置以巷道顶板为自动钻进的定位点，可实现对巷道两帮各4根帮锚杆孔进行自动钻孔作业，大大减轻了工人劳动强度，提高了支护效率。

6、通过在运输装置的尾端和接料斗处设置喷雾降尘装置，能够有效改善现场的作业环境。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明快速掘进后配套运输及支护系统的使用状态示意图；

图2是图1中快速掘进后配套运输及支护系统的俯视图；

图3是本发明快速掘进后配套运输及支护系统的部分结构示意图；

图4是图3中破碎运输装置的结构示意图；

图5是图3中工作平台的结构示意图；

图6是图3中顶锚支护装置的结构示意图；

图7是以帮锚支护装置为参照的运输装置伸缩状态示意图；

图8是皮带运输机的结构示意图；

其中，1、掘锚机，2、接料斗，3、破碎装置，4、帮锚支护装置，5、顶锚支护装置，6、行走机构，7、工作平台，8、运输装置，9、皮带运输机，10、底盘，11、立柱滑道，12、帮锚杆钻机，13、顶锚杆钻机，14、顶锚索钻机，15、水平伸缩臂，16、水平滑动装置，17、转载装置，18、平台本体，19、伸缩踏板，20、操作装置，21、升降油缸，22、四连杆机构，23、料仓。

具体实施方式

本发明提供了一种快速掘进后配套运输及支护系统，同时具备转运、破碎及锚杆锚索支护功能，通过该系统与掘锚机之间合理的支护分工，能够快速完成巷道全断面锚杆锚索支护作业，大大提高了掘锚机的开机率，实现掘锚平行作业，达到高效快速掘进的目的，克服了现有的支护装备和技术的不足。

如图1和图2所示，本发明的快速掘进后配套运输及支护系统的一种具体实施方式，包括破碎运输装置、工作平台7、顶锚支护装置5、帮锚支护装置4、皮带运输机9、液压系统、电气系统及辅助系统。

配合图3、图4所示，该破碎运输装置包括行走机构6、运输装置8、接料斗2、破碎装置3及伸缩组件。行走机构6位于破碎运输装置的底部，为履带式行走机构6，包含行走马达及减速器、履带板组件及涨紧机构等。通过涨紧油缸的伸缩运动可调整履带的涨紧程度；液压系统驱动行走马达，为行走机构6提供行走动力，带动行走机构6向前移动，行走机构6装有自锁阀，在需要停车时按下自锁阀，即不能行走移动；通过控制阀打开行走机构6自锁阀，行走马达带动减速机，通过链轮带动履带实现行走。

行走机构6上方设置有底盘10，运输装置8沿行走机构6的行进方向安装在底盘10上。本实施例中的运输装置8采用的是刮板运输机，包括溜槽、刮板、刮板链、动力源、驱动链轮、从动链轮、挡煤板等。该动力源为两台电机，也可为马达。两台电机分别驱动带有减速机构的驱动链轮，然后带动刮板链运转，实现物料运输，从动轮带有涨紧装置。

接料斗2设置在运输装置8的首端，用于接收掘锚机1的运输溜槽运送的煤矿，能够对掘锚机1截割产生的瞬间大煤量起到缓冲作用，解决了掘锚机1不能满进给量截割的问题。本实施例中首端对应于行走机构6前进的方向，尾端为与首端相对的方向。接料斗2的尾端设置有挡煤板，保证操作者的安全。运输装置8后端的卸料口与皮带机等输送装置的接料口配合。为改善现场的作业环境，运输装置8的尾端和接料斗2处均设置有喷雾降尘装置。

破碎装置3固定在接料斗2外侧且位于运输装置8的溜槽上方，主要包括滚筒、滚齿、液压马达等。由液压马达直接驱动滚筒，滚筒上带有滚齿，通过滚齿旋转冲击实现对大块煤的破碎。

配合图7所示，伸缩组件与底盘10和接料斗2，用于驱动接料斗2和破碎装置3沿行走机构6的行进方向移动，接料斗2和破碎装置3可伸缩1000mm，约一个步距的距离。实际工作时，可将接料斗2与掘进设备搭接2个步距，通过设置伸缩组件，还能将接料斗2向前再延伸1个步距，有效地解决了与掘锚机1进尺时间的匹配问题。

配合图3和图7所示，帮锚支护装置4包括立柱滑道11和帮锚杆钻机12，本实施例中设置有两条立柱滑道11和两台帮锚杆钻机12，两条立柱滑道11分别固定在破碎装置3的两侧，两台帮锚杆钻机12分别滑动连接在两条立柱滑道11上，帮锚杆钻机12可沿立柱滑道11上下滑动。帮锚杆钻机12包括高强度螺旋钻杆和与之连接的钻孔回转机构。帮锚杆钻机12可以巷道顶板为自动钻进的定位点，快速完成对巷道两帮各四根帮锚杆孔的自动钻孔作业。由于帮锚杆钻机12通过立柱滑道11安装在破碎装置3上，因此，帮锚杆钻机12可随破碎装置3伸缩1000mm。

配合图5所示，该工作平台7为可升降的工作平台7，主要包括平台本体18、升降油缸21、四连杆机构22、伸缩踏板19、料仓23及操作装置20。升降油缸21和四连杆机构22的固定端固定连接在底盘10上，平台本体18与升降油缸21和四连杆机构22的活动端连接，在升降油缸21的带动下可实现上下行程1000mm的升降作业，能很好地满足巷道内不同高度位置的锚护施工。伸缩踏板19设置在平台本体18的两侧，为两级伸缩踏板，完全伸展时可在平台本体18两侧各形成835mm×605mm的工作台，便于进行向外伸展的顶锚杆和顶锚索作业。料仓23包括料仓本体和垂直于平台本体18的支架，料仓本体通过支架铰接于平台本体18的后部，用于存放支护作业所需物料。操作装置20设置在平台本体18的中部。

配合图3和图6所示，顶锚支护装置5设置在工作平台7的前端，包括两台顶锚杆钻机13、一台顶锚索钻机14、伸缩臂总成及水平滑动装置16，其中，伸缩臂总成包括两条水平伸缩臂15，两条水平伸缩臂15通过连接板叠置在工作平台7靠近底盘10首端的位置，并且两个水平伸缩臂15的活动伸出端朝向相反方向，两台顶锚杆钻机13分别连接在两个水平伸缩臂15的活动伸出端，两台顶锚杆钻机13在两个水平伸缩臂15的带动下可向两侧伸展1.8米，并且可在前后左右方向摆动。与现有的顶锚杆钻机相比，支护作业效率可提高1倍。

水平滑动装置16包括滑轨和滑块，滑轨固定连接在连接板的中部，顶锚索钻机14安装在滑块上，在滑块的带动下可水平移动，而且该顶锚索钻机14还可前后摆动。通过顶锚杆钻机13和顶锚索钻机14的配合，能够快速的完成对巷道顶板八根锚杆和三根锚索的自动钻孔作业。

上述的帮锚杆钻机12、顶锚杆钻机13和顶锚索钻机14都分别包括传感器、不同行程的液压油缸、滑道、回转机构总成、瞄准器及链条总成等零部件组成，可进行自动打钻作业。油缸分别位于滑道的两侧和下部，回转机构总成位于滑道的上方，回转机构、油缸通过链条总成与滑道连接在一起。

还需特殊说明的是，顶锚支护装置5中顶锚杆钻机13和顶锚索钻机14的数量，以及帮锚支护装置4中帮锚杆钻机12的数量，可根据实际需要改变。

配合图8所示，皮带运输机9设置在运输装置8的尾端，可铰接在行走机构6的底盘10上，拖移方便，本实施例中采用的是展开式可伸缩皮带运输机9。为保证卸料效果，还可在运输装置8的尾端设置转载装置17和卸料斗。当皮带运输机9中心与运输装置8中心偏离较大时，为保证卸料效果，卸料斗可倾斜一定角度，并根据偏移距离选择是否设置动力卸载机构。

液压系统包括油箱、液压油泵、马达、液压油缸、平衡阀、油管座、接头、液压管路、水管、冷却器以及位于液压管路上的控制阀等，邮箱、液压油泵和电气系统均通过螺栓固定连接在底盘10上。液压管路分别与例如升降油缸21等各相应动作的执行机构连接，执行机构通过液压管路从液压油泵获得动力，与执行机构相对应的控制阀配合完成行走、打钻、破碎、运输等动作。

电气系统主要包括防爆电机、开关箱、操作箱、报警器、急停开关、矿用防爆电表、煤矿用轻型橡套软电缆、防爆接线盒、矿用语音灯光信号装置、本质安全型电磁启动器、矿用照明灯及各种传感器元器件等部分组成。电气系统与外界电源连接，是该快速掘进后配套运输机支护系统的电力中心，电气系统中的防爆电机与液压系统的液压油泵连接，防爆电机启动并带动液压油泵运转，进而为各执行机构提供动力。

辅助系统包括水系统、辅助安装件、操作面板及各种护罩等。

在快速掘进系统中，当掘锚机1处于工作状态时，该快速掘进后配套运输及支护系统也必须处于工作状态，采掘的煤通过掘锚机1的运输溜槽运到接料斗2中，再通过运输装置8转运到展开式可伸缩皮带运输机上，与此同时，破碎装置3将运输装置8中体积较大的煤块进行破碎，防止出现卡滞或砸坏皮带输送机9。

当需进行帮锚杆支护时，操作帮锚杆钻机12在立柱滑道11上滑动，即可对巷道两侧帮的不同部位进行钻孔作业。完成一个排距的打钻之后，可根据需要操纵伸缩组件带动破碎装置3向前滑动，进行下一排孔的作业。

当需进行顶锚杆支护时，通过水平伸缩臂15操纵顶锚杆钻机13在不同位置进行顶锚杆钻孔作业。操纵中间的顶锚索钻机14左右移动即可实现顶板不同位置的锚索的支护作业，顶锚索钻机14也可进行顶锚杆的钻孔作业，即也可作为顶锚杆钻机使用。

本发明的快速掘进后配套运输及支护系统，通过与掘锚机的进行合理的支护分工，能够快速完成巷道全断面锚杆锚索支护作业，缩短了支护时间。同时，破碎运输装置与展开式可伸缩皮带机配合，显著改善了运输效率，从而大大提高了掘锚机的开机率，实现掘锚平行作业。同时也大大减轻了工人的劳动强度，在提高了锚杆锚索支护施工效率的同时也改善了作业条件，提高了现场安全性，因而本发明从根本上解决了现有支护装备和技术的不足。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。