一种冲击破碎式岩巷掘锚机的制作方法

本发明属于掘进设备技术领域，涉及一种井下岩巷、半煤岩巷连续掘进和支护使用的冲击破碎式岩巷掘锚机。

背景技术：

我国采煤技术与装备发展很快，而岩巷掘进技术和装备不尽如意。国内外煤矿巷道掘进施工工艺主要有钻爆法和综合机械化掘进法综掘法。

钻爆法以其多年的成熟掘进技术也在快速发展之中，该方法仍然是硬岩巷道主要的掘进方式。除爆破之外，实施液压钻车打眼、机械化装载作业等具有小功率、结构紧凑、灵活性强、适应能力强、能耗低、成本低、凿岩速度快、作业环境好、噪声低、粉尘少等特点，是岩巷钻爆法掘进的发展方向。

如中国专利号为：201020182005.8的岩巷掘进破装运喷一体化机，包括履带行走部分与皮带运输部分、耙岩破岩部分、液压与操作系统和机体平台；该一体化机还有喷浆装置与基座；所述的推矸与耙岩铲板装在所述履带行走部分的前方，皮带运输机安装在铲板的后方与履带行走部的中间；所述的液压与操作系统装于履带行走部分的上方的机体平台上；所述的基座固定在机体平台的前中部，所述的耙岩破岩部分活动连接在基座上，而所述的喷浆装置装于破岩气锤的一侧。

所述的耙岩破岩部分包括伸出臂、伸出臂油缸、动臂、动臂油缸、破岩锤装置；所述的动臂的中间与伸出臂用销轴铰接，动臂油缸装于动臂的上部与伸出臂之上；伸出臂油缸装于伸出臂下方与所述的基座之上，所述的破岩锤装置装于动臂的下端。

虽然，岩巷掘进破装运喷一体化机实现大中小型煤矿岩巷掘进破岩耙岩、碎岩运输、湿式喷浆机械化，但是仍然存在以下的主要问题：

1、现有冲击破碎岩巷掘机只有一个破碎锤，单点冲击破岩，破岩效果和作业效率较低，未能对于岩巷进行全方位立体模式工作；特别是在清底及修帮时，清底及修帮效果差，花费时间长，掘进工作效率较低。

2、现有冲击破碎岩巷掘机还未能把岩巷探放、掘进、、装岩、运岩和钻孔锚杆锚索支护五大工序集合为一体组合装备。

技术实现要素：

本发明旨在克服现有岩巷掘进破装运喷一体化机的不足，通过采用三锤体冲击式破碎锤的破岩技术，使岩巷工作面的清底及修帮时间大大减少，快速高效的机械化作业，提供一种能够集破碎、装载及输送和支护为一体的冲击破碎式岩巷掘锚机。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种冲击破碎式岩巷掘锚机，包括前锚钻部1、中锚钻部2、操纵部3、冲击破碎装置4、铲运部5、履带行走部6、液压系统7、电控系统8、后支撑9、后锚钻部10及本体11；所述的本体装于履带行走部上；所述的铲运部装在所述履带行走部分的前方，其中：所述的铲运部由铲板部与运输部连接组成，所述的运输部是刮板输送机，刮板输送机装在本体的中间；所述的前锚钻部、中锚钻部及后锚钻部分别装于本体上面的前面、中部与后面；所述的液压系统、电控系统与操纵部装于本体上；所述的后支撑装于本体下的尾部；其特征在于：

冲击破碎装置，包括破碎锤头伸缩部4-1、两个调整油缸4-2、两个升降臂4-3、两个支撑油缸4-4、回转座4-5及两个回转油缸4-6；所述回转座装于回转支撑上并固定在机组本体上，所述两个回转油缸装于回转座的左右两边，每个回转油缸的一端通过回转油缸销与回转座连接，另一端与机组本体11连接；所述破碎锤头伸缩部包括破碎锤组4-101、外套筒4-102、伸缩油缸4-103、前伸缩油缸销4-104、后伸缩油缸销4-105；其中：

所述破碎锤组装于外套筒内；所述伸缩油缸的一端由前伸缩油缸销连接在破碎锤组的前伸缩油缸销孔隔板1014上的销孔上，伸缩油缸的另一端由后伸缩油缸销连接在外套筒的上顶板上的后伸缩油缸销孔座1021上；

所述破碎锤组包括三根钎杆1011、三个锤头1012、左、右两侧夹板1013、两个前伸缩油缸销孔隔板1014、高强度螺栓螺母1015、以及导柱1016；所述钎杆插装锤头的锤杆孔中；所述三个锤头平行并列，三个锤头的两两之间夹装前伸缩油缸销孔隔板，锤头的两边分别装左、右两侧夹板，并通过高强度螺栓螺母连接组装成一体；在左、右两侧夹板外侧分别安装导柱；所述导柱与外套筒内的导套配合，并构成滑动摩擦付，破碎锤组安装在外套筒内，在外套筒内相对伸缩移动；其中：前伸缩油缸销孔隔板上设有前伸缩油缸销孔；

所述外套筒由上顶板、下底板和左右侧板构成一个框形焊接结构部件；在外套筒的上顶板上设有两个后伸缩油缸销孔座，在左右侧板的外各设有一个调整油缸前销孔座、及转销；在左右侧板的内各设有一个导套；其中，所述导套与破碎锤组上的导柱配合，并构成滑动摩擦付，所述破碎锤组装在外套筒内，在外套筒内相对伸缩移动；

所述升降臂上设有外套筒转销孔301、调整油缸后销孔302、支撑油缸前座销孔303、回转座销轴孔304；所述两个升降臂分别安装在破碎锤头伸缩部的左右，并通过升降臂上的外套筒转销孔与破碎锤头伸缩部的外套筒上的转销1023连接；所述两个升降臂分别通过回转座销轴孔与销轴与回转座连接；

所述两个调整油缸的前端通过调整油缸前座销分别与破碎锤头伸缩部的外套筒上的调整油缸前座销孔1022连接，后端通过调整油缸前座销分别与升降臂上的调整油缸后销孔302连接；

所述两个支撑油缸的前端分别通过支撑油缸销与两个升降臂的支撑油缸前座销孔连接，所述两个支撑油缸的后端分别通过支撑油缸销与回转座下部支撑油缸销孔连接。

所述的铲运部由铲板部与运输部连接组成，其中：所述的铲板部包括左侧挡板501、两个星轮502、铲板503、输送溜槽504、右侧挡板505、油缸506及两个液压马达507；所述的两个液压马达、两个星轮与现有技术一样，分别对称安装铲板的上下，星轮由液压马达驱动；输送溜槽设置在铲板后，并与运输部连接；所述的铲板通过升降油缸连接在本体前面；所述的左侧挡板和右侧挡板分别与铲板通过销轴铰接；所述的油缸一端连接左侧挡板或右侧挡板，一端连接在铲板上。

本发明的实质性特点和显著的效果是：

1、冲击破碎部通过三个破碎锤空间立体结构和单台独立控制，解决了岩巷机械化破除的难题，对破碎锤的破岩角度进行上下、左右灵活调节，冲击作业时使得钎杆受力更加合理，冲击破岩效果良好，可延长破碎锤的使用寿命，并且对巷道的清底及修帮作业，可减少掘进、清底及修帮时间，从而提高了整机的工作效率。

2、锚钻部分为前、中、后三组排列作业。在该机行进和掘进作业时，收于机身中部，提高该机通过性，在支护作业时，前锚钻部通过滑动油缸滑移至该机前端，在不移动该机情况下，对顶板及时支护，前、中、后三组锚钻同时作业，互不干涉，从而提高了整机的工作效率。

3、铲板能够调整宽度，很好地收集铲板两侧浮土和岩块；适应巷道底板起伏不平和巷道上下坡掘进作业。

4、该机整体结构布置合理，大部件强度好，整机稳定性好。

本发明三锤冲击破碎式岩巷掘锚机适用于矿山巷道开口、半煤岩巷及岩巷掘进等工作面作业。

附图说明

图1是本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机的主视图。

图2是本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机的俯视图。

图3是本发明安装在掘锚机组的主视图。

图4是本发明安装在掘锚机组的俯视图。

图5是本发明的结构示意图。

图6是本发明的破碎锤头伸缩部主视图。

图7是本发明的破碎锤头伸缩部俯视图。

图8是本发明的破碎锤头伸缩部的示意图。

图9是本发明的破碎锤组结构的主视图。

图10是本发明的破碎锤组结构的俯视图。

图11是本发明的破碎锤头外套筒结构的主视图。

图12是本发明的破碎锤头外套筒结构的侧视图。

图13是本发明的破碎锤头外套筒结构的俯视图。

图14是本发明的升降臂示意图。

图15是本发明的铲运部的结构主视图。

图16是本发明的铲运部的结构侧视图。

图17是本发明的前锚钻部的结构主视图。

图18是本发明的前锚钻部的结构俯视图。

图19是本发明的中锚钻部的结构主视图。

图20是本发明的中锚钻部的结构俯视图。

图中：前锚钻部1、中锚钻部2、操纵部3、冲击破碎装置4、铲运部5、履带行走部6、液压系统7、电控系统8、后支撑9、后锚钻部10；本体11。

冲击破碎装置：破碎锤头伸缩部4-1、调整油缸4-2、升降臂4-3、支撑油缸4-4、回转座4-5、回转油缸4-6；

锤头伸缩部4-1：破碎锤组4-101、外套筒4-102、伸缩油缸4-103、前伸缩油缸销4-104、后伸缩油缸销4-105；

破碎锤组4-101：钎杆1011、锤头1012、左右侧夹板1013、前伸缩油缸销孔隔板1014、高强度螺栓螺母1015、导柱1016；

外套筒4-102上：后伸缩油缸销孔座1021、调整油缸前座销孔1022、转销1023、导套1024；

升降臂4-3：外套筒转销孔301、调整油缸后销孔302、支撑油缸前座销孔303、回转座销轴孔304；

铲运部：左侧挡板501、星轮502、铲板503、输送溜槽504、右侧挡板505、油缸506、液压马达507；

前锚钻部：前钻臂、下滑动油缸107、固定座110；其中：前钻臂：旋转马达101、操纵台102、伸缩油缸103、调高油缸104、滑动平台105、上滑动油缸106、推进器108、摆动油缸109；

中钻锚部：推进器111、操纵台112、伸缩油缸113、旋转马达114、调高油缸115、水平回转油缸116。

具体实施方式

如图1和图2所示，为本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机，把岩巷探放、掘进、装岩、运岩和钻孔锚杆锚索支护五大工序集合于一身，是一种岩巷综合化设备。

本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机，包括前锚钻部1、中锚钻部2、操纵部3、冲击破碎装置4、铲运部5、履带行走部6、液压系统7、电控系统8、后支撑9、后锚钻部10及本体11；所述的本体11装于履带行走部6上；所述的铲运部装在所述履带行走部分的前方，其中：所述的铲运部由铲板部与运输部连接组成，所述的运输部是刮板输送机，刮板输送机装在本体11的中间；所述的前锚钻部1、中锚钻部2及后锚钻部10分别装于本体11上面的前面、中部与后面；所述的液压系统7、电控系统8与操纵部3装于本体11上；所述的后支撑9装于本体下的尾部。

本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机的主要部分：

1冲击破碎装置：

如图3和图4所示，为安装在掘锚机组上的本发明冲击破碎装置。如图5所示，一种掘锚机组的冲击破碎装置，包括破碎锤头伸缩部4-1、两个调整油缸4-2、两个升降臂4-3、两个支撑油缸4-4、回转座4-5及回转油缸4-6。

如图6、图7和图8所示，本发明的破碎锤头伸缩部的结构。所述破碎锤头伸缩部包括破碎锤组4-101、外套筒4-102、伸缩油缸4-103、前伸缩油缸销4-104、后伸缩油缸销4-105；

所述破碎锤组4-101装于外套筒4-102内；所述伸缩油缸4-103的一端由前伸缩油缸销4-104连接在破碎锤组4-101的前伸缩油缸销孔隔板1014上的销孔上，伸缩油缸4-103的另一端由后伸缩油缸销4-105连接在外套筒4-102的上顶板上的后伸缩油缸销孔座1021上。

由伸缩油缸4-103推动破碎锤组4-101在外套筒4-102中进行前后移动。在所述伸缩油缸4-103作用下带动破碎锤组可进行前后650mm的伸缩，并推动破碎锤组的钎杆前移，插入岩巷掘进工作面。

如图9和图10所示，为本发明中破碎锤组的结构。所述破碎锤组4-101包括三根钎杆1011、三个锤头1012、左、右两侧夹板1013、两个前伸缩油缸销孔隔板1014、高强度螺栓螺母1015、以及导柱1016；所述钎杆1011插装锤头1012的锤杆孔中；所述三个锤头1012平行并列，三个锤头的两两之间夹装前伸缩油缸销孔隔板1014，锤头1012的两边分别装左、右两侧夹板1013，并通过高强度螺栓螺母4-105连接组装成一体；在左、右两侧夹板1013外侧分别安装导柱1016；所述导柱1016与外套筒内的导套1024配合，并构成滑动摩擦付，破碎锤组4-101装在外套筒4-102内，在外套筒102内相对伸缩移动。其中：前伸缩油缸销孔隔板1014上设有前伸缩油缸销孔。

如图11、图12和图13所示，为本发明中破碎锤头的外套筒结构。外套筒4-102由上顶板、下底板和左右侧板构成一个框形焊接结构部件；在外套筒的上顶板上设有两个后伸缩油缸销孔座1021，在左右侧板的外各设有一个调整油缸前销孔座1022、及转销1023；在左右侧板的内各设有一个导套1024；其中，所述导套1024与破碎锤组上的导柱1016配合，并构成滑动摩擦付，所述破碎锤组装在外套筒4-102内，在外套筒4-102内相对伸缩移动。

本发明中具体实施的导柱1016与导套1024的截面形状是半圆弧形的，也可以是三角形的；锤头1012是现有液压振动锤头技术，其内部结构不再说明。

破碎锤组左、右两侧夹板1013外侧分别各装有一组半圆柱型导柱1016，破碎锤组与外套筒的半圆柱型导柱1016、导套1024形成两组摩擦副来保证间隙大小。

图14所示，所述升降臂4-3上设有外套筒转销孔301、调整油缸后销孔302、支撑油缸前座销孔303、回转座销轴孔304；

所述两个升降臂4-3分别安装在破碎锤头伸缩部4-1的左右，并通过升降臂4-3上的外套筒转销孔301与破碎锤头伸缩部4-1的外套筒4-102上的转销1023连接，形成破碎锤头伸缩部在升降臂4-3的转动摩擦副，破碎锤头伸缩部能够以转销1023进行转动；所述两个升降臂4-3分别通过回转座销轴孔304和销轴与回转座连接。

所述两个调整油缸4-2的前端通过调整油缸前座销分别与破碎锤头伸缩部4-1的外套筒4-102上的调整油缸前座销孔1022连接，调整油缸的后端通过调整油缸前座销分别与升降臂4-3上的调整油缸后销孔302连接；所述调整油缸4-2用于调整破碎锤头能够以转销1023为中心转动角度，在调整油缸4-2的作用下可使破碎锤组向上、下翻转，使得破碎锤组的钎杆破岩，尤其是扫底破岩更灵活可靠。

所述两个支撑油缸4-4的前端分别通过支撑油缸销与两个升降臂4-3的支撑油缸前座销孔303连接，所述两个支撑油缸4-4的后端分别通过支撑油缸销与回转座4-5下部支撑油缸销孔连接；在所述两个支撑油缸4-4的作用下升降臂4-3可上、下翻转，用于抬高或降低升降臂和破碎锤头。

所述回转座4-5装于回转支撑上并固定在本体11上，所述两个回转油缸4-6装于回转座4-5的左右两边，每个回转油缸4-6的一端通过回转油缸销与回转座4-5连接，另一端与本体11连接；在所述回转油缸4-6的作用下整个冲击破碎装置可向侧面左右旋转。

本发明实施方式的破碎锤组可破岩：最高5m，最宽5.2m，最大卧底量可达0.29m。

2铲运部：

所述的铲运部由铲板部与运输部连接组成，所述的运输部是现有的一种刮板输送机。

如图15和图16所示，为本发明三锤立体式冲击岩巷掘锚机所使用的铲板部。所述的铲板部包括左侧挡板501、两个星轮502、铲板503、输送溜槽504、右侧挡板505、油缸506、两个液压马达507；所述的两个液压马达507、两个星轮502与现有技术一样，分别对称安装铲板503的上下，星轮502由液压马达507驱动。输送溜槽设置在铲板503后，并与运输部连接；所述的铲板503通过升降油缸连接在本体11前面；所述的左侧挡板501和右侧挡板505分别与铲板503通过销轴铰接；所述的油缸一端连接左侧挡板或右侧挡板，一端连接在铲板上。左侧挡板501和右侧挡板505在油缸506的作用下可实现张合，使得铲板部的宽度可以在3.7～5.3m范围自由变化。

本发明一种冲击岩巷掘锚机破岩时，铲板调整到最宽，起到收集铲板两侧浮土、岩块的作用；在退机时，铲板调整到最窄，以方便退机。铲板可通过升降油缸的伸缩来控制铲运部升降，以适应巷道底板起伏不平和巷道上下坡掘进作业。

本铲运部主要针对传统铲运部铲板宽度不能调整，造成在退机时铲板容易与巷帮碰撞而研制。解决了退机费时费力的问题。

3钻锚一体化支护系统：

钻锚一体化支护系统是根据巷道锚杆、锚索支护要求，分为几个不同区域来设计和布置的。如图1所示，本发明三锤立体式冲击岩巷掘锚机中的钻锚一体化支护系统，分为前、中、后三组锚钻部，为前锚钻部1、中锚钻部2与后锚钻部10，各2台，共6台；分别对称地安装在平台11上的前、中、后的位置。所述的前锚钻部1用于巷道顶板上靠巷道边处的锚杆、锚索孔的机械化施工作业，同时也用于巷帮离地面高1.5米以上的锚杆、锚索孔的施工作业；所述的中锚钻部2用于巷帮离地面高1.5米以上的锚杆、锚索孔的施工作业；所述的后锚钻部10用于巷帮离地面高1.5米以下的锚杆、锚索孔的施工作业。

该钻锚一体化支护系统为左右对称布置，各前、中、后锚钻部的操控系统相互独立，互不影响，可交叉和互相协调配合支护作业，对巷道进行全方位、多功能、零空顶及时支护，解决支护速度慢、耦合度低和适应性差的问题。

如图17和图18所示，前锚钻部。前锚钻部1包括前钻臂、下滑动油缸107、固定座110；所述的前钻臂都固定在滑动平台105上，滑动油缸107一端与滑动平台连接，另一端与固定座110连接，固定座110固定在本体上。其中：前钻臂由旋转马达101、操纵台102、伸缩油缸103、调高油缸104、滑动平台105、上滑动油缸106、推进器108及摆动油缸109等组成前锚钻部的前钻臂为现有技术，略述。

所述的滑动平台105依靠上滑动油缸106和下滑动油缸107的两级伸缩来实现较大的行程，在本发明三锤立体式冲击岩巷掘锚机不移动的情况下，增加前锚钻部1支护范围。同时，可以保证该机在掘进和行进过程中，前锚钻部1以低姿态和紧凑性通过巷道，增加机动性能。

所述的前钻锚部通过摆动油缸109实现前钻臂的水平方向角度调整，通过调高油缸104实现前钻臂的高度位置调整，通过伸缩油缸103调整前钻臂与巷道帮的距离，通过旋转马达101实现绕油缸中心线360度旋转。从而实现对煤巷顶部与中等高度以上侧帮不同位置进行钻锚和探水作业。

本发明一种冲击岩巷掘锚机行进和掘进作业时，前锚钻部1收于机身中部，避免干涉掘进作业。在支护作业时，由滑动油缸平台推移至机前方，对顶部和侧帮进行及时钻孔和支护作业。

如图19和图20所示，中锚钻部。中钻锚部包括推进器111、操纵台112、伸缩油缸113、旋转马达114、调高油缸115及水平回转油缸116。中锚钻部的前钻臂为现有技术，略述。

中锚钻部可通过水平回转油缸116实现前上钻臂的水平方向角度调整，通过调高油缸115实现前上钻臂的高度位置调整，通过伸缩油缸113调整前上钻臂与巷道帮的距离，通过旋转马达114实现绕油缸中心线360度旋转。从而实现对煤巷顶部与中等高度以上侧帮不同位置进行钻锚和支护作业。后锚钻部的前钻臂为现有技术，略述。

本发明一种冲击破碎式岩巷掘锚机的工作过程：

首先，利用履带行走部6行驶到掘进工作面，利用后支撑将该机支撑稳定，利用冲击破碎装置4的三台破碎钉锤、升降伸缩进行破岩形成巷道；可在不移动该机情况下对巷道边角、底板等进行圆整巷道；利用铲运部与运输部5把破碎岩运输出去；然后利用平台滑动油缸把前锚钻1部平台展开放置于该机前部进行支护；利用前锚钻部1和中锚钻部2的四台钻臂对顶板，和前侧帮进行钻孔锚杆支护；利用后锚钻部10的两台钻臂对巷道后方侧帮进行钻孔锚杆支护；整个过程中不需要退机、调机，在一台机上实现“探—掘—装—运—支”连续作业。