一种掘进巷管道安装设备及安装方法与流程

本发明属于煤矿井下辅助作业工程的，具体公开了一种掘进巷管道安装设备及安装方法。

背景技术：

1、煤炭生产，掘进先行，掘进工效直接决定着巷道开拓进度和矿井生产接续。目前，采煤工作面初步实现智能化开采，巷道作业装备水平与施工工艺远远落后，采掘失衡仍然是我国煤炭生产的难题。巷道作业包括成巷工序(掘进与支护)与辅助作业工序(主要为钻探、接管、冲尘、清理)，其中管道铺设安装是巷道辅助作业的关键，是煤矿生产安全运转的咽喉，包括风管、水管、瓦斯管等管道需要铺设在巷帮上方，管道规格多样、长度重量较大、作业空间有限，施工过程中通常采用平板车或人工扛抬运输，人工现场打设起吊点，采用倒链辅助升降、拉移，施工难度大，作业强度高，安全隐患严重。

技术实现思路

1、本发明提供一种掘进巷管道安装设备，可有效降低井下作业人员的负担，提高工作效率及井下安全，并基于上述掘进巷管道安装设备提供一种掘进巷管道安装方法。

2、本发明提供一种掘进巷管道安装设备，包括机架、行走机构、抓举机构、平台机构和支撑腿；机架为矩形结构；行走机构安装在机架的下方，行走方向平行于机架的宽边；抓举机构和平台机构安装在机架的两侧窄边上；抓举机构包括抓举回转底座、抓举伸缩臂和多管径机械手；抓举回转底座安装在机架上，可相对机架水平旋转；抓举伸缩臂安装在抓举回转底座上，可相对于抓举回转底座竖向摆动；多管径机械手包括夹爪、夹爪驱动部、管道顶紧部、周向摆动架、周向摆动架驱动部、竖向摆动架ⅰ、竖向摆动架驱动部ⅰ和固定架ⅰ；两组夹爪分别与周向摆动架转动连接，且相对设置，由夹爪驱动部驱动相互靠近或远离；夹爪相对的侧面设置有不同弧度的弧段，可夹持不同管径的管道；两组管道顶紧部安装在周向摆动架上，沿管道轴向布置，位于夹爪的两侧；周向摆动架通过周向摆动架驱动部与竖向摆动架ⅰ连接，由周向摆动架驱动部驱动周向摆动；竖向摆动架ⅰ通过竖向摆动架驱动部ⅰ与固定架ⅰ连接，由竖向摆动架驱动部ⅰ驱动竖向摆动；固定架ⅰ安装在抓举伸缩臂的末端；平台机构包括平台回转底座、平台伸缩臂和工作平台；平台回转底座安装在机架上，可相对机架水平旋转；平台伸缩臂安装在平台回转底座上，可相对于平台回转底座竖向摆动；工作平台安装在平台伸缩臂的末端，可为工作人员提供工作空间；支撑腿位于抓举机构和平台机构的两侧；支撑腿包括横向套筒、横向套筒伸缩驱动部、竖向支撑部和支撑底座；横向套筒的两端分别与机架和竖向支撑部连接，由横向套筒伸缩驱动部驱动伸缩；支撑底座安装在竖向支撑部的底端。

3、进一步地，抓举回转底座包括回转支撑安装架ⅰ、回转支撑ⅰ和连接架ⅰ；抓举伸缩臂包括伸缩套筒ⅰ、套筒伸缩驱动部ⅰ和套筒摆动驱动部ⅰ；回转支撑安装架ⅰ分别与机架和回转支撑ⅰ的固定环固定连接；连接架ⅰ的底端与回转支撑ⅰ的旋转环固定连接，顶端与伸缩套筒ⅰ通过销轴连接；伸缩套筒ⅰ由套筒伸缩驱动部ⅰ驱动伸缩，由套筒摆动驱动部ⅰ驱动竖向摆动。

4、进一步地，伸缩套筒ⅰ为双伸缩嵌套滑动结构，包括固定筒、与固定筒连接的一级滑动筒以及与一级滑动筒连接的二级滑动筒；固定架ⅰ安装在二级滑动筒的末端；套筒伸缩驱动部ⅰ和套筒摆动驱动部ⅰ均为伸缩油缸；套筒伸缩驱动部ⅰ位于伸缩套筒ⅰ的内侧或外侧，两端通过销轴分别与固定筒和二级滑动筒连接；套筒摆动驱动部ⅰ的两端通过销轴分别与固定筒和连接架ⅰ连接。

5、进一步地，夹爪驱动部为伸缩油缸，两端分别通过销轴与夹爪和周向摆动架连接；管道顶紧部为伸缩油缸，缸体固定在周向摆动架上，活塞的端部设置有顶紧块；周向摆动架驱动部为摆动油缸，摆动筒与竖向摆动架ⅰ连接，活塞杆与周向摆动架连接；竖向摆动架驱动部ⅰ为摆动油缸，摆动筒与固定架ⅰ连接，活塞杆与竖向摆动架ⅰ连接。

6、进一步地，平台回转底座包括回转支撑安装架ⅱ、回转支撑ⅱ和连接架ⅱ；平台伸缩臂包括伸缩套筒ⅱ、套筒伸缩驱动部ⅱ和套筒摆动驱动部ⅱ；回转支撑安装架ⅱ分别与机架和回转支撑ⅱ的固定环固定连接；连接架ⅱ的底端与回转支撑ⅱ的旋转环固定连接，顶端与伸缩套筒ⅱ通过销轴连接；伸缩套筒ⅱ由套筒伸缩驱动部ⅱ驱动伸缩，由套筒摆动驱动部ⅱ驱动竖向摆动；工作平台包括基座、护栏、竖向摆动架ⅱ、竖向摆动架驱动部ⅱ和固定架ⅱ；基座与竖向摆动架ⅱ连接，外侧围合有护栏；竖向摆动架ⅱ通过竖向摆动架驱动部ⅱ与固定架ⅱ连接，由竖向摆动架驱动部ⅱ驱动竖向摆动；固定架ⅱ安装在伸缩套筒ⅱ的末端。

7、进一步地，伸缩套筒ⅱ为双伸缩嵌套滑动结构，包括固定筒、与固定筒连接的一级滑动筒以及与一级滑动筒连接的二级滑动筒；套筒伸缩驱动部ⅱ和套筒摆动驱动部ⅱ均为伸缩油缸；套筒伸缩驱动部ⅱ位于伸缩套筒ⅱ的内侧或外侧，两端通过销轴分别与固定筒和二级滑动筒连接；套筒摆动驱动部ⅱ的两端通过销轴分别与固定筒和连接架ⅱ连接；竖向摆动架驱动部ⅱ为摆动油缸，摆动筒与固定架ⅱ连接，活塞杆与竖向摆动架ⅱ连接；固定架ⅱ安装在二级滑动筒的末端。

8、进一步地，横向套筒包括相互滑动嵌套的固定套和滑动套，固定套与抓举机构安装架和平台机构安装架固定连接；横向套筒伸缩驱动部为伸缩油缸，两端通过销轴分别与固定套和滑动套连接；竖向支撑部为伸缩油缸，缸体与横向套筒的滑动套连接，活塞与支撑底座连接。

9、进一步地，行走机构为履带式行走机构，履带平行于机架的宽边；掘进巷管道安装设备还包括安装在机架上方的液压系统；液压系统可提供掘进巷管道安装设备中液压元件所需能源。

10、进一步地，上述掘进巷管道安装设备，还包括安装在机架上方的智能控制系统；所述智能控制系统可控制智能控制掘进巷管道安装设备工作。

11、本发明还提供一种掘进巷管道安装方法，将上述掘进巷管道安装设备的机架宽边与巷道走向平行布置，抓举机构和平台机构均水平摆动至与机架宽边平行的方向，支撑腿处于收缩状态，履带式行走机构压落在巷道底板上，跟随巷道掘进方向前移，管道存放列车跟随在掘进巷管道安装设备后方，当掘进巷管道安装设备前行至管道安装地点时，掘进巷管道安装设备和管道存放列车停止行走，准备实施管道安装作业，支撑腿伸出撑住巷道底板，直至履带式行走机构升起，待机身稳固以后，抓举机构水平摆动至与机架宽边垂直，抓举伸缩臂竖向下降，多管径机械手抓取管道存放列车中的管道，待管道夹紧后，智能控制系统自行识别反馈目标信息，通过抓举伸缩臂的升降、伸缩和多管径机械手的摆动，使管道越过障碍物，到达管道待安装处，完成管道的安装对接。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

13、本发明提供的掘进巷管道安装设备及安装方法适用于煤矿井下水管、风管、瓦斯管等多规格管道的抓举安装作业，具备巷道内的快速穿梭、转向、全覆盖空间作业、多规格管道的识别抓举等功能，实现巷道管道安装辅助作业的机械化、自动化和智能化，替代传统人工扛抬运输、倒链起吊对接的管道安装方式，降低劳动强度、提升施工效率、保障作业安全性。

技术特征：

1.一种掘进巷管道安装设备，其特征在于，包括机架、行走机构、抓举机构、平台机构和支撑腿；

2.根据权利要求1所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，抓举回转底座包括回转支撑安装架ⅰ、回转支撑ⅰ和连接架ⅰ；

3.根据权利要求2所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，所述伸缩套筒ⅰ为双伸缩嵌套滑动结构，包括固定筒、与固定筒连接的一级滑动筒以及与一级滑动筒连接的二级滑动筒；

4.根据权利要求1所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，所述夹爪驱动部为伸缩油缸，两端分别通过销轴与夹爪和周向摆动架连接；

5.根据权利要求1所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，平台回转底座包括回转支撑安装架ⅱ、回转支撑ⅱ和连接架ⅱ；

6.根据权利要求5所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，所述伸缩套筒ⅱ为双伸缩嵌套滑动结构，包括固定筒、与固定筒连接的一级滑动筒以及与一级滑动筒连接的二级滑动筒；

7.根据权利要求1所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，横向套筒包括相互滑动嵌套的固定套和滑动套，固定套与抓举机构安装架和平台机构安装架固定连接；

8.根据权利要求3、4、6、7所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，行走机构为履带式行走机构，履带平行于机架的宽边；

9.根据权利要求8所述的掘进巷管道安装设备，其特征在于，还包括安装在机架上方的智能控制系统；所述智能控制系统可控制智能控制掘进巷管道安装设备工作。

10.一种掘进巷管道安装方法，其特征在于，将权利要求9所述掘进巷管道安装设备的机架宽边与巷道走向平行布置，抓举机构和平台机构均水平摆动至与机架宽边平行的方向，支撑腿处于收缩状态，履带式行走机构压落在巷道底板上，跟随巷道掘进方向前移，管道存放列车跟随在掘进巷管道安装设备后方，当掘进巷管道安装设备前行至管道安装地点时，掘进巷管道安装设备和管道存放列车停止行走，准备实施管道安装作业，支撑腿伸出撑住巷道底板，直至履带式行走机构升起，待机身稳固以后，抓举机构水平摆动至与机架宽边垂直，抓举伸缩臂竖向下降，多管径机械手抓取管道存放列车中的管道，待管道夹紧后，智能控制系统自行识别反馈目标信息，通过抓举伸缩臂的升降、伸缩和多管径机械手的摆动，使管道越过障碍物，到达管道待安装处，完成管道的安装对接。

技术总结
本发明提供了一种掘进巷管道安装设备及安装方法，属于煤矿井下辅助作业工程的技术领域，掘进巷管道安装设备包括机架、行走机构、抓举机构、平台机构和支撑腿；机架为矩形结构；行走机构安装在机架的下方，行走方向平行于机架的宽边；抓举机构和平台机构安装在机架的两侧窄边上；抓举机构包括抓举回转底座、抓举伸缩臂和多管径机械手；抓举回转底座安装在机架上，可相对机架水平旋转；抓举伸缩臂与抓举回转底座铰接，可相对于抓举回转底座竖向摆动。本发明可有效降低井下作业人员的负担，提高工作效率及井下安全。

技术研发人员：郑毅,李刚,谢学斌,杨喜,宋涛,刘玉波,闫殿华,刘金生,王琦,赵海伟,黄振华,张少鹏,徐志刚,贺捷,袁言昆
受保护的技术使用者：山西天地煤机装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5