倒装式集成顶板锚杆钻机及方法与流程

本发明涉及煤炭工业技术领域，尤其是涉及一种倒装式集成顶板锚杆钻机及方法。

背景技术：

锚杆钻机又称为锚固钻机，是煤矿巷道锚杆支护工作中的钻孔工具。由于锚杆钻机是岩土锚固工程施工中的关键设备之一，其设备性能直接决定了整个工程的进度和质量。对于锚杆钻机而言,如何提高钻进效率和钻孔质量是目前亟需解决的技术问题。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种倒装式集成顶板锚杆钻机及方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种倒装式集成顶板锚杆钻机，包括：钻机框架、回转器、钻进补偿油缸和复合油缸；

所述钻机框架被吊装在钻机平移系统上；

所述回转器通过所述钻进补偿油缸设置于所述钻机框架上；

所述复合油缸的缸筒固定于钻机平移系统上，所述复合油缸的上端具有用于压网操作的第一伸缩端，所述复合油缸的下端具有用于与所述钻机框架连接的第二伸缩端。

作为一种进一步地技术方案，所述复合油缸构成二级套装油缸；其中，所述二级套装油缸中的第一活塞杆构成所述第一伸缩端；其中，所述二级套装油缸中的第二活塞杆构成所述第二伸缩端。

作为一种进一步地技术方案，所述第一活塞杆的中心线与所述第二活塞杆的中心线构成共线设置。

作为一种进一步地技术方案，所述二级套装油缸包括：缸筒、第一活塞杆和第二活塞杆；所述缸筒的第一端设置有第一油口，所述缸筒的第二端设置有第二油口，所述第一活塞杆可活动地设置于所述缸筒中，所述第一活塞杆的内部沿其轴向开设有油腔，所述第二活塞杆可滑动地设置于所述第一活塞杆内部的油腔中，所述第一活塞杆的第一端且位于所述缸筒的外部连接有法兰盘，所述法兰盘上设置有与所述第一活塞杆内部油腔相连的第三油口，所述第一活塞杆的第二端且位于所述缸筒的外部设置有第四油口；

对于第一活塞杆而言，当所述第一油口泄油、第二油口供油时，所述第一活塞杆能从所述缸筒的第一端口伸出移动；当所述第一油口供油、第二油口泄油时，所述第一活塞杆从所述缸筒的第一端口回程；

对于第二活塞杆而言，当所述第三油口供油、第四油口泄油时，所述第二活塞杆能从所述第一活塞杆的第二端口伸出移动；当所述第三油口泄油、第四油口供油时，所述第二活塞杆能从所述第一活塞杆的第二端口回程。

作为一种进一步地技术方案，所述钻机框架包括：框架底板、框架连接板、六方轨道和固定柱；

所述框架底板设置有用于允许六方轨道下端穿过的过孔，所述框架底板设置有用于允许所述固定柱下端穿过的过孔；所述固定柱的上端穿过所述钻机平移系统的固定板后固定于法兰盘，所述固定柱的下部固定于框架连接板且其下端可穿装于所述框架底板的过孔中；所述六方轨道平行固定于所述固定柱上，所述六方轨道的长度小于所述固定柱的长度；

所述第一活塞杆的第一端与法兰盘连接，所述第一活塞杆的第二端伸出于缸筒后与框架连接板连接；所述第二活塞杆的第一端位于所述第一活塞杆内的油腔中，所述第二活塞杆的第二端伸出第一活塞杆后与所述框架底板连接。

作为一种进一步地技术方案，所述框架底板上设置有弹簧座，所述钻进补偿油缸设置于所述弹簧座上。

作为一种进一步地技术方案，所述回转器上设置有回转器滑座，所述回转器滑座在上升时能够沿所述六方轨道滑动并脱离所述六方轨道，所述回转器滑座在下降时能够回落至所述六方轨道并沿所述六方轨道滑动。

作为一种进一步地技术方案，所述钻机平移系统包括：钻机固定板、圆轨滑道、滑座、平轨滑道和平移油缸；

所述圆轨滑道、平轨滑道分别设置于掩护支架上；

所述钻机固定板的一端通过滑座与所述圆轨滑道可活动地连接；

所述钻机固定板的另一端与所述平轨滑道可活动地连接；

所述平移油缸用于驱动所述钻机固定板进行横向移动；

所述复合油缸的缸筒固定于所述钻机固定板上，所述法兰盘设置于所述钻机固定板的上表面，所述固定柱的上端可活动地穿过所述钻机固定板后与所述法兰盘连接。

作为一种进一步地技术方案，所述钻进补偿油缸通过补偿油缸连接套与所述回转器连接。

第二方面，本发明还提供一种方法，采用所述的倒装式集成顶板锚杆钻机进行钻孔，包括压网与锚杆钻进在同一中心线的作业。

作为一种进一步地技术方案，该方法包括如下步骤：

s1、通过钻机平移系统控制锚杆钻机进行横向外移/横向内移，以使锚杆钻机移动至预设的支护位置；

s2、通过复合油缸控制第一伸缩端向上移动实现压网动作；

s3、通过复合油缸控制第二伸缩端向下移动以在锚杆钻机上安装锚杆，锚杆安装完毕之后通过复合油缸控制第二伸缩端向上移动以进行钻进；

s4、通过钻进补偿油缸带动回转器进行补偿进给，直至钻杆到位后，停止进给，回退锚杆钻机，重复上述动作，直到钻孔作业完毕。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的倒装式集成顶板锚杆钻机，采用可移动地倒装的方式，且通过设置的复合油缸实现压网与锚杆钻进在同一中心线的作业，大大优化了实现上述两个动作所需布置设备的空间。本发明在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1至图4为本发明提供的倒装式集成顶板锚杆钻机的状态示意图；

图5为本发明提供的复合油缸的结构示意图；

图6为本发明提供的钻机固定板的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的干式钻孔综合除尘系统的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的集成口托架的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的集成口的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的排尘管道的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的粗细粒分离装置的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的负压抽吸装置的结构示意图。

图标：1-回转器；2-钻进补偿油缸；3-弹簧座；4-框架连接板；5-框架底板；6-回转器滑座；7-复合油缸；8-第一活塞杆；9-第二活塞杆；10-第三油口；12-大导向套；13-第一油口；15-小活塞；16-缸筒；17-大活塞；18-第二油口；20-第四油口；21-小导向套；23-钻机固定板；24-滑座；30-集成口托架；31-集成口；32-旋转头；33-粗细粒分离装置；34-负压除尘风机；35-导向套；36-连接座；37-排尘管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例一

结合图1至图6所示，本实施例提供一种倒装式集成顶板锚杆钻机，包括：钻机框架、回转器1、钻进补偿油缸2和复合油缸7。该钻机框架被吊装在钻机平移系统上，(该钻机平移系统可以理解为用于钻机框架及其上的各个部件进行横向移动。该钻机平移系统可使锚杆钻机进行横向外移/横向内移，以使锚杆钻机移动至预设的支护位置)；该回转器1通过钻进补偿油缸2设置于钻机框架上(钻进补偿油缸2可以带动回转器1上下移动)；复合油缸7的缸筒16固定于钻机平移系统上，复合油缸7的上端具有用于压网操作的第一伸缩端，复合油缸7的下端具有用于与钻机框架连接的第二伸缩端，通过设置的复合油缸7实现压网与锚杆钻进在同一中心线的作业，大大优化了实现上述两个动作所需布置设备的空间。

本实施例中，优选地，该复合油缸7构成二级套装油缸。其中，二级套装油缸中的第一活塞杆8构成第一伸缩端；二级套装油缸中的第二活塞杆9构成第二伸缩端。这种采用形式的复合缸，其结构设计巧妙。

本实施例中，优选地，第一活塞杆8的中心线与第二活塞杆9的中心线构成共线设置，能够实现压网与锚杆钻进在同一中心线的作业，大大优化了实现上述两个动作所需布置设备的空间。

具体地，该二级套装油缸包括：缸筒16、第一活塞杆8和第二活塞杆9；缸筒16的第一端设置有第一油口13，缸筒16的第二端设置有第二油口18，第一活塞杆8可活动地设置于缸筒16中(优选地，该第一活塞杆8的长度大于缸筒16，该缸筒16为两端开口的筒状构件)，第一活塞杆8的内部沿其轴向开设有油腔(可以理解的是，该第一活塞杆8的一端开口，用于充当第二活塞杆9的缸套)，第二活塞杆9可滑动地设置于第一活塞杆8内部的油腔中，第一活塞杆8的第一端且位于缸筒16的外部连接有法兰盘，法兰盘上设置有与第一活塞杆8内部油腔相连的第三油口10，第一活塞杆8的第二端且位于缸筒16的外部设置有第四油口20。

为了更清楚地描述二级套装油缸的动作过程，如下描述：

对于第一活塞杆8而言，当第一油口13泄油、第二油口18供油时，第一活塞杆8能从缸筒16的第一端口伸出移动；当第一油口13供油、第二油口18泄油时，第一活塞杆8从缸筒16的第一端口回程；

对于第二活塞杆9而言，当第三油口10供油、第四油口20泄油时，第二活塞杆9能从第一活塞杆8的第二端口伸出移动；当第三油口10泄油、第四油口20供油时，第二活塞杆9能从第一活塞杆8的第二端口回程。

值得说明的是，本实施例的基本结构如上所述。更加具体地，可参照如下描述。

缸筒16为两端开口的筒状构件，缸筒16的第一端设置有第一油口13，缸筒16的第二端设置有第二油口18。

第一活塞杆8可活动地设置于缸筒16中(优选地，缸筒16与第一活塞杆8于其第一端设置有大导向套12，缸筒16与第一活塞杆8于其第二端设置有密封组件(例如：o型圈、支承环等)，第一活塞杆8的长度大于缸筒16，第一活塞杆8的大活塞17位于其活塞杆的中部位置，第一活塞杆8的内部沿其轴向开设有油腔，可以理解的是，该第一活塞杆8的一端开口，用于充当第二活塞杆9的缸套。第一活塞杆8的第一端且位于缸筒16的外部连接有法兰盘，法兰盘上设置有与第一活塞杆8内部油腔相连的第三油口10，第一活塞杆8的第二端且位于缸筒16的外部设置有第四油口20。

第二活塞杆9可滑动地设置于第一活塞杆8内部的油腔中，第二活塞杆9与第一活塞杆8之间于其第一端设置有密封组件(例如：o型圈、支承环等)，当然，在第二活塞杆9上设置有小活塞15。第二活塞杆9与第一活塞杆8之间于其第二端设置有小导向套21，当然还可以设置有防尘圈等等。更加具体地，缸筒16的缸径为90mm，第一活塞杆8的杆径为70mm,第一活塞杆8充当缸套时其钢径50mm，第二活塞杆9的杆径为32mm。第一活塞杆8的行程为300mm。第二活塞杆9的行程为1300mm。

本实施例中，该钻机框架包括：框架底板5、框架连接板、六方轨道(优选的，六方轨道的数量为两个，其截面可以为正六边形)和固定柱(优选的，固定柱的数量为两个)；框架底板5设置有用于允许六方轨道下端穿过的过孔，框架底板5设置有用于允许固定柱下端穿过的过孔；固定柱的上端穿过钻机平移系统的固定板后固定于法兰盘，固定柱的下部固定于框架连接板且其下端可穿装于框架底板5的过孔中；六方轨道平行固定于固定柱上，六方轨道的长度小于固定柱的长度。对应地，第一活塞杆8的第一端与法兰盘连接，第一活塞杆8的第二端伸出于缸筒16后与框架连接板连接；第二活塞杆9的第一端位于第一活塞杆8内的油腔中，第二活塞杆9的第二端伸出第一活塞杆8后与框架底板5连接。

其中，当复合油缸7的第一活塞杆8向上移动时可顶起法兰盘，从而实现压网油缸压网动作，进而带动固定柱向上移动，进而带动框架连接板向上移动，进而带动框架底板5以及其回转器1、钻进补偿油缸2共同向上移动(移动距离：第一活塞杆8的行程)。

其中，当复合油缸7的第二活塞杆9向下移动时可使框架底板5向下移动(框架底板5向下远离框架连接板，并脱离固定柱、六方轨道)，回转器1的滑座沿六方轨道自上而下移动。安装锚杆后，复合油缸7的第二活塞杆9向上移动，使得框架底板5、回转器1等同步向上移动，而且钻进补偿油缸2也会配合进步补偿进给。

对于回转器滑座6而言，回转器1上设置有回转器滑座6，使得回转器滑座6在上升时能够沿六方轨道滑动并脱离六方轨道，回转器滑座6在下降时能够回落至六方轨道并沿六方轨道滑动。对应地，框架底板5上设置有弹簧座3，钻进补偿油缸2设置于弹簧座3上，能够实现回转器1在前后及左右上锚杆锚索施工角度的调整。对于弹簧座3而言，可以理解为在基座的底部设置有弹簧部件，可实现基座在各个方向进行角度调节。

本实施例中，针对钻机平移系统的优选方式如下描述。

作为一种进一步地技术方案，钻机平移系统包括：钻机固定板23、圆轨滑道、滑座24、平轨滑道和平移油缸；其中，圆轨滑道、平轨滑道分别设置于掩护支架上，一侧用圆轨滑道，另一侧用平轨滑道，这样可以保证滑动时的稳定性。钻机固定板23的一端通过滑座24与圆轨滑道可活动地连接；钻机固定板23的另一端与平轨滑道可活动地连接；钻机固定板23的形式并局限，可根据掩护支架上的开口窗的尺寸灵活设置。平移油缸用于驱动钻机固定板23进行横向移动。对应地，复合油缸7的缸筒16固定于钻机固定板23上，法兰盘设置于钻机固定板23的上表面，固定柱的上端可活动地穿过钻机固定板23后与法兰盘连接。

优选地，本实施例中的钻进补偿油缸2通过补偿油缸连接套与回转器1连接，该补偿油缸连接套可以有效地保护钻进补偿油缸2不进入异物。具体地，该补偿油缸连接套设置于补偿油缸的缸筒16上，可与补偿油缸的活塞杆一起运动，补偿油缸连接套的上部设置有密封座，回转器1设置于密封座。

综上，该倒装式集成顶板锚杆钻机采用可移动地倒装的方式，通过设置的复合油缸7实现压网与锚杆钻进在同一中心线的作业，大大优化了实现上述两个动作所需布置设备的空间。该倒装式集成顶板锚杆钻机在改善支护效果、降低支护成本、加快成巷速度、减少辅助运输量、减轻劳动强度、提高巷道断面利用率等方面有着十分突出的优越性。

实施例二

结合图1至图12所示，本实施例提供一种干式钻孔综合除尘系统，其包括：集成口31、排尘管道37、粗细粒分离装置33和负压抽吸装置；该集成口31的内部设置有穿装钻杆且与钻杆同步转动的旋转头32；集成口31通过排尘管道与粗细粒分离装置33连接；粗细粒分离装置33具有粗粒分离口和细粒分离口，细粒分离口与负压抽吸装置连接。这种干式钻孔综合除尘系统有效地解决了传统单臂锚杆机干式打眼岩尘浓度超标的问题，同时相比四臂锚杆机中空钻杆抽尘系统更加稳定，大大改善了掘进作业人员的作业环境。

值得说明的是,在锚杆钻机回转器安装钻杆之后，由于回转器设置有气道，接通气源后可使气体沿气道进入钻杆，实现“上吹”功能。同时，再结合该除尘系统实现“下抽”功能。当然，对于干式钻孔综合除尘系统的整体设计位置并不局限。优选地，该干式钻孔综合除尘系统可以整体设置在钻车上。

对于集成口的具体安装位置，可根据实际需要灵活设置。

其中，例如：所述集成口设置于锚杆钻机的回转器滑座上。

优选地，所述集成口包括：除尘壳体、连接座36、导向套35和旋转头32；所述除尘壳体的侧面与排尘管道37连接；所述除尘壳体的上方为敞口状，所述旋转头32可转动地设置于导向套35，所述导向套35通过连接座36设置于所述除尘壳体的下方，所述除尘壳体通过连接组件安装于回转器滑座上。

作为一种进一步的技术方案，所述排尘管道的内部设置有喷水除尘装置。对于喷水除尘装置的具体形式并不局限，可根据实际需要设置为多种形式。例如：在排尘管道内设置有雾化喷水头，该雾化喷水头可与外部水泵、水箱等等连接。

此外，例如：所述集成口设置于压网油缸的法兰盘上。

优选地，该干式钻孔综合除尘系统还包括：集成口托架30，集成口托架30用于固定在倒装式悬移锚杆钻机的压网油缸的法兰盘上，集成口31可拆卸地设置于集成口托架30上。

具体地，集成口托架30包括：托架固定部和托架支撑部；托架固定部的两端设置有安装孔；托架支撑部设置于托架固定部的中部，托架支撑部为缺口状的中空环形结构，集成口31主要设置于托架支撑部上。

本实施例中，优选地，集成口31的挡尘轴承设置有档尘硅胶片，其中，档尘硅胶片设置有档尘口，该档尘口与挡尘轴承的安装口同轴设置，且档尘口的口径小于挡尘轴承安装口的口径，以阻止尘渣进入。优选地，硅胶片留φ18的花瓣中心孔(档尘口)，b19钻杆打孔时穿过该中心孔。该档尘硅胶片与钻杆同时旋转有效的防止灰尘沿着钻杆漏下。

本实施例中，优选地，集成口31的壳体为筒状构件，集成口31的侧部通过排尘管道与粗细粒分离装置33连接。

本实施例中，优选地，集成口31的上部设置有海绵体，当锚杆钻机压网油缸接顶时，海绵体密贴顶板，保证所有钻孔岩尘都落入集尘口内。

本实施例中，优选地，粗细粒分离装置33的粗粒分离口和细粒分离口呈y字型分布。作为一种进一步的技术方案，负压抽吸装置包括：负压除尘风机34和马达；负压除尘风机34与细粒分离口连接，马达用于驱动负压除尘风机34进行动作。

此外，优选地，该干式钻孔综合除尘系统还包括：布袋集尘器，布袋集尘器与负压除尘风机34连接。

综上，该干式钻孔综合除尘系统保证所有的钻孔岩尘都收集到集尘口，在负压除尘风机34的作用下，所有岩尘顺着排除管道流入粗细粒分离装置33，粗颗粒过筛后在密封罐内收集，细颗粒则在负压除尘风机34的作用下穿过风机进入布袋集尘器内，含尘气体由除尘器入口进入布袋集尘器，通过滤袋进行过滤，粉尘被留在滤袋内表面，净化后的气体通过滤袋排到巷道内。

实施例三

结合图1至图6所示，本实施例还提供一种钻进方法，采用实施例一中的倒装式集成顶板锚杆钻机进行钻孔，其中包括压网与锚杆钻进在同一中心线的作业。对于倒装式集成顶板锚杆钻机的具体结构参照上述实施例一。

具体地，该方法包括如下步骤：

s1、通过钻机平移系统控制锚杆钻机进行横向外移/横向内移，以使锚杆钻机移动至预设的支护位置；

s2、通过复合油缸7控制第一伸缩端向上移动实现压网动作。优选地，复合油缸7的第一活塞杆8向上移动时可顶起法兰盘，从而实现压网油缸压网动作，进而带动固定柱向上移动，进而带动框架连接板向上移动，进而带动框架底板5以及其回转器1、钻进补偿油缸2共同向上移动(移动距离：第一活塞杆8的行程)；

s3、通过复合油缸7控制第二伸缩端向下移动以在锚杆钻机上安装锚杆，锚杆安装完毕之后通过复合油缸7控制第二伸缩端向上移动以进行钻进；通过钻进补偿油缸2带动回转器1进行补偿进给，直至钻杆到位后，停止进给，回退锚杆钻机，重复上述动作，直到钻孔作业完毕。优选地，复合油缸7的第二活塞杆9向下移动时可使框架底板5向下移动(框架底板5向下远离框架连接板，并脱离固定柱、六方轨道)，回转器1的滑座沿六方轨道自上而下移动。安装锚杆后，复合油缸7的第二活塞杆9向上移动，使得框架底板5、回转器1等同步向上移动，而且钻进补偿油缸2也会配合进步补偿进给。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。