巷道锚杆转载机组及锚护施工方法与流程

1.本发明涉及锚杆支护技术领域，尤其是涉及一种巷道锚杆转载机组及锚护施工方法。


背景技术：

2.锚杆支护是指在煤矿等地下施工过程中，为了实现维护巷道稳定的目的，将锚杆、锚索等打入岩层中，从而在巷道周围形成一个整体且稳定的岩石带。
3.掘锚一体机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。然而虽然掘锚一体机自身截割效率高，但其锚护效率却严重滞后，也就是说，掘进效率受到锚护效率的制约，掘、锚效率失衡已成为影响巷道进尺的最主要因素；若忽视锚护效率而强行掘进，则可能导致安全隐患，因此，目前以掘锚一体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。
4.为此，人们开发了一种锚杆转载机组，通过锚杆转载机组和掘锚一体机的前后配合，既能够将挖掘的煤通过锚杆转载机组输出，同时还能够跟在掘锚一体机的后面进行锚杆作业。目前，锚杆转载机组存在的缺陷在于，一是，锚杆作业的钻臂结构复杂，多自由度操作时锚杆孔眼定位不准，影响施工效率；二是，锚杆作业存在不及时情况，同样影响掘进效率；三是，对帮部的锚杆作业范围难以施工至最底排，还需要人工补充打锚杆，影响施工效率，增加劳动强度；四是只适用于拱形巷道或矩形巷道，适应性不足。
5.鉴于此，迫切需要研制一种巷道锚杆转载机组及锚护施工方法，通过锚杆钻臂的合理布置及钻臂的灵活转动，适用于拱形巷道和矩形巷道，实现掘锚一体机与掘锚转载机组均衡作业，大幅提升锚护效率。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明的目的在于揭示一种巷道锚杆转载机组及锚护施工方法，通过锚杆钻臂的合理布置及钻臂的灵活转动，实现掘锚一体机与掘锚转载机组均衡作业，大幅提升锚护效率。
7.本发明的第一发明目的是开发一种巷道锚杆转载机组。
8.本发明的第二发明目的是开发一种巷道锚护施工方法。
9.为实现上述第一个发明目的，本发明提供了一种巷道锚杆转载机组，包括机体组件、行走部、转载组件、顶锚组件、帮锚组件、液压系统和电气系统；所述转载组件包括可伸缩收料斗，所述可伸缩收料斗的伸缩长度为1m-1.5m；所述顶锚组件包括呈错位布置的第一顶锚部和第二顶锚部，所述第二顶锚部通过滑轨组件设置于所述机体组件，所述第一顶锚部和第二顶锚部之间的最小距离为1m-1.5m，所述第一顶锚部和第二顶锚部之间的最大距离为2m-3m；所述帮锚组件包括对称设置于的机体组件尾部两侧的第一帮锚部和第二帮锚部。
10.优选地，所述滑轨组件包括驱动油缸及滑道。
11.优选地，所述第一顶锚部布置于所述机体组件的左前端，所述第一顶锚部包括第一水平移动机构、第一回转机构、第一摆角油缸、第一钻臂和第一踏板，所述第一水平移动机构包括外筒、中筒、内筒及第一伸缩杆，所述第一踏板栓接于所述第一伸缩杆顶部，所述第一回转机构栓接于所述第一伸缩杆，所述第一回转机构驱动所述第一钻臂转动，所述第一摆角油缸以所述第一回转机构为支点驱动所述第一钻臂摆动，所述第一回转机构的回转角度为
±
90
°
。
12.优选地，所述第二顶锚部布置于所述机体组件的中部右侧，所述第二顶锚部包括第二水平移动机构、第二回转机构、第二摆角油缸、第二钻臂和第二踏板，所述第二水平移动机构包括外筒、中筒、内筒及第二伸缩杆，所述第二踏板栓接于所述第二伸缩杆顶部，所述第二回转机构栓接于所述第二伸缩杆，所述第二回转机构驱动所述第二钻臂转动，所述第二摆角油缸以所述第二回转机构为支点驱动所述第二钻臂摆动，所述第二回转机构的回转角度为
±
90
°
。
13.优选地，所述第一帮锚部包括立柱、升降滑箱、滑座主体、摆动油缸、摆动油缸底座、帮锚钻臂、摆角油缸、升降滑箱油缸和链条油缸，所述立柱固定于所述机体组件，所述升降滑箱油缸驱动所述升降滑箱实现第一级升降，所述链条油缸驱动滑座主体实现第二级升降，所述帮锚钻臂设置于所述滑座主体，所述摆动油缸驱动所述帮锚钻臂实现90度旋转，所述摆角油缸以摆动油缸底座为支点驱动帮锚钻臂摆动。
14.优选地，所述第二帮锚部与所述第一帮锚部结构相同。
15.优选地，所述可伸缩收料斗包括收料斗、伸缩油缸及举升油缸，所述伸缩油缸以所述机体组件为支点驱动收料斗前后伸缩，所述收料斗包括上耳板和下耳板，所述下耳板和所述机体组件铰接，所述上耳板与所述举升油缸铰接，所述举升油缸以所述机体组件为支点驱动收料斗抬头。
16.优选地，在所述收料斗的侧壁外部设置激光测距传感器。
17.优选地，所述转载组件还包括破碎组件和运输机，所述破碎组件设置于所述可伸缩料斗的后部，所述运输机穿过所述机体组件，所述运输机设置有升降油缸和张紧油缸。
18.为实现上述第二个发明目的，本发明提供了一种巷道锚护施工方法，其特征在于，采用第一发明创造所述的巷道锚杆转载机组，包括以下步骤：
19.通过掘锚护一体机进行掘进并同时对巷道进行第一锚杆作业；
20.通过第一顶锚部进行左侧顶部锚杆作业，通过第二顶锚部进行右侧顶部锚杆作业；
21.通过第一帮锚部进行左侧帮部锚杆作业，通过第二帮锚部进行右侧帮部锚杆作业。
22.与现有技术相比，本发明技术效果如下：
23.(1)煤矿巷道的锚杆排距为800mm-1200mm，本发明的第一顶锚部和第二顶锚部之间的距离通过滑轨组件调整，最大距离为2m-3m，该距离是指第一顶锚部和第二顶锚部之间的垂直距离，最大距离至少为两个锚杆排距，而最小距离为1m-1.5m，最小距离至少为一个锚杆排距，通过滑轨组件设计，使得转载机组具有了最大两个锚杆排距的冗余量，锚杆作业效率大幅提升，当转载机组的锚杆作业效率无法匹配掘锚一体机的锚杆效率时，通过调整
冗余量，使两者作业效率匹配，而不是通过转载机组移位来实现，减少了转载机组的移车频次，从而使转载机组和掘锚一体机之间的距离保持稳定，否则，则会导致掘进暂停而等锚护完成后再协同掘锚。
24.(2)帮锚组件设置于所述行走部的后侧，使得帮锚组件可通过升降机构降低至地面，实现对帮部最底部进行打锚杆；
25.(3)可伸缩收料斗使收料斗能够向前伸长1m-1.5m，该距离至少为一个锚杆排距，也就是说，通过可伸缩收料斗的伸缩设置，使转载机组具有了另外一个锚杆排距的冗余量；当掘锚护一体机完成掘进后需要再掘进时，若转载组件尚未完全完成打锚杆作业，通过将可伸缩收料斗向掘锚护一体机方向伸出1m-1.5m，能够继续通过收料斗接住掘锚护一体机掘出的煤，而不用移动整个转载组件，使掘锚护一体机与转载机组的工作效率更佳匹配。
26.(4)本发明还开发了一种巷道锚护施工方法，通过锚杆转载机组和掘锚一体机前后配合，尤其是通过锚杆转载机组的第一顶锚部只对巷道左侧顶部进行打锚杆，而第二顶锚部只对巷道右侧顶部进行打锚杆，且第一顶锚部和第二顶锚部错位布置并施工，大幅度提升了锚杆转载机组的打锚杆效率。
附图说明
27.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地介绍，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。
28.图1是本发明转载机组的俯视示意图。
29.图2是本发明第二顶锚部的侧视示意图。
30.图3是本发明顶锚组件的第一顶锚部或第二顶锚部立体结构示意图。
31.图4是本发明顶锚组件立体结构示意图。
32.图5是本发明帮锚组件立体结构示意图。
33.图6是本发明第一帮锚部或第二帮锚部立体结构示意图；
34.图7是本发明可伸缩料斗的伸缩油缸的剖视示意图。
35.图8是本发明转载机组的主视示意图。
36.图9是本发明转载机组的俯视示意图。
37.图10是本发明掘锚一体机与转载机组配合示意图。
38.图11是本发明巷道的锚杆打孔位置示意图。
39.图12是本发明巷道锚护施工方法流程图。
40.其中，1、机体组件；2、行走部；3、转载组件；31、可伸缩料斗；311、收料斗；312、伸缩油缸；313、举升油缸；314、链条；4、顶锚组件；41、第一顶锚部；411、第一水平移动机构；4111、外筒；4112、中筒；4113、内筒；412、第一回转机构；413、第一摆角油缸；414、第一钻臂；415、第一踏板；42、第二顶锚部；421、第二水平移动机构；422、第二回转机构；423、第二摆角油缸；424、第二钻臂；425、第二踏板；43、滑轨组件；44、驱动油缸；45、滑道；5、帮锚组件；51、第一帮锚部；511、立柱；512、升降滑箱；513、滑座主体；514、摆动油缸；515、摆动油缸底座；516、帮锚钻臂；517、摆角油缸；518、升降滑箱油缸；519、链条油缸；52、第二帮锚部；6、液压
系统；7、电气系统；8、破碎组件；9、运输机；91、升降油缸；92、张紧油缸。
具体实施方式
41.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
43.实施例1
44.参图1和图9所示，本实施例揭示了一种巷道锚杆转载机组(以下简称“转载机组”)的一种具体实施方式。
45.巷道锚杆转载机组，参见图1和图9，包括机体组件1、行走部2、转载组件3、顶锚组件4、帮锚组件5、液压系统6和电气系统7；所述转载组件3包括可伸缩收料斗31，所述可伸缩收料斗31的伸缩长度为1m-1.5m；所述顶锚组件4包括呈错位布置的第一顶锚部41和第二顶锚部42，所述第二顶锚部42通过滑轨组件43设置于所述机体组件1，所述第一顶锚部41和第二顶锚部42之间的最小距离为1m-1.5m，所述第一顶锚部41和第二顶锚部42之间的最大距离为2m-3m；所述帮锚组件5包括对称设置于的机体组件1尾部两侧的第一帮锚部51和第二帮锚部52。
46.具体地，转载机组的前进方向为前侧，相对侧为后侧，参见图1的箭头方向前侧，箭尾方向为后侧。鉴于当前掘锚护一体机的掘进进度与锚护进度失衡现状，即锚护效率跟不上掘进效率，为实现安全生产，掘进通常需要等待锚护完成后再继续掘进，制约了掘进效率。为彻底解决掘锚护一体机的缺陷，开发了转载机组，转载机组在掘锚护一体机完成了部分锚护的基础上，再进一步对巷道的顶部及帮部进行打锚杆作业，为了防止转载机组的打锚杆效率跟不上掘锚护一体机的掘进效率，需要为转载机组设置足够多的打锚杆的冗余量；为此，首先，在第一顶锚部41和第二顶锚部42按一定距离且错位设置，形成第一冗余量，第一冗余量因滑轨组件43的存在会发生变化，第一冗余量最大距离为2m-3m，该距离是指第一顶锚部41和第二顶锚部42之间的垂直距离，最大距离至少为两个锚杆排距，而第一冗余量最小距离为1m-1.5m，最小距离至少为一个锚杆排距，通过滑轨组件43的设计，使得转载机组具有了最大两个锚杆排距的第一冗余量，锚杆作业效率大幅提升，当转载机组的锚杆作业效率无法匹配掘锚一体机的锚杆效率时，通过调整第一冗余量，使两者作业效率匹配，而不是通过转载机组移位来实现，减少了转载机组的移车频次，从而使转载机组和掘锚一体机之间的距离保持稳定，否则，则会导致掘进暂停而等锚护完成后再协同掘锚；其次，可伸缩收料斗31使收料斗能够向前伸长1m-1.5m，该距离至少为一个锚杆排距，也就是说，通过可伸缩收料斗31的伸缩设置，使转载机组具有了另外一个锚杆排距的第二冗余量；当掘锚护一体机完成掘进后需要再掘进时，若转载组件尚未完全完成打锚杆作业，通过将可伸缩收料斗31向掘锚护一体机方向伸出1m-1.5m，能够继续通过收料斗接住掘锚护一体机掘
出的煤，而不用移动整个转载组件，使掘锚护一体机与转载机组的工作效率更佳匹配；第一顶锚部41和第二顶锚部42通过错位设置及错位施工，第一顶锚部41锚杆区域为巷道的左侧顶部，而第二顶锚部42锚杆区域为巷道的右侧顶部，通过错位施工，使得锚杆效率大幅提升，另外，第一顶锚部41和第二顶锚部42之间的距离足够两者独立工作且不会相互干扰。
47.另外，作为转载组件不可分割的一部分，帮锚组件5设置于所述机体组件1尾部，使得帮锚组件5可通过升降机构降低至地面，实现对帮部最底部进行打锚杆，且能够实现最底层打锚杆作业，避免了通过手工方式进行最底层打锚杆作业的缺陷。
48.滑轨组件43的移动原理如下，参见图1和图2，所述滑轨组件43包括驱动油缸44及滑道45，将滑道45设置于机体组件1的顶部，将第二帮锚部42移动地设置于滑道45，通过驱动油缸44驱动第二帮锚部42沿滑道45移动，使第一帮锚部41和第二帮锚部42之间的距离发生变化，使第一冗余量至少为一到两个排距。
49.通过本实施例，参见图3和图4，第一顶锚部41和第二顶锚部42的错位设置且错位施工；第一顶锚部41和第二顶锚部42的间距为可调整的一到两个排距的第一冗余量；第一帮锚部51和第二帮锚部52能够实现帮部最底层打锚杆；可伸缩收料斗31通过伸缩实现至少一个排距的第二冗余量；第一冗余量和第二冗余量之和最大可达到三个排距，通过以上各技术方案的整体配合，实现了转载机组高效率地打锚杆，且通过第一冗余量和第二冗余量的补足配合，即使转载机组的打锚杆作业出现了小问题，也能够实现转载机组与掘锚护一体机的效率匹配，基本杜绝了转载机组与掘锚护一体机效率失衡的技术难题和业界障碍。
50.下面具体介绍第一顶锚部41和第二顶锚部42的工作原理：参见图3和图4，所述第一顶锚部41布置于所述机体组件1的左前端，所述第一顶锚部41包括第一水平移动机构411、第一回转机构412、第一摆角油缸413、第一钻臂414和第一踏板415，所述第一水平移动机构411包括外筒4111、中筒4112、内筒4113及第一伸缩杆，所述第一踏板415栓接于所述第一伸缩杆顶部，所述第一回转机构412栓接于所述第一伸缩杆，所述第一回转机构412驱动所述第一钻臂414转动，所述第一摆角油缸413以所述第一回转机构412为支点驱动所述第一钻臂414摆动，所述第一回转机构412的回转角度为
±
90
°
。第一水平移动机构411通过外筒4111、中筒4112、内筒4113及第一伸缩杆的配合，伸缩臂长大，能够适应于较宽的巷道，且第一回转机构412驱动第一钻臂414转动，使第一钻臂414能根据巷道形状调整打锚杆角度，能适应拱形或矩形巷道，另外，当不需要锚护时，内筒4113收缩于中筒4112，而中筒4112收缩于外筒4111，且第一回转机构412驱动第一钻臂414躺下，使第一顶锚部41处于伸缩状态，有助于使转载机组整体实现紧凑式设计。
51.与第一顶锚部41的结构原理相同，参见图3和图4，所述第二顶锚部42布置于所述机体组件的中部右侧，所述第二顶锚部42包括第二水平移动机构421、第二回转机构422、第二摆角油缸423、第二钻臂424和第二踏板425，所述第二水平移动机构421包括外筒4111、中筒4112、内筒4113及第二伸缩杆，所述第二踏板425栓接于所述第二伸缩杆顶部，所述第二回转机构422栓接于所述第二伸缩杆，所述第二回转机构422驱动所述第二钻臂424转动，所述第二摆角油缸423以所述第二回转机构422为支点驱动所述第二钻臂424摆动，所述第二回转机构422的回转角度为
±
90
°
。第二水平移动机构421通过外筒4111、中筒4112、内筒4113及第二伸缩杆的配合，伸缩臂长大，能够适应于较宽的巷道，另外，当不需要锚护时，内筒4113收缩于中筒4112，而中筒4112收缩于外筒4111，且第二回转机构422驱动第二钻臂
424躺下，使第二顶锚部42处于伸缩状态，有助于使转载机组整体实现紧凑式设计。
52.下面具体介绍可伸缩收料斗31的工作原理：参见图7至图9，所述可伸缩收料斗31包括收料斗311、伸缩油缸312及举升油缸313，所述伸缩油缸312以所述机体组件1为支点驱动收料斗311前后伸缩，所述收料斗311包括上耳板3111和下耳板3112，所述下耳板3112和所述机体组件1铰接，所述上耳板3111与所述举升油缸313铰接，所述举升油缸313以所述机体组件1为支点驱动收料斗311抬头。具体而言，通过伸缩油缸312的伸缩，使收料斗311能够向前伸长1m-1.5m，该距离至少为一个锚杆排距，也就是说，通过伸缩油缸312的伸缩设置，使转载机组具有了至少一个锚杆排距的冗余量；当掘锚护一体机完成掘进后需要再掘进时，若转载组件尚未完全完成打锚杆作业，通过将伸缩油缸312向掘锚护一体机方向伸出1m-1.5m，能够继续通过收料斗311接住掘锚护一体机掘出的煤，而不用移动整个转载组件，使掘锚护一体机与转载机组的工作效率更佳匹配。
53.作为优选实施例，在所述收料斗311的侧壁外部设置激光测距传感器。具体而言，为保障掘锚一体机掘出的煤刚好落入收料斗311，需要掘锚一体机和转载机组之间确保相对稳定的距离，通过激光测距传感器的距离探测，实现两者距离的稳定；若激光测距传感器发出警报，且此时转载组件的打锚杆作业尚未完成时，通过收料斗311的伸缩油缸312，将收料斗311向掘锚一体机方向伸出，使转载组件继续打锚杆，锚杆完成后，再移动转载组件，如此设计，有效减少甚至杜绝锚杆作业对掘进作业的影响。
54.参见图5和图6，下面具体介绍第一帮锚部51和第二帮锚部52的工作原理，因第一帮锚部51和第二帮锚部52的结构及工作原理相同，下面以第一帮锚部51为例进行说明：所述第一帮锚部51包括立柱511、升降滑箱512、滑座主体513、摆动油缸514、摆动油缸底座515、帮锚钻臂516、摆角油缸517、升降滑箱油缸518和链条油缸519，所述立柱511固定于所述机体组件1，所述升降滑箱油缸518驱动所述升降滑箱512实现第一级升降，所述链条油缸519驱动滑座主体513实现第二级升降，所述帮锚钻臂516设置于所述滑座主体513，所述摆动油缸514驱动所述帮锚钻臂实现90度旋转，所述摆角油缸517以摆动油缸底座515为支点驱动帮锚钻臂516摆动，通过第一级升降和第二级升降，使第一帮锚部51实现最底排打锚杆作业，实现了对巷道两侧帮部打锚杆作业，且能够实现最底层打锚杆作业，避免了通过手工方式进行最底层打锚杆作业的缺陷。
55.作为优选实施例，参见图8和图9，所述转载组件还包括破碎组件8和运输机9，所述破碎组件8设置于所述可伸缩料斗31的后部，所述运输机9穿过所述机体组件1，所述运输机9设置有升降油缸91和张紧油缸92，具体地，破碎组件8用于将大块煤进行破碎，以便于通过运输机9进行输送，另外，为了减少煤对收料斗311的冲击，在收料斗311的顶部设置若干排链条314；升降油缸91的目的是将运输机9调整至一定高度或下降，以便于转载机组行走，而张紧油缸92的目的是调整运输机9的运输链条的张力，使运输链条始终处于张紧状态。
56.下面具体介绍掘锚一体机和转载机组配合施工的工作原理，具体地，参见图10和图11，图10是掘锚一体机和转载机组配合施工图，图11是巷道的锚杆打孔位置示意图；图10中的箭头方向为掘进方向，“o”表示打锚杆孔位，图10中的掘锚一体机用于为巷道提供部分打锚杆作业(如a排至f排)，使被掘进的巷道区域得到部分支护以确保掘进安全；为了不影响掘进效率，转载机组跟在掘锚一体机后侧，通过第一顶锚部41继续对左侧顶部和中部加密打锚杆(如g排)，再进一步通过第二顶锚部42继续对右侧顶部和中部加密打锚杆(如h
排)，另外，还通过掘锚一体机的帮部打锚杆机构，以及转载机组的第一帮锚部51和第二帮锚部52先后对巷道帮部进行打锚杆作业，通过组合装置整体实现了掘锚平衡。
57.需要说明的是，本实施例的技术方案未涉及行走部、液压系统和电气系统的具体结构，上述系统的具体结构未进行展开说明。
58.实施例2
59.参图12所示，本实施例揭示了一种巷道锚护施工方法(以下简称“施工方法”)的一种具体实施方式。
60.巷道锚护施工方法，采用实施例1所述的巷道锚杆转载机组，包括以下步骤：
61.s1：通过掘锚护一体机进行掘进并同时对巷道进行第一锚杆作业。具体地，第一锚杆作业是指巷道的部分打锚杆作业，如图10所示的a排至f排，通过部分打锚杆使被掘进的巷道区域得到部分支护以确保掘进安全，第一锚杆作业的范围保护巷道顶部部分区域以及帮部部分区域；仅凭掘锚护一体机的锚杆作业，难以匹配掘进效率。
62.s2：通过第一顶锚部进行左侧顶部锚杆作业，通过第二顶锚部进行右侧顶部锚杆作业。具体地，为进一步提高锚护效率以匹配掘进进度，第一顶锚部是在第一锚杆作业的基础上，对锚杆进行加密作业，具体是通过第一顶锚部进行左侧顶部和中部锚杆作业，通过第二顶锚部进行右侧顶部和中部锚杆作业，例如，左侧顶部和中部锚杆作业区域如图10所示的g排，而右侧顶部和中部锚杆作业区域如图10所示的h排；通过错位施工，使得锚杆效率大幅提升，另外，第一锚杆作业区域和第二锚杆作业区域之间的距离足够两者独立工作且不会相互干扰。
63.s3：通过第一帮锚部进行左侧帮部锚杆作业，通过第二帮锚部进行右侧帮部锚杆作业，通过第一帮锚部和第二帮锚部对巷道帮部两侧进行打锚杆，打锚杆区域可以对帮部最底排进行打锚杆作业。
64.左侧顶部锚杆作业和右侧顶部锚杆作业之间的错位设置及错位施工，以及，左侧顶部锚杆作业和右侧顶部锚杆作业的间距为一到两个排距的第一冗余量，为保障打锚杆的施工效率提供了坚实基础，基本杜绝了转载机组与掘锚护一体机效率失衡的技术难题和业界障碍。