懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型為一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)。鉆機(jī)主要由鋼板結(jié)構(gòu)件和液壓系統(tǒng)組成。鉆機(jī)的鋼板結(jié)構(gòu)件有：收放主臂、鉆機(jī)架、豎直回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及水平回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。鉆機(jī)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括：鉆孔液壓馬達(dá)、鉆機(jī)水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、鉆機(jī)垂直回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、伸縮腿液壓缸、鉆機(jī)推進(jìn)液壓缸以及液壓控制元件和液壓輔助元件組成。其特征在于將鉆機(jī)和掘進(jìn)機(jī)結(jié)合成一體，分布在掘進(jìn)機(jī)懸臂兩側(cè)，利用掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)自身的行走?？梢詫?duì)掘進(jìn)巷道進(jìn)行全方位多功能鉆孔，既能實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)和頂板巖性探測(cè)，又能實(shí)現(xiàn)炮眼鉆鑿及瓦斯抽排鉆孔、地質(zhì)鉆孔等的鉆進(jìn)，為實(shí)現(xiàn)安全快速高效的巷道掘進(jìn)提供裝備手段。
【專(zhuān)利說(shuō)明】懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及到應(yīng)用于井下巷道掘進(jìn)過(guò)程中使用的用于圍巖支護(hù)和地質(zhì)鉆探 的鉆機(jī)，具體為一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002] 錨桿支護(hù)具有成本低、成巷速度快、輔助運(yùn)輸量小、勞動(dòng)強(qiáng)度低、巷道斷面利用率 高等優(yōu)點(diǎn)，因而受到世界各主要采煤國(guó)家的普遍重視和日益廣泛的應(yīng)用，代表了巷道支護(hù) 技術(shù)的發(fā)展方向。隨著錨桿支護(hù)技術(shù)的飛速發(fā)展，錨桿鉆機(jī)也得到了快速的發(fā)展，但它仍然 是制約煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)在我國(guó)快速推廣的主要原因之一。
[0003] 錨桿鉆機(jī)主要有單體型錨桿鉆機(jī)和臺(tái)車(chē)型錨桿鉆機(jī)，單體型錨桿鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、加工制造容易、價(jià)格低廉、操作維修技術(shù)要求不高等。單體型錨桿鉆機(jī)的缺點(diǎn)：鉆鑿 孔徑較小，孔深較小，需要人工搬運(yùn)。
[0004] 臺(tái)車(chē)型錨桿鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，輸出功率大，破巖能力強(qiáng)，能耗低，鉆鑿孔 徑較大，孔深較大，整機(jī)自動(dòng)行走，不需要人工搬運(yùn)，作業(yè)環(huán)境好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等。臺(tái) 車(chē)型錨桿鉆機(jī)的缺點(diǎn)：價(jià)格貴，不適合小斷面巷道。
[0005] 典型的巷道地質(zhì)鉆機(jī)有兩種：一種是煤礦用分體式全液壓鉆機(jī)；一種是HXY型步 履式巖心鉆機(jī)。上述兩種地質(zhì)鉆機(jī)和錨桿鉆機(jī)相比的缺點(diǎn)是：設(shè)備笨重，體積大，井下運(yùn) 輸、移動(dòng)、固定、安裝和拆除都非常困難，當(dāng)工作面地質(zhì)條件變化快時(shí)，鉆機(jī)需要頻繁搬運(yùn)、 固定、安裝和拆除，所以工作量大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、巷道掘進(jìn)速度慢，嚴(yán)重制約了掘進(jìn)效率的提 高，較小斷面巷道甚至無(wú)法使用。
[0006] 懸臂式掘進(jìn)機(jī)具有截割、裝載、轉(zhuǎn)載煤巖、自身行走及噴霧防塵等功能。但是錨桿 鉆機(jī)和地質(zhì)鉆機(jī)都不能和掘進(jìn)機(jī)有效配合，效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、掘進(jìn)速度慢、掘進(jìn)機(jī) 的開(kāi)機(jī)率只有40%左右，不能發(fā)揮懸臂式掘進(jìn)機(jī)的快速掘進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)，需要研發(fā)懸臂式掘進(jìn) 機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)安全、高效、快速的掘進(jìn)。
[0007] 目前國(guó)內(nèi)煤礦掘進(jìn)巷道的永久支護(hù)憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，巷道頂板的巖性及巖層結(jié)構(gòu)不能 及時(shí)探明，使永久支護(hù)設(shè)計(jì)不能隨頂板情況而及時(shí)變更，有時(shí)因?yàn)橹ёo(hù)強(qiáng)度不夠而造成頂 板事故，有時(shí)支護(hù)強(qiáng)度過(guò)剩造成浪費(fèi)，降低了掘進(jìn)速度和效益。巷道的錨桿（索）支護(hù)率已 達(dá)80%左右，需要不斷地鉆孔和安裝錨桿對(duì)新暴露的圍巖進(jìn)行支護(hù)。另外在巷道掘進(jìn)過(guò)程 中，經(jīng)常會(huì)遇到瓦斯突出、頂板巖性不明、地下水、堅(jiān)硬難截割巖層、斷層等復(fù)雜地質(zhì)條件， 需要鉆探。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型的目的在于以懸臂式掘進(jìn)機(jī)為支撐平臺(tái)，將錨桿鉆機(jī)、地質(zhì)鉆機(jī)和懸 臂式掘進(jìn)機(jī)有機(jī)的結(jié)合成一體，設(shè)計(jì)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)一體化的隨掘錨鉆探鉆機(jī)，以實(shí)現(xiàn)全 方位多功能鉆孔，實(shí)現(xiàn)錨桿支護(hù)和頂板巖性探測(cè)，為實(shí)現(xiàn)安全快速高效的巷道掘進(jìn)提供裝 備手段。
[0009] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0010] 1)實(shí)現(xiàn)全方位多功能鉆孔。向頂板鉆錨桿、錨索鉆孔，同時(shí)對(duì)頂板巖性進(jìn)行探測(cè)。 向迎頭、巷道兩幫和巷道底板鉆各種鉆孔。
[0011] 2)該裝置操作方便靈活省力，操作人員在鉆孔后面安全地點(diǎn)操作方向閥的手把即 可，動(dòng)作平穩(wěn)迅速，收放自如，鉆孔定位準(zhǔn)確，鉆孔時(shí)穩(wěn)定性好，減少工人的數(shù)量，降低工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0012] 3)鉆機(jī)和掘進(jìn)機(jī)結(jié)合成一體，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的快速安裝、固定和移動(dòng)，不需要人工反復(fù) 安裝、固定和搬運(yùn)鉆機(jī)。充分利用掘進(jìn)機(jī)懸臂兩側(cè)的空間，解決鉆機(jī)占空間使巷道內(nèi)更加擁 擠的現(xiàn)狀。
[0013] 4)鉆機(jī)收起時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸小，不阻礙掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視線(xiàn)，不影響掘進(jìn)機(jī)的截割、裝載 及行走等作業(yè)。鉆機(jī)伸展行程大，可以滿(mǎn)足不同斷面和尺寸巷道的要求。
[0014] 5) -次作業(yè)循環(huán)能施工3排錨桿，同一斷面應(yīng)至少能施工3種高度的側(cè)幫錨桿，各 臺(tái)錨桿鉆機(jī)能夠同時(shí)作業(yè)，互不影響。
[0015] 6)使用掘進(jìn)機(jī)的液壓泵站，不需單獨(dú)配置泵站，所以使成本降低，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)化。
[0016] 7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，整機(jī)質(zhì)量小，便于在井下進(jìn)行安裝、拆卸、維修和保養(yǎng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)頂板巖性隨鉆探測(cè)的原理圖
[0018] 圖2是本實(shí)用新型鉆機(jī)總體結(jié)構(gòu)布置圖
[0019] 圖3是本實(shí)用新型鉆機(jī)與懸臂式掘進(jìn)機(jī)集成圖
[0020] 圖4是本實(shí)用新型鉆機(jī)向迎頭鉆炮眼和大直徑超前瓦斯排放等鉆孔的具體實(shí)施 圖
[0021] 圖5是本實(shí)用新型鉆機(jī)向頂板鉆錨桿、錨索及頂板巖性探測(cè)鉆孔的具體實(shí)施圖
[0022] 圖6是本實(shí)用新型鉆機(jī)向巷道兩幫鉆錨桿、錨索及探測(cè)鉆孔的具體實(shí)施圖
[0023] 圖7是本實(shí)用新型鉆機(jī)向巷道底板鉆孔的具體實(shí)施圖
[0024] 圖中標(biāo)記：卜鉆機(jī)機(jī)架堅(jiān)直回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；2_鉆機(jī)機(jī)架；3_鉆機(jī)鉆進(jìn)液壓馬達(dá)； 4_鉆桿；5-鉆機(jī)給進(jìn)液壓缸；6-鉆桿夾持器；7-鉆頭；8-鉆機(jī)與掘進(jìn)機(jī)懸臂鉸接軸；9-鉆 機(jī)收放主臂內(nèi)筒；10-鉆機(jī)收放主臂中筒；11-鉆機(jī)收放主臂外筒；12-鉆機(jī)收放主臂收放 液壓缸；13-支撐支腿扒爪；14-支撐支腿液壓缸；15-支撐支腿變幅液壓缸；16-連接法 蘭；17-鉆機(jī)支撐支腿回轉(zhuǎn)臺(tái)；18-鉆機(jī)支撐支腿與鉆機(jī)機(jī)架水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的連接器； 19-鉆機(jī)機(jī)架水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)輸出軸；20-鉆機(jī)機(jī)架水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)；21-鉆機(jī)收放主 臂與掘進(jìn)機(jī)懸臂夾角調(diào)節(jié)液壓缸；22-掘進(jìn)巷道幫部；23-幫部錨桿；24-掘進(jìn)巷道底板； 25-掘進(jìn)巷道迎頭；26-掘進(jìn)巷道頂板；27-頂板錨桿；28-掘進(jìn)機(jī)的截割頭；29-隨掘錨鉆 探一體化鉆機(jī)（左右各一臺(tái)）；30_掘進(jìn)機(jī)懸臂；31-掘進(jìn)機(jī)懸臂回轉(zhuǎn)油缸；32-掘進(jìn)機(jī)操作 臺(tái)；33-刮板輸送機(jī)；34-掘進(jìn)機(jī)懸臂升降液壓缸；35-掘進(jìn)機(jī)鏟板。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖1所示，當(dāng)巷道選用錨桿支護(hù)方式時(shí)，每個(gè)掘進(jìn)循環(huán)必須鉆錨桿孔，鉆孔的同 時(shí)對(duì)頂板巖性進(jìn)行探測(cè)，適應(yīng)快速掘進(jìn)和頂板巖性變化快的特點(diǎn)。將流量變送器、壓力變送 器與液壓錨桿鉆機(jī)結(jié)合在一起，測(cè)得液壓錨桿鉆機(jī)的給進(jìn)液壓缸的壓力和流量、液壓馬達(dá) 的壓力和流量等參數(shù)傳給掘進(jìn)機(jī)的電控中心。通過(guò)數(shù)據(jù)處理，即可在巷道掘進(jìn)施工時(shí)實(shí)時(shí) 分析判斷出頂板不同位置的巖性，為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)"定量"的支護(hù)設(shè)計(jì)提供切實(shí)可靠的地質(zhì) 依據(jù)，指導(dǎo)掘進(jìn)工作面的支護(hù)設(shè)計(jì)和頂板管理，確保支護(hù)能夠滿(mǎn)足安全和生產(chǎn)的需要，減少 冒頂事故發(fā)生，為煤礦職工提供一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境。
[0026] 如圖2所示，一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，具體結(jié)構(gòu)是：鉆機(jī)主 要由鋼板結(jié)構(gòu)件和液壓系統(tǒng)組成。鋼板結(jié)構(gòu)件有：收放主臂、鉆機(jī)架、堅(jiān)直回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和水平 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括：鉆孔液壓馬達(dá)、鉆機(jī)水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、鉆機(jī)垂直回轉(zhuǎn)液 壓馬達(dá)、伸縮腿液壓缸、鉆機(jī)推進(jìn)液壓缸以及液壓控制元件（操縱閥組、安全閥、液控單向 閥等）和液壓輔助元件（管接頭、膠管等）組成。各結(jié)構(gòu)件之間及結(jié)構(gòu)件與液壓元件間均 通過(guò)銷(xiāo)軸、螺栓等連接，管路連接采用U型卡快速接頭，拆裝維護(hù)方便。
[0027] 如圖3所示，鉆機(jī)不工作時(shí)，將鉆機(jī)收起到掘進(jìn)機(jī)懸臂的兩側(cè)，體積很小，不阻礙 掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視線(xiàn)，不干擾掘進(jìn)機(jī)的截割、裝載、轉(zhuǎn)載及行走等作業(yè)。
[0028] 如圖4所示，鉆機(jī)支撐支腿伸長(zhǎng)向后傾斜插入巷道底板支撐鉆機(jī)，鉆機(jī)在水平回 轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的作用下旋轉(zhuǎn)，使鉆機(jī)向巷道迎頭鉆炮眼和大直徑超前排放瓦斯等鉆孔，可以 通過(guò)掘進(jìn)機(jī)懸臂的升降和回轉(zhuǎn)調(diào)整鉆孔的上下左右的位置。由于掘進(jìn)機(jī)液壓源功率較大， 可以輸出較大的液壓扭矩，帶動(dòng)較粗管徑的鉆桿鉆進(jìn)較大直徑和較深的鉆孔。
[0029] 如圖5所示，鉆機(jī)支撐支腿向下伸長(zhǎng)插入巷道底板垂直支撐鉆機(jī)，鉆機(jī)在堅(jiān)直回 轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的作用下旋轉(zhuǎn)，使鉆機(jī)向巷道頂板鉆錨桿、錨索及巖性探測(cè)鉆孔，并可安裝錨桿 和錨索。支撐支腿可以保證鉆機(jī)穩(wěn)定工作，提高巖性探測(cè)的可靠性。
[0030] 如圖6所示，鉆機(jī)支撐支腿向下伸長(zhǎng)插入巷道底板傾斜支撐鉆機(jī)，鉆機(jī)機(jī)架在水 平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的作用下旋轉(zhuǎn)，使鉆機(jī)向巷道兩幫鉆錨桿（錨索）眼和安裝錨桿（錨索）。
[0031] 如圖7所示，將鉆機(jī)收放支腿前的連接套筒的法蘭盤(pán)螺栓拆下，人工將鉆機(jī)支撐 支腿液壓缸連同鉆機(jī)在堅(jiān)直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)180°向巷道底板鉆孔，鉆機(jī)支撐支腿向上伸長(zhǎng)插入 巷道頂板垂直支撐鉆機(jī)。這樣設(shè)計(jì)目的是減少一個(gè)擺動(dòng)液壓馬達(dá)和相應(yīng)的油管和液壓閥， 因?yàn)殂@機(jī)向底板鉆眼的情況很少。
【權(quán)利要求】
1. 一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，包括（1)鉆機(jī)機(jī)架堅(jiān)直回轉(zhuǎn)液壓馬 達(dá)、（2)鉆機(jī)機(jī)架、（3)鉆機(jī)鉆進(jìn)液壓馬達(dá)、（4)鉆桿、（5)鉆機(jī)給進(jìn)液壓缸、（6)鉆桿夾持器、 ⑵鉆頭、（8)鉆機(jī)與掘進(jìn)機(jī)懸臂鉸接軸、（9)鉆機(jī)收放主臂內(nèi)筒、（10)鉆機(jī)收放主臂中筒、 (11)鉆機(jī)收放主臂外筒、（12)鉆機(jī)收放主臂收放液壓缸、（13)支撐支腿扒爪、（14)鉆機(jī)支 撐支腿液壓缸、（15)鉆機(jī)支撐支腿變幅液壓缸、（16)連接法蘭、（17)鉆機(jī)支撐支腿回轉(zhuǎn)臺(tái)、 (18)鉆機(jī)支撐支腿與鉆機(jī)機(jī)架水平旋轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)的連接器、（19)鉆機(jī)機(jī)架水平回轉(zhuǎn)液壓 馬達(dá)輸出軸、（20)鉆機(jī)機(jī)架水平回轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)、（21)鉆機(jī)收放主臂與掘進(jìn)機(jī)懸臂夾角調(diào)節(jié) 液壓缸。 其特征在于：實(shí)現(xiàn)全方位多功能鉆孔，向頂板鉆錨桿、錨索鉆孔，同時(shí)對(duì)頂板巖性進(jìn)行 探測(cè)，向迎頭、巷道兩幫和巷道底板鉆各種鉆孔。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，其特征在于： 該裝置操作方便靈活省力，操作人員在鉆孔后方安全地點(diǎn)操作方向閥的手把即可，動(dòng)作平 穩(wěn)迅速，收放自如，鉆孔定位準(zhǔn)確，鉆孔時(shí)穩(wěn)定性好，減少工人的數(shù)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，其特征在于： 鉆機(jī)和掘進(jìn)機(jī)結(jié)合成一體，實(shí)現(xiàn)鉆機(jī)的快速安裝、固定和移動(dòng)，不需要人工反復(fù)安裝、固定 和搬運(yùn)鉆機(jī)，充分利用掘進(jìn)機(jī)懸臂兩側(cè)的空間，解決鉆機(jī)占空間使巷道內(nèi)更加擁擠的現(xiàn)狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，其特征在于： 鉆機(jī)收起時(shí)結(jié)構(gòu)尺寸小，不阻礙掘進(jìn)機(jī)司機(jī)的視線(xiàn)，不與其他部件產(chǎn)生干涉，不影響掘進(jìn)機(jī) 的截割、裝載及行走作業(yè)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，其特征在于： 鉆機(jī)伸展行程大，可以滿(mǎn)足不同斷面和尺寸巷道的要求，2臺(tái)錨桿鉆機(jī)能夠同時(shí)作業(yè)，互不 影響。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種懸臂式掘進(jìn)機(jī)機(jī)載隨掘錨鉆探一體化鉆機(jī)，其特征在于： 使用掘進(jìn)機(jī)的液壓泵站，不需單獨(dú)配置泵站，所以使成本降低，液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)化，而且節(jié)省了 空間。
【文檔編號(hào)】E21C25/66GK203891877SQ201420306394
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】陳加勝, 張友能, 魏東, 高明中, 鄧海順 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)