一种煤矿巷道掘进用机载式锚护装置

技术领域

本发明属于薄煤层巷道掘进锚护的技术领域，具体公开了一种煤矿巷道掘进用机载式锚护装置。

背景技术

当前国家提倡能源可持续发展的时代背景下，薄煤层高效开采问题日益受到重视。但由于薄煤层工作面空间狭窄及环境恶劣的影响，机械化和自动化开采程度低，开采成本相对较高，井下巷道工作面掘进作业和锚护作业二者接续矛盾日益凸显，需花费大量人力物力进行锚护作业，已严重影响掘进效率。薄煤层的安全、智能、高效锚护作业已成为制约矿井高效集约化发展的重要组成部分。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种煤矿巷道掘进用机载式锚护装置，可方便搭载于履带行走机构或轮式行走机构，有效解决快速掘进系统中锚护作业不及时的问题，不仅可以缩短辅助作业时间，降低工人劳动强度，减少作业人员数量，同时可以提高作业环境安全性，助力煤矿井下巷道实现安全、智能、快速掘进，为行业发展贡献重要力量。

为了实现上述目的，提出的一种煤矿巷道掘进用机载式锚护装置，包括机载底座、前锚护部、动力部、后锚护部；

所述前锚护部、动力部、后锚护部均安装在所述机载底座的上方，所述动力部为所述煤矿巷道掘进用机载式锚护装置整体工作提供动力，通过所述机载底座可方便快速搭载于履带行走机构或轮式行走机构；

所述前锚护部包括支撑座、滑移平台、左右推移油缸、钻架安装座、前后摆动油缸、前智能操作箱、抬升机构、前钻臂钻机，所述支撑座安装在所述机载底座的上方，所述支撑座上部设置有所述滑移平台，所述抬升机构安装在所述滑移平台的左右及中间位置；所述钻架安装座与所述抬升机构导向柱及油缸链传动组件连接；左、中、右3台所述前钻臂钻机分别通过所述前后摆动油缸竖直布置在左、中、右3台所述钻架安装座，所述前智能操作箱分别安装于左、中、右所述前钻臂钻机架体；

所述滑移平台包括支撑主梁、上滑移套筒、下滑移套筒和耐磨润滑集成块，所述支撑主梁安装在所述支撑座的上方，且分为上向右滑移的筒区间，下向左滑移筒区间，所述上滑移套筒、下滑移套筒分别安装在所述滑移平台内，分别通过所述左右推移油缸驱动实现左右滑移，所述耐磨润滑集成块安装在所述支撑主梁滑移筒侧面，所述耐磨润滑集成块包括调整垫片、压块、过渡接头、耐磨块，所述调整垫片上部设置有所述压块，所述压块和所述调整垫片内部设置有所述过渡接头和所述耐磨块，将润滑油经所述过渡接头注入所述耐磨块底面，润滑油液在十字油槽的作用下快速充满并均布于摩擦间隙，使滑移摩擦处于混合摩擦状态，保证滑移套筒运行的平稳顺畅；

所述钻架安装座分为左、中、右3个部分，分别包括钻架安装架体、左右摆动油缸、回转支撑、回转支撑架，两个所述左右摆动油缸两端分别连接在所述钻架安装架体的一侧和所述回转支撑的两端，通过驱动所述左右摆动油缸使所述回转支撑发生回转运动，从而带动所述回转支撑架进行回转运动产生左右摆动的效果，所述钻架安装架体根据所述钻架安装座左、中、右3个部分的不同，分别为左安装架体、中间安装架体、右安装架体；

所述抬升机构包括抬升油缸、滑移导向座，通过驱动所述抬升油缸使所述滑移导向座在所述传动链条的作用下移动；

两根所述前后摆动油缸分别位于前钻架的两侧，两端分别与所述回转支撑架和前钻架连接耳铰接，用于驱动前钻架前后摆动；

所述后锚护部包括后钻架支撑架体、后智能操作箱、上下摆动油缸、后钻臂钻机，两根所述上下摆动油缸分别位于后钻架的两侧，两端分别与所述后钻架支撑架体和后钻架连接耳铰接，用于驱动后钻架上下摆动，进而使所述后钻臂钻机上下摆动，所述后智能操作箱安装于所述后钻臂钻机架体。

进一步的，本发明采用模块化设计结构紧凑，所述前锚护部3台所述前钻臂钻机呈左、中、右竖直均布布置，所述后锚护部2台所述后钻臂钻机呈左、右水平布置；前后5台钻臂钻机可实现独立动作，所述前锚护部左、右所述前钻臂钻机通过所述左右推移油缸驱动实现左右滑移，通过所述抬升油缸驱动实现上下滑移、通过所述左右摆动油缸和所述前后摆动油缸摆动驱动实现左右摆动及前后摆动；所述前锚护部中间所述前钻臂钻机通过所述抬升油缸驱动实现上下滑移、通过所述左右摆动油缸和所述前后摆动油缸摆动驱动实现左右摆动及前后摆动；所述后锚护部左、右所述后钻臂钻机通过所述上下摆动油缸驱动实现上下摆动。

进一步的，所述左安装架体安装在所述下滑移套筒一端的所述抬升机构的所述滑移导向座上，所述回转支撑活动安装在所述左安装架体上，所述回转支撑架设置在所述回转支撑上，所述左右摆动油缸与所述左安装架体耳板和所述回转支撑耳板分别铰接，随所述下滑移套筒实现左右滑移，通过驱动所述左右摆动油缸使所述回转支撑架实现左右摆动，所述左安装架体回转中心的不规则孔与所述回转支撑架回转轴端部不规则块形成左右摆动限位机构，实现摆动范围调整。

进一步的，所述中间安装架体安装在所述支撑主梁的所述抬升机构的所述滑移导向座上，所述回转支撑活动安装在所述中间安装架体上，所述回转支撑架设置在所述回转支撑上，所述左右摆动油缸与所述中间安装架体耳板和所述回转支撑耳板分别铰接，通过驱动所述左右摆动油缸使所述回转支撑架实现左右摆动，所述中间安装架体回转中心的不规则孔与所述回转支撑架回转轴端部不规则块形成左右摆动限位机构，实现摆动范围调整。

进一步的，所述右安装架体安装在所述上滑移套筒一端的所述抬升机构的所述滑移导向座上，所述回转支撑活动安装在所述右安装架体上，所述回转支撑架设置在所述回转支撑上，所述左右摆动油缸与所述右安装架体耳板和所述回转支撑耳板分别铰接，随所述下滑移套筒实现左右滑移，通过驱动所述左右摆动油缸使所述回转支撑架实现左右摆动，所述右安装架体回转中心的不规则孔与所述回转支撑架回转轴端部不规则块形成左右摆动限位机构，实现摆动范围调整。

进一步的，所述抬升机构还包括抬升机构安装架体、传动链条、连接块、改向轮、导向柱，2个所述抬升机构安装架体分别安装于所述上滑移套筒和所述下滑移套筒上，实现随滑移套筒左右滑移；1个所述抬升机构安装于所述支撑主梁固定且不能移动；所述滑移导向座导向孔内嵌ZCuSn10Pb1耐磨铜套，安装前经侧面黄油嘴注入润滑油，所述抬升机构安装架体上设置的所述导向柱采用304不锈钢材质，并穿过所述滑移导向座导向孔，所述传动链条一端固定，经下部和上部所述改向轮后与所述滑移导向座通过所述连接块连接，上部所述改向轮活动设置在所述抬升油缸一侧，所述传动链条长度需提前试装保持合适。

进一步的，所述后锚护部的所述后钻架支撑架体采用悬臂式机构设计，不仅保证后钻架安装及摆动空间，而且为所述动力部预留了空间，在所述后钻架支撑架体左、右支撑臂端部分别通过与所述上下摆动油缸铰接安装所述后钻臂钻机，通过驱动所述上下摆动油缸实现左、右所述后钻臂钻机上下摆动。

进一步的，通过所述前智能操作箱控制所述左右推移油缸、左右摆动油缸、抬升油缸和所述前后摆动油缸，通过所述后智能操作箱控制所述上下摆动油缸，所述前智能操作箱和所述后智能操作箱表面布置有操作手柄及液晶显示屏，内嵌智能化控制单元，具备锚钻动作记忆、AI影响感知、精准移架控制及一键锚钻智能化作业功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

有效解决了薄煤层快速掘进系统中锚护作业不及时的问题，实现缩短辅助作业时间的同时，降低工人劳动强度，减少作业人员数量，同时可以提高作业环境安全性，助力煤矿井下巷道实现安全、智能、快速掘进。

若在同一煤巷锚护位置固定，则可操作智能操作箱启动锚钻动作记忆功能，实现前后5台钻臂钻机精准移架同时作业，实现巷道全断面快速锚护作业，大大降低了工人劳动强度，减少生产人员数量，达到真正的减人增效，提高作业环境安全性，促进巷道快速掘进。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明前锚护部结构示意图；

图3为本发明前锚护部滑移平台结构示意图；

图4(a)为本发明前锚护部支撑主梁耐磨润滑集成块结构示意图；图4(b)为本发明前锚护部支撑主梁耐磨润滑集成块正视结构示意图；

图5(a)为本发明前锚护部左钻架安装座结构示意图；图5(b)为本发明前锚护部左钻架安装座另一个角度的结构示意图；

图6(a)为本发明前锚护部中钻架安装座结构示意图；图6(b)为本发明前锚护部中钻架安装座另一个角度的结构示意图；

图7(a)为本发明前锚护部右钻架安装座结构示意图；图7(b)为本发明前锚护部右钻架安装座另一个角度的结构示意图；

图8(a)为本发明前锚护部抬升机构正视结构示意图；图8(b)为本发明前锚护部抬升机构左视结构示意图；

图9为本发明后锚护部结构示意图。

图1中：1-机载底座；2-前锚护部；3-动力部；4-后锚护部。

图2中：201-支撑座；202-滑移平台；203-左右推移油缸；204-钻架安装座；205-前后摆动油缸；206-前智能操作箱；207-抬升机构；208-前钻臂钻机。

图3中：2021-下滑移套筒；2022-耐磨润滑集成块；2023-上滑移套筒；2024-支撑主梁。

图4中：20221-调整垫片；20222-压块；20223-过渡接头；20224-耐磨块。

图5中：20411-左安装架体；2042-左右摆动油缸；2043-回转支撑；2044-回转支撑架。

图6中：20412-中间安装架体；2042-左右摆动油缸；2043-回转支撑；2044-回转支撑架。

图7中：20413-右安装架体；2042-左右摆动油缸；2043-回转支撑；2044-回转支撑架。

图8中：2071-抬升机构安装架体；2072-传动链条；2073-连接块；2074-抬升油缸；2075-改向轮；2076-导向柱；2077-滑移导向座。

图9中：401-后钻架支撑架体；402-后智能操作箱；403-上下摆动油缸；404-后钻臂钻机。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

如图1至图9所示，本实施例提供一种煤矿巷道掘进用机载式锚护装置，包括机载底座1、前锚护部2、动力部3、后锚护部4。可通过机载底座1方便快速搭载于履带行走机构或轮式行走机构。前锚护部2执行机构3台前钻臂钻机208呈左、中、右机且竖直布置，主要负责煤巷顶部锚护；后锚护部4执行机构2台后钻臂钻机404呈左、右且水平布置，主要负责煤巷两侧帮部锚护，在掘进过程中前后5台钻臂钻机同时动作可提高煤巷掘进效率，实现快速掘进。

如图2所示前锚护部2布置于机载底座1前端，包括支撑座201、滑移平台202、左右推移油缸203、钻架安装座204、前后摆动油缸205、前智能操作箱206、抬升机构207、前钻臂钻机208。支撑座201将滑移平台202抬升一定高度水平布置，为各钻架钻臂钻机动作保证充足空间。抬升机构207分别紧固于滑移平台202左右两侧端部和中间。钻架安装座204(左、中、右)分别紧固于抬升机构207的滑移导向座2077，前钻臂钻机208(左、中、右)与前后摆动油缸205铰接并安装于钻架安装座204(左、中、右)。前智能操作箱206(左、中、右)分别安装于前钻臂钻机208(左、中、右)架体。通过控制前智能操作箱206驱动左右推移油缸203使左、右钻臂钻机实现自由水平伸缩，左右伸展范围可根据具体实施的煤巷条件进行设定。通过控制前智能操作箱206(左、中、右)驱动前后摆动油缸205(左、中、右)使前钻臂钻机206(左、中、右)实现以一定角度前后摆动，前后角度可根据具体实施的煤巷条件进行设定。

如图3所示滑移平台202包括下滑移套筒2021、耐磨润滑集成块2022、上滑移套筒2023、支撑主梁2024。该组件均采用高强度耐磨钢材质加工，下滑移套筒2021、上滑移套筒2023滑移表面涂抹润滑油介质，实现二者相对滑移时形成并处于混合摩擦的状态，保证滑移的平稳顺畅。

如图4所示耐磨润滑集成块2022共分为8组，包括调整垫片20221、压块20222、过渡接头20223、耐磨块20224。分别布置安装于支撑主梁2024侧面，通过增减调整垫片数量改变耐磨块20224与下滑移套筒2021、上滑移套筒2023的摩擦间隙。耐磨块20224底面设计有十字油槽，润滑油经过渡接头20223注入后通过十字油槽快速扩散均布于接触表面，实现二者相对滑移时形成并处于混合摩擦的状态，保证滑移的平稳顺畅。

如图5所示左钻架安装座204包括左安装架体20411、左右摆动油缸2042、回转支撑2043、回转支撑架2044。回转支撑2043和回转支撑架2044依次安装于左安装架体20411，左安装架体20411、回转支撑架2044分别与左右摆动油缸2042进行铰接，通过驱动左右摆动油缸2042使回转支撑架2044以一定角度实现左右摆动，前后角度可根据具体实施的煤巷条件进行设定。左安装架体20411背面根据结构形状设计焊接有多种增强筋板以提高整体强度防止变形。

如图6所示中钻架安装座204包括中间安装架体20412、左右摆动油缸2042、回转支撑2043、回转支撑架2044。回转支撑2043和回转支撑架2044依次安装于中间安装架体20412，中间安装架体20412、回转支撑架2044分别与左右摆动油缸2042进行铰接，通过驱动左右摆动油缸2042使回转支撑架2044以一定角度实现左右摆动，前后角度可根据具体实施的煤巷条件进行设定。中间安装架体20412背面根据结构形状设计焊接有多种增强筋板以提高整体强度防止变形。

如图7所示右钻架安装座204包括右安装架体20413、左右摆动油缸2042、回转支撑2043、回转支撑架2044。回转支撑2043和回转支撑架2044依次安装于右安装架体20413，右安装架体20413、回转支撑架2044分别与左右摆动油缸2042进行铰接，通过驱动左右摆动油缸2042使回转支撑架2044以一定角度实现左右摆动，前后角度可根据具体实施的煤巷条件进行设定。右安装架体20413背面根据结构形状设计焊接有多种增强筋板以提高整体强度防止变形。

如图8所示抬升机构207包括抬升机构安装架体2071、传动链条2072、连接块2073、抬升油缸2074、改向轮2075、导向柱2076、滑移导向座2077。两条传动链条2072分别绕过上下改向轮2075与滑移导向座2077通过连接块2073连接，形成油缸链传动组件。通过驱动抬升油缸2074，使滑移导向座2077沿导向柱2076上下滑移，导向柱2076采用304不锈钢材质加工并涂抹润滑油介质，保证滑移平稳顺畅，滑移范围可根据具体实施的煤巷条件进行设定。滑移导向座2077导向孔内嵌ZCuSn10Pb1耐磨铜套，安装前经侧面黄油嘴注入润滑油。

如图9所示后锚护部4布置于机载底座1后端，包括后钻架支撑架体401、后智能操作箱402、上下摆动油缸403、后钻臂钻机404。后钻架支撑架体401采用悬臂式结构设计，保证钻架布置的同时为动力部节省安装空间，达到缩小该装置体积的目的。后钻架钻臂钻机404通过与上下摆动油缸403铰接后钻架支撑架体401左右端头。通过后控制智能操作箱402驱动上下摆动油缸403使后钻臂钻机404上下摆动，摆动范围可根据具体实施的煤巷条件进行设定。

另外，所述前智能操作箱206和所述后智能操作箱402表面布置有操作手柄及液晶显示屏，内嵌智能化控制单元，具备锚钻动作记忆、AI影响感知、精准移架控制及一键锚钻智能化作业功能。

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。