巷道無人掘錨一體的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種巷道無人掘錨一體機，包括：掘進系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、掘進一體機水系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)。其中掘進系統(tǒng)中的鏟板部與輸送系統(tǒng)前端的銜接處的撥料滾軸可預防在鏟板和刮板輸送機前端發(fā)生卡料。新型結構的臨時支護系統(tǒng)支護均勻并可相對掘錨一體機移動，使采掘與支護、錨固實現(xiàn)無延遲同步，同時可適應圓形、直立橢圓形、近似橢圓形或矩形等各種巷道斷面，以適合對各種地壓大小和方向的巷道進行掘進支護作業(yè)。該掘錨一體機的傳感系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)可有效采集并處理巷道的光、距離、濕度、氣體等信息，并由電氣控制系統(tǒng)進行自動或遠程人工分析，使其工作過程實現(xiàn)無人看守操作，大大提高作業(yè)安全系數(shù)。
【專利說明】巷道無人掘錨一體機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地下巷道掘錨施工的綜合機械設備，特別是一種巷道無人掘錨一體機。
【背景技術】
[0002]目前在煤礦或隧道等其他類型的巷道掘進中，進行施工的設備包括有:各種類型的掘進機、錨桿鉆車、連采機等。在根據(jù)這些設備各自的功能來制定的多種工作方案中，雖然對各種設備的特點進行了揚長避短，在一定程度上提高了工作效率，但無論是利用掘進機和錨桿機配合的傳統(tǒng)的單巷道掘進方式還是采用連采機和錨桿鉆車組合工作的雙巷道掘進方式，在工作效率和操作簡潔程度上都不如采用掘錨一體機的單巷道掘進的方式。而目前國內外主流的掘錨一體機都存在著一些問題，比如其在工作中錨固作業(yè)對采掘作業(yè)的跟進還不夠及時、臨時支護不夠超前、不夠靈活，錨固時間是掘進時間的2?2.5倍，較無人作業(yè)，安全系數(shù)不高。綜合看來，提高掘錨一體機中掘進與支護作業(yè)的同步程度是提高掘進效率的重要途徑，而實現(xiàn)無人作業(yè)是提高安全系數(shù)的最終方法。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種巷道無人掘錨一體機。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:
一種巷道無人掘錨一體機，包括:掘進系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、掘進一體機水系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。所述的掘進系統(tǒng)位于巷道無人掘錨一體機的前端，包括掘錨一體機的截割部、鏟板部、本體部、行走部和后支撐部，行走部安裝在本體部的下方，后支撐部安裝在本體部后端的下方，截割部和鏟板部分別安裝在本體部的最前端，鏟板部位于截割部的下方并與輸送系統(tǒng)前段銜接，該系統(tǒng)為掘錨一體機進行支撐并驅動其向前采掘。所述掘錨一體機的輸送系統(tǒng)為傾斜貫穿整個掘錨一體機本體部內部的刮板輸送機。所述的臨時支護系統(tǒng)位于整個本體部的上方，其支護面積覆蓋整個掘錨一體機的俯視面。在支護系統(tǒng)下方，設有兩組錨桿機械臂，一組錨桿機械臂分別設置在掘錨一體機本體部的前后兩端，另一組錨桿機械臂設置在掘錨一體機本體部的左右兩排，所有錨桿機械臂可以水平移動并組成錨固系統(tǒng)。所述的掘錨一體機水系統(tǒng)位于掘錨一體機掘進系統(tǒng)中的截割部以及輸送系統(tǒng)的前端。所述的傳感系統(tǒng)包括位于掘錨一體機前方及四周的視頻采集系統(tǒng)和四周的各種傳感器。所述的電氣控制系統(tǒng)位于掘錨一體機掘進系統(tǒng)本體部的內部。
[0005]所述的截割部，包括截割頭和截割頭后面的工作臂，所述的工作臂包括水平擺臂和上下擺臂，水平擺臂通過水平回轉臺安裝在上下擺臂的前方，上下擺臂與本體部之間連接安裝有調節(jié)油缸，水平擺臂由水平回轉臺驅使，上下擺臂由調節(jié)油缸驅使。所述的鏟板部在與輸送系統(tǒng)(刮板輸送機)前端的銜接處設有一個撥料滾軸，該撥料滾軸包括一個可隨收料鏟上三齒星輪轉動的滾軸和均勻旋轉式設在滾軸上的八根撥料齒，在收料時，該撥料滾軸可滾動撥料。
[0006]所述的輸送系統(tǒng)是通過刮板輸送鏈在溜槽中實現(xiàn)物料的運輸。
[0007]所述的臨時支護系統(tǒng)包括兩部超前支護架與一組主支護架，所述的超前支護架包括安裝在本體部上的底柱千斤頂和底調油缸，超前支撐梁中部與底柱千斤頂上端鉸接，超前支撐梁的后端與底調油缸的上端鉸接，超前支撐梁的后端同時又與支撐千斤頂鉸接，支護板則裝在超前支撐梁的前上端與支撐千斤頂上，超前支護的距離及超前支護架的高低由底柱千斤頂與支撐千斤頂配合調節(jié)，超前支護架在掘錨一體機本體部前方左右各設一部。所述的主支護架均包括安裝在本體部上面的基座上的底調座，安裝在底調座上的底柱千斤頂，安裝在底柱千斤頂上端的支撐梁，支撐梁上端安裝有頂向支護板，支撐梁下端安裝有側向支護板，底調座可以相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)在本體部上設置的導軌上進行水平移動，以達到在掘進的同時，不間斷、連續(xù)性的支護效果。所述的臨時支護系統(tǒng)的支護面可覆蓋整個掘錨一體機。所述的錨固系統(tǒng)包括兩組錨桿機械臂，機械臂可以進行轉動并伸縮以對巷道進行全面的錨桿作業(yè)。所述的錨桿機械臂安裝在各自的底調座上，底調座可以在本體部上設置的導軌上水平滑動，可相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)和臨時支護系統(tǒng)進行水平滑動。
[0008]所述的掘錨一體機水系統(tǒng)，分內、外噴霧水路兩部分，內噴霧水路位于截割部內部，外噴霧水路分兩路，一路位于截割部截割頭后面的水平擺臂上，另一路位于輸送系統(tǒng)前端。
[0009]所述的傳感系統(tǒng)由無人作業(yè)所需的相應的各種傳感器構成，包括視頻采集系統(tǒng)、測距傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器等，所述的視頻采集系統(tǒng)中分布于截割部工作臂兩側的攝像頭正對截割頭工作區(qū)域，分布于掘錨一體機本體部四周的攝像頭正對支護與錨固作業(yè)區(qū)域，實時采集作業(yè)信息。所述的測距傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器位于截割部工作臂兩側。
[0010]所述的電氣控制系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，動力系統(tǒng)為行走部、照明系統(tǒng)、截割電動機、油泵電動機提供動力，控制系統(tǒng)與傳感系統(tǒng)及動力系統(tǒng)相關聯(lián)，并由控制系統(tǒng)的單片機與微電腦處理器對來自傳感系統(tǒng)的所有信息進行接收、處理、智能或遠程分析，然后作出相應命令反饋到動力系統(tǒng)，進而驅動各系統(tǒng)進行配合作業(yè)。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果:
本發(fā)明巷道無人掘錨一體機使用新型結構的截割部進行作業(yè)，即其工作臂的水平擺臂位于上下擺臂的前方，截割更靈活，作業(yè)范圍的可調性增加，且避免了與超前支護架在作業(yè)空間上出現(xiàn)抵觸。
[0012]該掘錨一體機的鏟板部在靠近輸送系統(tǒng)前端處所設的撥料滾軸由可隨收料鏟上三齒星輪轉動的滾軸和均勻旋轉式設在滾軸上的八根撥料齒組成，在收料時，該撥料滾軸滾動撥料，可預防在鏟板和刮板輸送機前端發(fā)生卡料，解決了相應的制約進尺的難題。
[0013]該巷道無人掘錨一體機使用新型結構的臨時支護系統(tǒng)，其中的超前支護架與主支護架支護均勻，并可相對掘錨一體機移動，使采掘與支護、錨固實現(xiàn)無延遲同步，并使掘錨一體機對巷道的支護穩(wěn)定連續(xù)，不會出現(xiàn)支護真空期。其中超前支護架與主支護架的結構設計都最大程度上利用了上圍巖與側圍巖的地壓，即利用巷道的頂壓和側壓將外力支護轉化為巷道的內力支護，有效地對巷道圍巖進行了臨時支護，同時該支護架結構可適應圓形、直立橢圓形、近似橢圓形或矩形等各種巷道斷面，以適合對各種地壓大小和方向的巷道進行掘進支護作業(yè)。
[0014]該掘錨一體機的傳感系統(tǒng)可有效采集巷道的光、距離、濕度、氣體等物理及化學信息，可以傳遞到電氣控制系統(tǒng)進行自動或遠程人工分析，進而作出并執(zhí)行作業(yè)命令，其工作過程可實現(xiàn)無人看守操作，大大提高了作業(yè)安全系數(shù)。
[0015]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為該巷道無人掘錨一體機立體結構示意圖；
圖2為該巷道無人掘錨一體機掘進系統(tǒng)的截割部與鏟板部立體結構示意圖；
圖3為該巷道無人掘錨一體機側視圖；
圖4為該巷道無人掘錨一體機支護系統(tǒng)立體結構示意圖；
圖5為該巷道無人掘錨一體機支護系統(tǒng)與錨固系統(tǒng)工作位置關系立體結構示意圖；圖中:1.掘進系統(tǒng)；2.輸送系統(tǒng)；3.臨時支護系統(tǒng)；4.錨固系統(tǒng)；5.掘進一體機水系統(tǒng)；6.傳感系統(tǒng)；7.電氣控制系統(tǒng)；8.截割部；9.鏟板部；10.本體部；11.行走部；12.后支撐部；13.截割頭；14.截割頭后面的工作臂；15.水平擺臂；16.上下擺臂；17.水平回轉臺；18.調節(jié)油缸；19.撥料滾軸；20.滾軸；21.撥料齒；22.超前支護架；23主支護架；24支護板；25支撐梁，25-1超前支撐梁，25-2主支撐梁；26支撐千斤頂；27底柱千斤頂；28底調油缸；29底調座；30.錨桿機械臂。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]實施例1:
參見圖1?圖5，圖中一種巷道無人掘錨一體機，包括:掘進系統(tǒng)1、輸送系統(tǒng)2、臨時支護系統(tǒng)3、錨固系統(tǒng)4、掘進一體機水系統(tǒng)5、傳感系統(tǒng)6、電氣控制系統(tǒng)7。
[0019]所述的掘進系統(tǒng)I包括巷道無人掘錨一體機的截割部8、鏟板部9、本體部10、行走部11、后支撐部12 (參見圖1)，該系統(tǒng)為掘錨一體機進行支撐并驅動其向前采掘。所述的行走部11安裝在本體部10的下方，后支撐部12安裝在本體部10后端的下方，截割部8與鏟板部9安裝在本體部10的前端。其中截割部8 (參見圖2)位于掘錨一體機的最前端，而鏟板部9位于截割部8的下方并與輸送系統(tǒng)2前段銜接。
[0020]所述的截割部8 (參見圖2)，包括截割頭13和截割頭后面的工作臂14，所述的工作臂14包括水平擺臂15和上下擺臂16，水平擺臂通過水平回轉臺17安裝在上下擺臂的前方，上下擺臂與本體部之間連接安裝有調節(jié)油缸18。水平擺臂由水平回轉臺17驅使，上下擺臂由調節(jié)油缸18驅使。
[0021 ] 所述的鏟板部9在與輸送系統(tǒng)2前端的銜接處設有一個撥料滾軸19，該撥料滾軸19包括一個可隨收料鏟上三齒星輪轉動的滾軸20和均勻旋轉式設在滾軸上的八根撥料齒21，在收料時，該撥料滾軸19可滾動撥料。
[0022]所述的臨時支護系統(tǒng)3 (參見圖4)安裝于整個掘錨一體機的本體部10的上方，其支護面積覆蓋整個掘錨一體機的俯視面。該臨時支護系統(tǒng)包括:超前支護架22 ;主支護架
23;支護板24 ;超前支撐梁25-1，主支撐梁25-2 ;支撐千斤頂26 ;底柱千斤頂27 ;底調油缸28 ;底調座29。在所述的超前支護架22中:底柱千斤頂27和底調油缸28安裝在本體部10上，超前支撐梁25-1中部與底柱千斤頂27上端鉸接，超前支撐梁25-1的后端與底調油缸28的上端鉸接，超前支撐梁25-1的后端又與支撐千斤頂26鉸接，支護板24則裝在超前支撐梁25-1的前上端與支撐千斤頂26上的上端，超前支護的距離及超前支護架22的高低由底柱千斤頂27與支撐千斤頂26配合調節(jié)，超前支護架22在掘錨一體機本體部前方左右各設一部；在所述的主支護架23中:底調座29安裝在本體部10上，能夠相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)在本體部上設置的導軌上進行水平移動，底柱千斤頂27安裝在底調座29上，主支撐梁25-2中部安裝在底柱千斤頂上，主支撐梁25-2上端及下端分別安裝有支護板
24(頂向及側向)。
[0023]所述的錨固系統(tǒng)4包括兩組錨桿機械臂30 (參見圖3和圖5)，該機械臂30可以進行轉動并伸縮以對巷道進行全面的錨桿作業(yè)。其中一組錨桿機械臂設置在掘錨一體機本體部的前后兩端(參見圖3)，另一組錨桿機械臂設置在掘錨一體機本體部的左右兩排(參見圖
5)，所述的錨桿機械臂位于各自的底調座29上，可以在本體部10的軌道上水平滑動，可相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)I和臨時支護系統(tǒng)3進行水平滑動。
[0024]所述的掘錨一體機水系統(tǒng)5位于掘錨一體機截割部8以及輸送系統(tǒng)2的前端。
[0025]所述的傳感系統(tǒng)6包括位于掘錨一體機前方及四周的視頻采集系統(tǒng)和四周的各種傳感器。
[0026]所述的電氣控制系統(tǒng)7位于掘錨一體機掘進系統(tǒng)本體部10的內部。
[0027]該設備的工作過程:
掘錨一體機的截割部對前方煤或巖石進行截割，同時超前支護架在截割頭截割完畢并離開巷道上邊際后，及時跟進支護，截割下來的煤或巖石被鏟板部收集并由鏟板部的三齒星輪和撥料滾軸轉運到輸送系統(tǒng)。
[0028]臨時支護系統(tǒng)隨著掘進系統(tǒng)的掘進而移動調整并進行連續(xù)不間斷的支護，錨固系統(tǒng)與此同時進行對巷道進行錨桿支護。期間，傳感系統(tǒng)、水系統(tǒng)由電氣控制系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)巷道無人掘錨一體機邊掘進邊支護邊錨固的作業(yè)效果。
【權利要求】
1.一種巷道無人掘錨一體機，包括:掘進系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、臨時支護系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、掘進一體機水系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，其特征是:所述的掘進系統(tǒng)位于巷道無人掘錨一體機的前端，包括巷道無人掘錨一體機的截割部、鏟板部、本體部、行走部和后支撐部，行走部安裝在本體部的下方，后支撐部安裝在本體部后端的下方，截割部和鏟板部分別安裝在本體部的最前端，鏟板部位于截割部的下方并與輸送系統(tǒng)前段銜接；所述的臨時支護系統(tǒng)位于整個掘錨一體機掘進系統(tǒng)中的本體部的上方，支護面積覆蓋整個掘錨一體機的俯視面；在支護系統(tǒng)下方，設有兩組錨桿機械臂，一組錨桿機械臂分別設置在本體部的前后兩端，另一組錨桿機械臂設置在本體部的左右兩排，所有錨桿機械臂能夠水平移動并組成所述的錨固系統(tǒng)；所述的掘錨一體機水系統(tǒng)位于掘錨一體機掘進系統(tǒng)中的截割部以及輸送系統(tǒng)的前端；所述的傳感系統(tǒng)包括位于掘錨一體機前方及四周的視頻采集系統(tǒng)和四周的各種傳感器；所述的電氣控制系統(tǒng)位于掘錨一體機掘進系統(tǒng)本體部的內部。
2.根據(jù)權利要求1所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的掘進系統(tǒng)的截割部，包括截割頭和截割頭后面的工作臂，所述的工作臂包括水平擺臂和上下擺臂，水平擺臂通過水平回轉臺安裝在上下擺臂的前方，上下擺臂與本體部之間連接安裝有調節(jié)油缸，水平擺臂由水平回轉臺驅使，上下擺臂由調節(jié)油缸驅使。
3.根據(jù)權利要求2所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的鏟板部在與輸送系統(tǒng)前端的銜接處設有一個撥料滾軸，該撥料滾軸包括一個可隨收料鏟上三齒星輪轉動的滾軸和均勻旋轉式設在滾軸上的八根撥料齒，在收料時，該撥料滾軸可滾動撥料。
4.根據(jù)權利要求1所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的臨時支護系統(tǒng)包括兩部超前支護架與一組主支護架，所述的超前支護架包括安裝在本體部上的底柱千斤頂和底調油缸，超前支撐梁中部與底柱千斤頂上端鉸接，超前支撐梁的后端與底調油缸的上端鉸接，超前支撐梁的后端同時又與支撐千斤頂鉸接，支護板則鉸接在超前支撐梁的前上端與支撐千斤頂上，超前支護的距離及超前支護架的高低由底柱千斤頂與支撐千斤頂配合調節(jié)，超前支護架在掘錨一體機本體部前方左右各設一部；所述的主支護架均包括安裝在本體部上面的基座上的底調座，安裝在底調座上的底柱千斤頂，安裝在底柱千斤頂上端的支撐梁，支撐梁上端安裝有頂向支護板，支撐梁下端安裝有側向支護板，底調座能夠相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)在本體部上設置的導軌上進行水平移動，所述的臨時支護系統(tǒng)的支護面覆蓋整個掘錨一體機。
5.根據(jù)權利要求1所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的錨桿機械臂安裝在各自的底調座上，底調座能夠在本體部上設置的導軌上水平滑動，能夠相對掘錨一體機的掘進系統(tǒng)和臨時支護系統(tǒng)進行水平滑動。
6.根據(jù)權利要求1所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的傳感系統(tǒng)由無人作業(yè)所需的相應的各種傳感器構成，包括視頻采集系統(tǒng)、測距傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器，所述的視頻采集系統(tǒng)中的分布于截割部工作臂兩側的攝像頭正對截割頭工作區(qū)域，分布于掘錨一體機本體部四周的攝像頭正對支護與錨固作業(yè)區(qū)域，所述的測距傳感器、氣體傳感器和濕度傳感器位于截割部工作臂兩側。
7.根據(jù)權利要求1所述的巷道無人掘錨一體機，其特征是:所述的電氣控制系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，動力系統(tǒng)為行走部、照明系統(tǒng)、截割電動機、油泵電動機提供動力，控制系統(tǒng)與傳感系統(tǒng)及動力系統(tǒng)相關聯(lián)，并由控制系統(tǒng)的單片機與微電腦處理器對來自傳感系統(tǒng)的所有信息進行接收、處理、智能或遠程分析，然后作出相應命令反饋到動力系統(tǒng)，進而驅動各系統(tǒng)進行配合作業(yè)。
【文檔編號】E21D9/10GK104500086SQ201510019827
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月15日 優(yōu)先權日:2015年1月15日
【發(fā)明者】韓丙辰, 閆文凱, 寧掌玄 申請人:山西大同大學