一种煤矿用多功能退锚钻车
阅读说明：本技术 一种煤矿用多功能退锚钻车 (Multifunctional anchor withdrawing drill carriage for coal mine ) 是由 赵伟 岳中文 赵旭锋 崔奇峰 肖红叶 于 2021-01-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于煤矿井下开拓设备技术领域,具体涉及一种煤矿用多功能退锚钻车。本发明的技术方案包括机体部、钻臂部、护板操纵部、机载锚杆钻机、电气系统、液压系统、取芯钻装置；所述机体部安装在护板部下方,为整个机组提供支撑；所述钻臂部共两组,分别安装在机体部的前部和后部,可进行独立升降和伸缩；护板操纵部安装在机体部上方；机载锚杆钻机安装在钻臂部的前端；电气系统安装在机体部的左前侧；液压系统安装在机体部的右后部；所述取芯钻装置与机载锚杆钻机的钻孔机构连接。本发明在煤矿井下回采工作时,有效解决了传统回收锚杆作业导致的劳动强度大、工作效率低、施工不安全的问题。(The invention belongs to the technical field of underground coal mine exploitation equipment, and particularly relates to a multifunctional anchor withdrawing drill carriage for a coal mine. The technical scheme of the invention comprises a machine body part, a drill arm part, a guard plate operating part, an airborne jumbolter, an electrical system, a hydraulic system and a core drill device; the machine body part is arranged below the guard plate part and provides support for the whole machine set; the drill arm parts are arranged at the front part and the rear part of the machine body part respectively and can be lifted and retracted independently; the guard plate operating part is arranged above the machine body part; the airborne jumbolter is arranged at the front end of the drill arm part; the electrical system is arranged on the left front side of the machine body part; the hydraulic system is arranged at the right rear part of the machine body part; the core drill device is connected with a drilling mechanism of the airborne anchor rod drilling machine. When the underground coal mine recovery device is used for underground coal mine recovery, the problems of high labor intensity, low working efficiency and unsafe construction caused by traditional anchor rod recovery operation are effectively solved.)
技术领域
本发明属于煤矿井下开拓设备技术领域，具体涉及一种煤矿用多功能退锚钻车。
背景技术
在煤矿井下开拓设备技术领域，矿井巷道支护技术中普遍采用螺旋式锚杆作为加固材料，在采煤机对采煤工作面进行回采的过程中，由于两帮遗留锚杆区域的存在，很容易导致采煤机将螺旋式锚杆卷入滚筒，损坏截齿，同时螺旋式锚杆与割煤刀具碰撞可能产生火花，若与一定浓度范围的瓦斯相遇后易引发瓦斯爆炸事故。另外螺旋式锚杆易随煤流进入运输系统，很容易造成运输机械出现故障，甚至导致撕坏运输机皮带的严重后果。当煤流中夹杂螺旋式锚杆时，传统的处理方法一般是采取停止运输机运行人工取出锚杆的方式，这种方式需要花费大量的人力和时间，严重影响工作面的生产，极大限制了采煤机回采效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿用多功能退锚钻车，在煤矿井下回采工作时，有效解决了传统回收锚杆作业导致的劳动强度大、工作效率低、施工不安全的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种煤矿用多功能退锚钻车，包括机体部、钻臂部、护板操纵部、机载锚杆钻机、电气系统、液压系统、取芯钻装置；所述机体部安装在护板部下方，为整个机组提供支撑；所述钻臂部共两组，分别安装在机体部的前部和后部，可进行独立升降和伸缩；护板操纵部安装在机体部上方；机载锚杆钻机安装在钻臂部的前端；电气系统安装在机体部的左前侧；液压系统安装在机体部的右后部；所述取芯钻装置与机载锚杆钻机的钻孔机构连接。
所述机体部由行走总成、前连接梁、平台、顶部支撑、真空电磁起动器、后连接梁组成；所述行走总成共一付，分别安装在前连接梁和后连接梁的两侧；所述平台安装在前连接梁和后连接梁上部，所述顶部支撑安装在平台上表面；所述真空电磁起动器安装在平台上表面左前侧，便于电气系统的启停；
其中，顶部支撑由外升降油缸，内升降油缸、连接座、支撑内套筒、支撑中套筒、支撑外套筒、支护顶板组成；所述支撑外套筒安装在平台上；所述外升降油缸的缸体与支撑外套筒的底部连接耳铰接，外升降油缸的伸缩杆与支撑中套筒上端连接耳铰接；所述内升降油缸的缸体与支撑内套筒铰接，其伸缩杆与支撑中套筒铰接；外升降油缸伸缩带动支撑中套筒以支撑外套筒为导向做垂直方向位移；内升降油缸伸缩带动支撑内套筒以支撑中套筒为导向做垂直方向位移；外升降油缸与内升降油缸伸缩杆伸出带动支护顶板向上伸出压紧巷道顶板；所述连接座的一端与支撑内套筒铰接，另一端与支护顶板铰接。
钻臂部由平移装置、翻板装置、套筒升降装置、传动装置、钻机升降装置组成；所述平移装置固定在平台上，带动钻臂部在水平方向做平移运动；所述套筒升降装置安装在平移装置上表面，所述翻板装置安装在套筒升降装置的侧面；所述传动装置与套筒升降装置中升降外套筒的外臂连接，随套筒升降装置升降而升降；所述钻机升降装置与传动装置连接，传动装置可带动钻机升降装置做垂直升降运动。
平移装置由滑动固定座、滑动油缸、滑动座、滑动向导座、耐磨条组成；所述滑动固定座、滑动向导座均固定在平台的上表面；所述滑动座的上表面、侧面、底面均开设有耐磨条的固定槽，耐磨条固定在槽内，并且外漏滑动座表面，与滑动向导座滑轨面接触；所述滑动油缸的缸体与滑动固定座的连接耳铰接，其伸缩杆与滑动座铰接，滑动油缸的伸缩可带动滑动座做前后往复运动。
所述翻板装置由翻板固定座、翻板Ⅰ、翻板Ⅱ、翻板Ⅲ组成；所述翻板固定座固定在套筒升降装置上；所述翻板Ⅰ、翻板Ⅱ、翻板Ⅲ均与翻板固定座铰接。
套筒升降装置由阀组护罩、方筒盖板、八联比例阀组、升降外套筒、升降中套筒、套筒座、升降油缸组成；该升降油缸为二级推进结构，其缸体与方筒盖板连接，其伸缩杆端固定在滑动座上表面，所述套筒座一端固定在滑动座上表面，另一端嵌套在升降中套筒内；所述方筒盖板固定在升降外套筒顶端，八联比例阀组固定在顶板下方，阀组护罩固定在方筒盖板上方，对阀组起到保护作用；所述升降油缸伸缩杆伸缩带动方筒盖板及升降外套筒依次以升降中套筒、套筒座为导向，在竖直方向移动，带动传动装置、钻机升降装置整体升降，使安装在其上的机载锚杆钻机满足巷道不同高度范围侧帮钻孔施工作业快速定位的要求。
传动装置由滑轨、双向油缸、外链卡、内链卡、链条组成；所述滑轨与升降外套筒采用螺栓连接，所述双向油缸的伸缩杆端部固定在滑轨的两端，所述内链卡一端与滑轨固定，另一端与链条铰接，所述外链卡一端与链条铰接，另一端与钻机升降装置固定；所述双向油缸、外链卡、内链卡、链条组成链条放大行程机构。
钻机升降装置由升降座、回转油缸、回转座、回转座轴组成；所述回转油缸的缸体与升降座上端的连接耳铰接，其伸缩杆与回转座的耳板铰接；所述回转座轴一端穿过升降座的安装孔，另一端穿过回转座安装孔，将升降座和回转座铰接在一起，使回转座在回转油缸伸缩的带动下，围绕回转座轴转动；所述回转座与机载锚杆钻机连接，机载锚杆钻机随回转座的转动而转动。
护板操纵部由开关护罩、泵站护罩、滑轨护罩、油箱护罩、操纵部组成；所述开关护罩安装在平台左前方，其侧面和顶面分别设计有门板和盖板；所述泵站护罩安装在平台中部，其侧面设计有门板；所述滑轨护罩安装在平移装置上方，所述油箱护罩安装在液压系统的油箱上方；所述操纵部安装在平台的右中部；
所述开关护罩、泵站护罩、滑轨护罩、油箱护罩的壳体上均设有长圆形的散热孔。
所述取芯钻装置由变径法兰、万向联轴器、取芯钻体组成；所述变径法兰一端与机载锚杆钻机的钻孔机构相连，另一端与万向联轴器铰接，所述取芯钻体一端与万向联轴器铰接，另一端与煤壁接触。
本发明一种煤矿用多功能退锚钻车采用上述技术方案，适用于煤矿井下回采工作面，整机集退锚、钻孔、行走等多项功能于一体。本发明利用取芯钻装置套筒式取钻方式快速实现沿锚杆轨迹取芯退锚作业，退锚结束后，还可以补打、施工不同位置和角度的玻璃钢锚杆。根据巷道不同高度等情况，本发明前后两个钻臂可同时施工并独立作业，通过前后钻臂整体升降、回转、平移来调整机载锚杆钻机作业位置，定位快速便捷。本钻车中部设有三级套筒式顶部支撑结构，升起后可向上顶住巷道顶板起到稳定机身的作用，增加整机稳定性。同时，整机配备大面积可收展的操作平台及与钻臂同步位移的操纵装置，方便作业人员站位操作。该钻车一机多能，一机多用，具有退锚灵活、钻孔速度快等优点，极大的降低了工人的劳动强度，提高了工作安全系数，大幅提升了退锚作业效率，加快了回采速度。
与现有的技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明采用套筒式取钻方式进行退锚作业，通过在回采面上超前取出螺纹式锚杆有效保证了回采的顺利进行，降低了生产过程中机器发生故障的概率，减少人员伤亡；
2.本发明退取的锚杆可重复利用，有效降低了开采成本，具有极大的经济效益；
3.本发明通过钻臂装置的整体升降、伸缩、回转配合机载式大扭矩液压钻机动作，可进行全方位顶板、侧帮锚杆、锚索孔的施工作业；
4.本发明两台钻臂装置，相互独立，调整灵活，在一次稳车的情况下可同时实现两根玻璃钢锚杆的锚固和两根螺纹钢锚杆的钻取工作，提高了工作效率；
5.本发明设有与钻臂同步位移的可收展作业平台及操纵装置，方便作业人员安全站位及灵活操作。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1中机体部的结构示意图；
图4是图3中顶部支撑的结构示意图；
图5是图1中钻臂部的结构示意图；
图6是图5的左视图；
图7是图5中平移装置结构示意图；
图8是图5中翻板装置结构示意图；
图9是图5中套筒升降装置结构示意图；
图10是图6中传动装置结构示意图；
图11是图6中钻机升降装置结构示意图；
图12是图1中护板操纵部结构示意图；
图13是图12的俯视图；
图14是图1中取芯钻装置结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实施例所述一种煤矿用多功能退锚钻车，包括机体部1、钻臂部2、护板操纵部3、机载锚杆钻机4、电气系统5、液压系统6、取芯钻装置7；所述机体部1安装在护板部3下方，为整个机组提供支撑；所述钻臂部2共两组，分别安装在机体部1的前部和后部，可进行独立升降和伸缩；护板操纵部3安装在机体部1上方；机载锚杆钻机4安装在钻臂部2的前端；电气系统5安装在机体部1的左前侧；液压系统6安装在机体部1的右后部；所述取芯钻装置7与机载锚杆钻机4的钻孔机构连接。
如图3所示，所述机体部1由行走总成1-1、前连接梁1-2、平台1-3、顶部支撑1-4、真空电磁起动器1-5、后连接梁1-6组成；所述行走总成1-1共一付，分别安装在前连接梁 1-2和后连接梁1-6的两侧，行走总成1-1采用重型履带，保证整机行走稳定性；所述平台 1-3安装在前连接梁1-2和后连接梁1-6上部，该平台1-3厚度为45mm，六面均为加工面，与各零部件接触面贴合紧密，承重力强，不易产生弯曲变形；所述顶部支撑1-4安装在平台 1-3上表面；所述真空电磁起动器1-5安装在平台1-3上表面左前侧，便于电气系统5的启停。
如图4所示，顶部支撑1-4由外升降油缸1-4-1，内升降油缸1-4-2、连接座1-4-3、支撑内套筒1-4-4、支撑中套筒1-4-5、支撑外套筒1-4-6、支护顶板1-4-7组成；所述支撑外套筒1-4-6安装在平台1-3上；所述外升降油缸1-4-1的缸体与支撑外套筒1-4-6的底部连接耳铰接，外升降油缸1-4-1的伸缩杆与支撑中套筒1-4-5上端连接耳铰接；所述内升降油缸1-4-2的缸体与支撑内套筒1-4-4铰接，其伸缩杆与支撑中套筒1-4-5铰接；外升降油缸 1-4-1伸缩带动支撑中套筒1-4-5以支撑外套筒1-4-6为导向做垂直方向位移；内升降油缸 1-4-2伸缩带动支撑内套筒1-4-4以支撑中套筒1-4-5为导向做垂直方向位移；外升降油缸 1-4-1与内升降油缸1-4-2伸缩杆伸出带动支护顶板1-4-7向上伸出压紧巷道顶板；所述连接座1-4-3的一端与支撑内套筒1-4-4铰接，另一端与支护顶板1-4-7铰接，其作用是保证支护顶板1-4-7可以在一定角度内做前后和左右方向调整，保证其可以和巷道顶板贴合。顶部支撑1-4在外升降油缸1-4-1和内升降油缸1-4-2的带动下，可实现的最高支护高度为4600 mm，有效保证了设备在退锚和锚护时整机的稳定性，避免了侧翻现象的发生。
如图5、图6所示，钻臂部2由平移装置2-1、翻板装置2-2、套筒升降装置2-3、传动装置2-4、钻机升降装置2-5组成；所述平移装置2-1固定在平台1-3上，带动钻臂部2在水平方向做平移运动；所述套筒升降装置2-3安装在平移装置2-1上表面，套筒升降装置2-3 为三级套筒结构，可向上伸缩距离为2180mm；所述翻板装置2-2安装在套筒升降装置2-3的侧面，给操作者提供合理站位；所述传动装置2-4与套筒升降装置2-3中升降外套筒2-3-4 的外臂连接，随套筒升降装置2-3升降而升降；所述钻机升降装置2-5与传动装置2-4连接，传动装置2-4可带动钻机升降装置2-5做垂直升降运动。
如图7所示，平移装置2-1由滑动固定座2-1-1、滑动油缸2-1-2、滑动座2-1-3、滑动向导座2-1-4、耐磨条2-1-5组成；所述滑动固定座2-1-1、滑动向导座2-1-4均固定在平台1-3的上表面；所述滑动座2-1-3的上表面、侧面、底面均开设有耐磨条2-1-5的固定槽，耐磨条2-1-5固定在槽内，并且外漏滑动座2-1-3表面3mm，与滑动向导座2-1-4滑轨面接触，起到耐磨润滑的作用；所述滑动油缸2-1-2的缸体与滑动固定座2-1-1的连接耳铰接，其伸缩杆与滑动座2-1-3铰接，滑动油缸2-1-2的伸缩可带动滑动座2-1-3做前后往复运动，运动行程为600mm。
如图8所示，翻板装置2-2由翻板固定座2-2-1、翻板Ⅰ2-2-2、翻板Ⅱ2-2-3、翻板Ⅲ2-2-4组成；所述翻板固定座2-2-1固定在套筒升降装置2-3上；所述翻板Ⅰ2-2-2、翻板Ⅱ 2-2-3、翻板Ⅲ2-2-4均与翻板固定座2-2-1铰接，铰接处为销连接，方便拆卸和更换。待机时，翻板Ⅰ2-2-2、翻板Ⅱ2-2-3、翻板Ⅲ2-2-4为折叠状态，作业时，它们为翻开状态，从而增大作业者站立面积。上述翻板均为空心方钢焊接而成的框架结构，承重力强，操作者的站立面均铺焊有鳄鱼嘴钢板，防滑作用显著。
如图9所示，套筒升降装置2-3由阀组护罩2-3-1、方筒盖板2-3-2、八联比例阀组2-3-3、升降外套筒2-3-4、升降中套筒2-3-5、套筒座2-3-6、升降油缸2-3-7组成；该升降油缸2-3-7 为二级推进结构，其缸体与方筒盖板2-3-2连接，其伸缩杆端固定在滑动座2-1-3上表面，所述套筒座2-3-6一端固定在滑动座2-1-3上表面，另一端嵌套在升降中套筒2-3-5内；所述方筒盖板2-3-2固定在升降外套筒2-3-4顶端，八联比例阀组2-3-3固定在顶板2-3-4下方，阀组护罩2-3-1固定在方筒盖板2-3-2上方，对阀组起到保护作用；所述升降油缸2-3-7 伸缩杆伸缩带动方筒盖板2-3-2及升降外套筒2-3-4依次以升降中套筒2-3-5、套筒座2-3-6 为导向，在竖直方向移动，带动传动装置2-4、钻机升降装置2-5整体升降，使安装在其上的机载锚杆钻机4满足巷道不同高度范围侧帮钻孔施工作业快速定位的要求。套筒升降装置 2-3采用三级方筒连接方式，其接触面采用自润轴承润滑，配合间隙小，运动准确且稳定性好。
如图10所示，传动装置2-4由滑轨2-4-1、双向油缸2-4-2、外链卡2-4-3、内链卡2-4-4、链条2-4-5组成；所述滑轨2-4-1与升降外套筒2-3-4采用螺栓连接，所述双向油缸2-4-2 的伸缩杆端部固定在滑轨2-4-1的两端，所述内链卡2-4-4一端与滑轨2-4-1固定，另一端与链条2-4-5铰接，所述外链卡2-4-3一端与链条2-4-5铰接，另一端与钻机升降装置2-5 固定；所述双向油缸2-4-2、外链卡2-4-3、内链卡2-4-4、链条2-4-5组成链条放大行程机构，该双向油缸2-4-2行程为650mm，当其缸体向上移动650mm时，会带动钻机升降装置2-5 和机载锚杆钻机4向上移动1300mm。
如图11所示，钻机升降装置2-5由升降座2-5-1、回转油缸2-5-2、回转座2-5-3、回转座轴2-5-4组成；所述回转油缸2-5-2的缸体与升降座2-5-1上端的连接耳铰接，其伸缩杆与回转座2-5-3的耳板铰接；所述回转座轴2-5-4一端穿过升降座2-5-1的安装孔，另一端穿过回转座2-5-3安装孔，将升降座2-5-1和回转座2-5-3铰接在一起，使回转座2-5-3 在回转油缸2-5-2伸缩的带动下，围绕回转座轴2-5-4转动；所述回转座2-5-3与机载锚杆钻机4连接，机载锚杆钻机4随回转座2-5-3的转动而转动。
如图12、图13所示，护板操纵部3由开关护罩3-1、泵站护罩3-2、滑轨护罩3-3、油箱护罩3-4、操纵部3-5组成；所述开关护罩3-1安装在平台1-3左前方，用来保护电气系统5，其侧面和顶面分别设计有门板和盖板，便于操作者对真空电磁起动器1-5进行观察和检修；所述泵站护罩3-2安装在平台1-3中部，用来保护液压系统6，其侧面设计有门板，便于操作者对液压系统6进行检修；所述滑轨护罩3-3安装在平移装置2-1上方，保护液压系统6的管路安全；所述油箱护罩3-4安装在液压系统6的油箱上方，用于保护油箱上表面；所述操纵部3-5安装在平台1-3的右中部，操纵部3-5上安装有电气系统5、液压系统6的元器件，方便司机操作。在所述开关护罩3-1、泵站护罩3-2、滑轨护罩3-3、油箱护罩3-4 的壳体上均设有长圆的散热孔，便于整机散热，保证电气系统5和液压系统6在正常温度下工作。
所述的机载锚杆钻机4为专利号为2011 2 0262451.4，发明名称为“一种机载式大扭矩液压钻机装置”的结构。其滑道装置采用钢板焊接而成,经热处理及机械精加工成形，刚性好、韧性大、精度高，满足了井下使用的要求。机载锚杆钻机推进油缸安装于滑道装置的两侧，通过链传动机构，获得钻孔所需的推进行程，而且油缸位于滑道两侧也便于检修和更换。回转钻马达与钻杆座直接连接，在液压马达驱动下，提供钻孔所需的扭矩。本钻车钻机推进行程为2.8m，远大于退锚钻杆长度2.4m，可以一次完成钻孔、退锚作业，减少续接钻杆时间，有效提高工作效率。
如图14所示，所述取芯钻装置7由变径法兰7-1、万向联轴器7-2、取芯钻体7-3组成；所述变径法兰7-1一端与机载锚杆钻机4的钻孔机构相连，另一端与万向联轴器7-2铰接，所述取芯钻体7-3一端与万向联轴器7-2铰接，另一端与煤壁接触；所述取芯钻体7-3在机载锚杆钻机4的钻孔机构作用下，快速定位遗留螺旋式锚杆位置并沿着其轨迹方向进行钻孔作业。所述万向联轴器7-2可随取芯钻体7-3方向的改变而改变，起到保护机载锚杆钻机4 钻孔机构的作用。
本发明的工作流程如下：将本钻车移至巷道工作位置，顶部支撑1-4向上伸出稳固机身，控制钻臂部2调整位置角度使机载锚杆钻机4靠近煤壁，将取芯钻体7-3的钻头套在螺纹式锚杆上，启动机载锚杆钻机4的钻孔机构使之回转，配合万向联轴器7-2动作调整，缓慢推进，推进500-800mm行程后退出，更换长度为2400mm的取芯钻体7-3继续施工，在推进过程中根据实际钻进情况选择合适的转速和推进力，待钻进深度大于锚杆长度后，回退机载锚杆钻机4，回退至取芯钻体7-3完全脱出煤层后停止回退，人工将整套取芯钻体7-3从机载锚杆钻机4卸下，并将留在其中的螺纹式锚杆取出。
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