一种煤矿井下底板锚杆钻孔装置的制作方法

本发明涉及一种钻孔装置，具体是一种适用于煤矿井下对巷道底板进行钻孔锚杆支护的煤矿井下底板锚杆钻孔装置，属于井下支护装备技术领域。

背景技术：

由于巷道周围不同深度岩体的自身特性及所处应力环境的不同，受地质周期运动、地下水压等因素影响，围岩容易产生不协调变形，特别是针对煤矿井下开采，巷道顶、底板和两帮围岩会产生变形并向巷道内移动，其中巷道底板或采空区底板向上隆起的现象即称之为底鼓，底鼓是井巷中常发生的一种动力现象，它与围岩的性质、采动影响、开采深度及地质构造等直接相关，国内矿井某些巷道底鼓量甚至占到巷道顶、底板移近量的70％以上，特别针对开采深度较大的、具有应力高、温度高、地下水水压高、扰动强度高、冲击危险高、蠕变明显、变形大等特点的深部采场、高应力软岩巷道和硐室，底鼓使巷道变形、断面变小，严重影响着矿井通风、运输和人员行走等各个环节，制约矿井安全及高产高效生产。

煤矿井下防止底鼓现象的发生不仅要补强巷道支护、加固两帮，而且要根据具体的围岩地质条件采取措施将底鼓量减少到允许范围，通常采用加固法、卸压法、联合法和加固巷道帮、角等方法减少底鼓现象，其中加固法是通过提高底板围岩强度或提高对底板围岩的支护力来达到控制底鼓的目的，是一种最常用的底鼓控制方法。

提高底板围岩的强度，主要有底板注浆、底板锚杆支护等，在对底板采用锚杆支护操作时需先对底板进行钻孔，传统方法在钻孔过程中需在钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上，以提供反向支持力，但由于为了保证巷道底板在安设锚杆前不破坏，必须在距掘进工作面一定距离内安设锚杆，这个距离的大小与底板岩石的性质有关，一般应不大于10米，同时为了保证巷道掘进速度不受影响，通常锚杆安装的速度要快，而这种传统的钻孔方法操作不仅复杂、人力物力消耗大，而且钻孔及安装锚杆的速度较慢、效率低，不适应于快速成巷的要求。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种煤矿井下底板锚杆钻孔装置，结构简单，能够在钻孔过程中提供反向支持力的前提下实现快速对巷道底板进行钻孔操作，进而整体提高锚杆安装速度，适应于快速成巷的要求。

为实现上述目的，本煤矿井下底板锚杆钻孔装置包括底架、工作部件、上架和装置定位部件；

所述的上架固定安装在底架上，底架底端设有滚轮；

所述的工作部件安装在底架上，包括本体、前后导向通槽、前后定位锁紧螺母、左右导向通槽、左右定位锁紧螺母、钻机安装架和钻机；本体是矩形框结构，其左右两端面通过位于端面中央的柱形滑靴架设在前后方向设置在底架内侧面上的前后导向通槽上，设有螺纹的柱形滑靴的端部穿过前后导向通槽；前后定位锁紧螺母与柱形滑靴的端部螺纹配合并压紧在前后导向通槽的外侧面上；钻机安装架的前后两端面通过柱形滑靴架设在左右方向设置在本体内侧面上的左右导向通槽上，设有螺纹的柱形滑靴的端部穿过左右导向通槽；左右定位锁紧螺母与柱形滑靴的端部螺纹配合并压紧在左右导向通槽的外侧面上；所述的钻机竖直设置安装在钻机安装架上；

所述的装置定位部件包括顶部定位支撑液压缸、底部定位支撑液压缸和控制阀组；顶部定位支撑液压缸设置为三件，三件顶部定位支撑液压缸活塞端向上设置、缸体中心对称竖直固定安装在上架上，其活塞端端部设有支撑顶座；底部定位支撑液压缸设置为三件，三件底部定位支撑液压缸活塞端向下设置、缸体中心对称竖直固定安装在底架上，其活塞端端部设有支撑底座；控制阀组安装在底架或上架上，控制阀组的输出端分别通过液压管路与顶部定位支撑液压缸和底部定位支撑液压缸连接。

作为本发明的进一步改进方案，所述的底架和上架均是框架结构。

作为本发明的进一步改进方案，所述的底架和/或上架的框架结构两侧面上设有交叉设置的支撑加强筋。

作为本发明的进一步改进方案，所述的定位前后定位锁紧螺母和左右定位锁紧螺母上沿径向方向设有手柄。

作为本发明的进一步改进方案，所述的前后定位锁紧螺母的内端面与前后导向通槽的外侧面之间和左右定位锁紧螺母的内端面与左右导向通槽的外侧面之间由外向内依次设有弹簧垫圈和平垫圈。

与现有技术相比，本煤矿井下底板锚杆钻孔装置由于设有安装在底架上的上架，顶部定位支撑液压缸和控制阀组安装在上架上，且底部定位支撑液压缸安装在底架上，因此通过操作控制阀组使顶部定位支撑液压缸和底部定位支撑液压缸分别伸出，顶部定位支撑液压缸的支撑顶座顶靠在顶板上、底部定位支撑液压缸的支撑底座顶靠在底板上使底架在巷道顶板与底板之间形成稳定的刚性支撑，钻孔期间钻机的钻杆钻入底板产生的反作用力通过钻机安装架、本体作用于底架，底架将作用力通过顶部定位支撑液压缸和底部定位支撑液压缸直接作用于巷道顶板和底板，因此不需要在钻机的钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上以提供反向支持力；由于工作部件设有前后导向通槽、前后定位锁紧螺母、左右导向通槽、左右定位锁紧螺母，因此将本煤矿井下底板锚杆钻孔装置定位好后可以实现定点一个位置即可完成多排或多列孔的操作，即可以实现钻机在前后导向通槽和左右导向通槽行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置进行定位钻孔；由于本体与底架之间、钻机安装架与本体之间均设有柱形滑靴，因此可以实现对前后方向或左右方向上非完全水平的巷道底板进行垂直钻孔；本煤矿井下底板锚杆钻孔装置结构简单、易于操作控制，完成钻孔后即可进行锚杆安装，钻孔及安装锚杆的速度较快、安装效率高，适应于快速成巷的要求，特别适用于对巷道底鼓治理时采用底板锚杆支护的快速安装锚杆。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明前后导向通槽及前后定位锁紧螺母的连接结构示意图。

图中：1、底架，2、工作部件，21、本体，22、前后导向通槽，23、前后定位锁紧螺母，24、左右导向通槽，25、左右定位锁紧螺母，26、钻机安装架，27、钻机，3、上架，4、装置定位部件，41、顶部定位支撑液压缸，42、底部定位支撑液压缸，43、控制阀组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本煤矿井下底板锚杆钻孔装置包括底架1、工作部件2、上架3和装置定位部件4。

所述的上架3固定安装在底架1上，底架1底端设有滚轮。

所述的工作部件2安装在底架1上，包括本体21、前后导向通槽22、前后定位锁紧螺母23、左右导向通槽24、左右定位锁紧螺母25、钻机安装架26和钻机27；本体21是矩形框结构，其左右两端面通过位于端面中央的柱形滑靴架设在前后方向设置在底架1内侧面上的前后导向通槽22上，设有螺纹的柱形滑靴的端部穿过前后导向通槽22，本体21可以通过柱形滑靴在前后导向通槽22上前后移动、或沿柱形滑靴的轴心旋转改变角度；如图2所示，前后定位锁紧螺母23与柱形滑靴的端部螺纹配合并压紧在前后导向通槽22的外侧面上，本体21可以通过松开或旋紧前后定位锁紧螺母23实现在底架1上前后方向移动或定位；钻机安装架26的前后两端面通过柱形滑靴架设在左右方向设置在本体21内侧面上的左右导向通槽24上，设有螺纹的柱形滑靴的端部穿过左右导向通槽24，钻机安装架26可以通过柱形滑靴在左右导向通槽24上左右移动、或沿柱形滑靴的轴心旋转改变角度；左右定位锁紧螺母25与柱形滑靴的端部螺纹配合并压紧在左右导向通槽24的外侧面上，钻机安装架26可以通过松开或旋紧左右定位锁紧螺母25实现在本体21上左右方向移动或定位；钻机27竖直设置安装在钻机安装架26上。

所述的装置定位部件4包括顶部定位支撑液压缸41、底部定位支撑液压缸42和控制阀组43；由于三点确定一平面，因此顶部定位支撑液压缸41设置为三件，三件顶部定位支撑液压缸41活塞端向上设置、缸体中心对称竖直固定安装在上架3上，其活塞端端部设有支撑顶座；底部定位支撑液压缸42设置为三件，三件底部定位支撑液压缸42活塞端向下设置、缸体中心对称竖直固定安装在底架1上，其活塞端端部设有支撑底座；控制阀组43安装在底架1或上架3上，控制阀组43的输出端分别通过液压管路与顶部定位支撑液压缸41和底部定位支撑液压缸42连接。

将本煤矿井下底板锚杆钻孔装置放置在需进行底板钻孔的巷道底板上后将控制阀组43的输入端通过液压管路与工作面液压泵站连接，然后操作控制阀组43使顶部定位支撑液压缸41和底部定位支撑液压缸42分别伸出，顶部定位支撑液压缸41的支撑顶座顶靠在顶板上、底部定位支撑液压缸42的支撑底座顶靠在底板上使底架1在巷道顶板与底板之间形成刚性支撑，然后松开前后定位锁紧螺母23和左右定位锁紧螺母25，移动本体21至前后方向上需钻孔的位置后锁紧前后定位锁紧螺母23，然后移动钻机安装架26至左右方向上需钻孔的位置后锁紧左右定位锁紧螺母25，钻机27即正对钻孔位置，启动钻机27进行钻孔即可，柱形滑靴的设置可以实现对前后方向或左右方向上非完全水平的巷道底板进行垂直钻孔，钻孔期间钻机27的钻杆钻入底板产生的反作用力通过钻机安装架26、本体21作用于底架1，底架1将作用力通过顶部定位支撑液压缸41和底部定位支撑液压缸42直接作用于巷道顶板和底板；钻好第一个孔后可直接松开前后定位锁紧螺母23或左右定位锁紧螺母25进行前后方向或左右方向上的钻孔位置调整实现一排或一列的钻孔操作。

为了减轻整个装置的整体重量以便于移动，作为本发明的进一步改进方案，所述的底架1和上架3均是框架结构。

为了增加本设备的整体支撑强度，作为本发明的进一步改进方案，所述的底架1和/或上架3的框架结构两侧面上设有交叉设置的支撑加强筋。

为了实现不使用额外工具快速旋紧或松开定位前后定位锁紧螺母23和左右定位锁紧螺母25，作为本发明的进一步改进方案，所述的定位前后定位锁紧螺母23和左右定位锁紧螺母25上沿径向方向设有手柄，通过旋转手柄可以实现手动快速旋紧或松开定位前后定位锁紧螺母23和左右定位锁紧螺母25。

为了防止旋紧后的定位前后定位锁紧螺母23和左右定位锁紧螺母25在钻孔过程中因振动而松动，作为本发明的进一步改进方案，所述的前后定位锁紧螺母23的内端面与前后导向通槽22的外侧面之间和左右定位锁紧螺母25的内端面与左右导向通槽24的外侧面之间由外向内依次设有弹簧垫圈和平垫圈。

本煤矿井下底板锚杆钻孔装置由于设有安装在底架1上的上架3，顶部定位支撑液压缸41和控制阀组43安装在上架3上，且底部定位支撑液压缸42安装在底架1上，因此通过操作控制阀组43使顶部定位支撑液压缸41和底部定位支撑液压缸42分别伸出，顶部定位支撑液压缸41的支撑顶座顶靠在顶板上、底部定位支撑液压缸42的支撑底座顶靠在底板上使底架1在巷道顶板与底板之间形成稳定的刚性支撑，钻孔期间钻机27的钻杆钻入底板产生的反作用力通过钻机安装架26、本体21作用于底架1，底架1将作用力通过顶部定位支撑液压缸41和底部定位支撑液压缸42直接作用于巷道顶板和底板，因此不需要在钻机27的钻杆上方用木柱或反向气腿支撑在巷道顶板上以提供反向支持力；由于工作部件2设有前后导向通槽22、前后定位锁紧螺母23、左右导向通槽24、左右定位锁紧螺母25，因此将本煤矿井下底板锚杆钻孔装置定位好后可以实现定点一个位置即可完成多排或多列孔的操作，即可以实现钻机27在前后导向通槽22和左右导向通槽24行程范围内的所有整行和整列的钻孔位置进行定位钻孔；由于本体21与底架1之间、钻机安装架26与本体21之间均设有柱形滑靴，因此可以实现对前后方向或左右方向上非完全水平的巷道底板进行垂直钻孔；本煤矿井下底板锚杆钻孔装置结构简单、易于操作控制，完成钻孔后即可进行锚杆安装，钻孔及安装锚杆的速度较快、安装效率高，适应于快速成巷的要求，特别适用于对巷道底鼓治理时采用底板锚杆支护的快速安装锚杆。