一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法与流程

本发明涉及煤矿巷道掘进及锚护施工领域，具体涉及一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法。

背景技术：

1、目前，在煤矿巷道的施工中，主要分为掘进和锚护两个工序，掘进工序主要由掘进机前伸的切割头旋转摆动实现断面的切割；锚护主要由掘进机车载的双臂锚杆钻机进行打孔以及安装锚杆作业；在施工过程中，特别是煤巷的施工中，锚护的工作量非常大，施工工艺及工序复杂，比如某巷道一排顶部锚杆及帮部锚杆的锚杆数量达到15根，排与排之间的间距为800mm，而锚护除了钻孔以外还要进行锚杆机锚索安装的施工，工艺复杂，而掘进由于机器施工工艺简单，施工效率非常快，在煤矿巷道的施工中，特别是煤巷施工，为防止巷道坍台，锚护的施工不能滞后太多甚至需要与掘进同步进行，两臂锚杆钻机在施工15根锚杆时，锚护效率低下，严重滞后了巷道整体的推进速度。

2、现有双臂掘锚机的结构如图1、图2所示，主要结构包括：掘进机、帮部锚杆钻机、安装座、滑动机构、操作平台，帮部锚杆钻机通过滑移机构安装在掘进机两侧，滑移机构包括：滑移座、滑移架、滑动机构、伸缩油缸，滑移座安装在上，滑移架通过滑动机构安装在滑移座上，安装座固定在滑移座上，伸缩油缸的两端分别铰接在滑移架和安装座上，用于控制滑移架滑动，所述帮部锚杆钻机通过回转台安装在滑移架上，操作平台安装在滑移架上；当进行掘进施工时，伸缩油缸控制滑移机构缩回，不影响掘进机旋转摆动，掘进机的切割机构在掘进机动力机构驱动下旋转切割，并在掘进机的油缸的驱动下实现上下左右的摆动，以完成巷道整个截面的切割，当前截面切割完毕后，切割动作停止，掘进机的切割机构下摆至最低位置，伸缩油缸控制滑移架向前滑移，使帮部锚杆钻机伸出至掘进面，通过回转台控制帮部锚杆钻机的左右摆动及部和帮部的施工切换，操作者可以站在操作平台上进行单独操作，其缺点：

3、1）该双臂掘锚机同一时间段，只能针对帮部或顶部施工，对帮部或顶部施工后，还需要通过回转台旋转才能进行施工，效率低下；

4、2）该双臂掘锚机中的滑动机构为一级滑动机构机构，在施工完后，无法直接对下一施工位置进行施工，需要调整掘进机位置，才可以进行下一操作，该过程增加了施工时间，进一步降低了工作效率；

5、3）帮部锚杆钻机在对顶部进行施工时，只能针对帮部锚杆钻机上方位置进行作业，无法调整位置，适用性低。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多臂锚杆钻机、掘锚机及其施工方法，利用现有双臂掘锚机，设计门型架与双臂掘锚机中的帮部锚杆钻机相连接， 并增加顶部锚杆钻机，当进行锚护作业时，掘锚机不进行切割，切割机构下摆直最低状态，通过安装调整机构伸出，使门型架到达合适的位置，同时门型架上的帮部锚杆钻机和顶部锚杆钻机调整至工作位置，进行施工作业，施工完毕后，安装调整机构缩回至运输状态，顶部锚杆钻机、帮部锚杆钻机回至运输状态，掘锚机进行切割，依次循环进行施工。

2、多臂锚杆钻机中设置了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机可以同时对帮部和顶部进行加工，提高施工效率，通过门型架、伸缩锚臂、滑移机构的设置提高了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机的移动距离，在掘进机不移动的情况下可以对多个施工位置进行施工，顶部锚杆钻机与门型架之间设有平移机构，可以调整顶部锚杆钻机在门型架上的位置，实现对门型架上方每个位置进行施工，提高适用性，该多臂锚杆钻机可以实现与现有机载锚杆钻机钻臂的通用互换，极大地提高了锚护的施工效率及产品的通用性，门型架通过安装调整机构安装在掘进机上，不增加机器空间尺寸，并且可以实现大行程滑移，变幅、旋转摆动功能，满足机器空间位姿的定位和调整。

3、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多臂锚杆钻机，包括：门型架、帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机、安装调整机构，所述帮部锚杆钻机安装在门型架的侧面，顶部锚杆钻机安装在门型架上的顶部，所述门型架与两个安装调整机构连接，通过安装调整机构控制门型架前后左右的摆动及水平移动；所述安装调整机构包括：滑移机构、安装座、伸缩锚臂、三角油缸、调平油缸，所述安装座固定在滑移机构上，伸缩锚臂的两端分别铰接在安装座和门型架上，三角油缸的两端分别铰接在安装座和伸缩锚臂上，控制伸缩锚臂的上下摆动以及门型架的左右调整，调平油缸的两端分别铰接在门型架和伸缩锚臂上，控制门型架的前后摆动角度。

4、进一步的，所述滑移机构为两级滑移机构。

5、进一步的，所述两级滑移机构的一级滑移通过伸缩油缸驱动，二级滑移通过齿轮齿条机构和电机驱动。

6、进一步的，所述两级滑移机构包括：滑移座、滑移架、滑动机构、滑台、齿轮齿条机构、电机、伸缩油缸，所述滑移架通过滑动机构滑动安装在滑移座上，伸缩油缸，伸缩油缸设置在滑移架与滑移座之间，用于控制滑移架滑动，所述滑台通过滑动机构滑动安装在滑移架上，所述齿轮齿条机构、电机安装在滑移架与滑台之间，用于控制滑台在滑移架上滑动，所述安装座安装在滑台上。

7、进一步的，所述帮部锚杆钻机与门型架之间还设有摆动油缸，帮部锚杆钻机铰接在门型架的侧面，摆动油缸两端分别铰接在帮部锚杆钻机和门型架上，用于控制帮部锚杆钻机摆动。

8、进一步的，所述顶部锚杆钻机与门型架之间还设有角度调节机构和平移机构，平移机构安装在门型架上，顶部锚杆钻机通过角度调节机构安装在平移机构上。

9、进一步的，所述角度调节机构为气动、液压、电动回转台中的一种。

10、进一步的，所述平移机构为丝杆传动的滑台、齿轮齿条传动的滑台和链轮传动的滑台三者中的一种。

11、一种掘锚机，包括：掘进机和多臂锚杆钻机，所述多臂锚杆钻机安装在掘进机上。

12、一种掘锚机的施工方法，包括：

13、当进行掘进施工时，伸缩锚臂、滑移机构均处于回缩状态，门型架完全退回至掘进机车身中部，掘进机的切割机构的摆动和回转均不受影响，帮部锚杆钻机在摆动油缸的带动下旋转至竖直位置，顶部锚杆钻机在角度调节机构的带动下水平放到至与掘进机的车身平行，保证掘进机的通过性，此时掘进机的切割机构在掘进机的油缸和回转台以及切割电机的驱动下进行摆动作业，完成一个切割面的施工；

14、切割完成后需要及时进行锚护作业，此时掘进机的切割机构下摆至最低位置，多臂锚杆钻机在滑移机构、伸缩锚臂的推动下前推至切割面部位，通过三角油缸以及调平油缸调整门型架至设定位姿，帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机同时工作，当一组孔施工完毕时，不需要调整门型架位姿，只需要调整滑移机构、伸缩锚臂使门型架至下一空位帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机即可进行同时施工。

15、本发明的有益效果是：

16、1）多臂锚杆钻机中设置了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机可以同时对帮部和顶部进行加工，提高施工效率；

17、2）通过门型架、伸缩锚臂、滑移机构的设置提高了帮部锚杆钻机、顶部锚杆钻机的移动距离，在掘进机不移动的情况下可以对多个施工位置进行施工，提高施工效率；

18、3）顶部锚杆钻机与门型架之间设有平移机构，可以调整顶部锚杆钻机在门型架上的位置，实现对门型架上方每个位置进行施工，提高适用性；

19、4)该多臂锚杆钻机可以实现与现有机载锚杆钻机钻臂的通用互换，极大地提高了锚护的施工效率及产品的通用性。