一种对中送药装置和智能锚杆钻机的制作方法

本发明属于锚杆支护的，具体公开了一种对中送药装置和智能锚杆钻机。

背景技术：

1、锚杆支护是一种快速、安全、经济的巷道和隧道支护方式，是目前巷道和隧道支护先进技术的代表，是煤矿巷道和地面隧道支护技术的发展方向。在澳大利亚、英国、美国、南非等世界主要产煤国，锚杆支护技术已经得到广泛应用。目前，我国煤矿数量8000处左右，每年巷道掘进量超过8000km，其中综合机械化掘进量(综掘)占比90％以上，大中型煤矿巷道的锚杆支护率达到60％，有些矿区已经超过90％。经过实践证明，锚杆支护是煤巷经济、有效的支护技术。

2、但是，现阶段井下巷道和地面隧道施工的钻杆、锚杆对中以及送药自动化作业水平仍然较低，多采用人工手动对中、人工手动送药，存在着对中以及送药时间长、作业人员数量多、劳动强度大、支护效率低、职业病危害严重和操作人员工作时间内需处于空顶区等多方面隐患与危险，从而导致采掘失衡严重，支护时间占用时间长，严重影响掘进工程进度和采煤效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种对中送药装置，实现钻杆、锚杆对中自动化以及送药自动话，并提供一种安装有上述对中送药装置的智能锚杆钻机，可搭载于各类设备(如锚护机器人、掘锚机、掘进机、运锚机、盾构等设备)，提升巷道和隧道的支护效率，降低工人劳动强度。

2、本发明提供的对中送药装置，包括安装架、钻杆对中机构、锚杆送药对中机构和机械送药机构；安装架包括相对设置的第一悬臂和第二悬臂以及连接第一悬臂和第二悬臂的连接臂；钻杆对中机构包括钻杆对中梁、钻杆对中梁推移件、钻杆定位槽和钻杆夹紧轮；钻杆对中梁与连接臂滑动连接，由钻杆对中梁推移件驱动沿连接臂滑动；钻杆定位槽安装在钻杆对中梁上，槽口朝向第一悬臂，槽口的两侧转动安装有钻杆夹紧轮；锚杆送药对中机构包括锚杆送药对中梁、锚杆送药对中梁推移件、锚杆定位槽、锚杆夹紧轮和送药导向管；锚杆送药对中梁与连接臂滑动连接，由锚杆送药对中梁推移件驱动沿连接臂滑动；锚杆定位槽安装在锚杆送药对中梁上，槽口朝向第二悬臂，槽口的两侧转动安装有锚杆夹紧轮；送药导向管安装在锚杆送药对中梁上，与锚杆平行；机械送药机构包括装药管、装药管提升件、固定座、压紧座、螺纹柱、压紧弹簧、压紧螺母、柔索输送轮、柔索输送轮驱动件、柔索；装药管位于送药导向管的下方，轴线与送药导向管的轴线重合，装药管由装药管提升件驱动升降；固定座上设置有柔索上限位孔，固定座与装药管连接，柔索上限位孔的轴线与装药管的轴线重合；螺纹柱穿过压紧座，端部与固定座连接；压紧弹簧和压紧螺母套设在螺纹柱上，压紧弹簧位于压紧座和压紧螺母之间；固定座和压紧座上均安装有柔索输送轮，两组柔索输送轮相对设置，由柔索输送轮驱动件驱动旋转；柔索从两组柔索输送轮之间穿过并由柔索输送轮压紧，顶端位于柔索上限位孔内，柔索在柔索输送轮的驱动下将装药管中的锚杆凝固药送入钻孔中。

3、上述对中送药装置中，钻杆对中机构还包括钻杆对中导向筒；钻杆对中导向筒包括钻杆对中外筒、钻杆对中内筒和钻杆对中导向键；钻杆对中外筒和钻杆对中内筒滑动连接，通过轴向设置的钻杆对中导向键限制周向旋转；钻杆对中外筒与固定在连接臂上的连接板连接，钻杆对中内筒与钻杆对中梁连接，钻杆对中内筒由钻杆对中梁推移件驱动沿钻杆对中外筒伸缩；钻杆对中梁推移件为钻杆对中梁推移油缸，两端分别与钻杆对中外筒和钻杆对中内筒连接。

4、上述对中送药装置中，锚杆送药对中机构还包括锚杆送药对中导向筒；锚杆送药对中导向筒包括锚杆送药对中外筒、锚杆送药对中内筒和锚杆送药对中导向键；锚杆送药对中外筒和锚杆送药对中内筒滑动连接，通过轴向设置的锚杆送药对中导向键限制周向旋转；锚杆送药对中外筒与固定在连接臂上的连接板连接，锚杆送药对中内筒与锚杆送药对中梁连接，锚杆送药对中内筒由锚杆送药对中梁推移件驱动沿锚杆送药对中外筒伸缩；锚杆送药对中梁推移件为锚杆送药对中梁推移油缸，两端分别与锚杆送药对中外筒和锚杆送药对中内筒连接。

5、上述对中送药装置中，锚杆送药对中机构还包括对中位移传感器和磁环；磁环安装在锚杆送药对中内筒内；对中位移传感器安装在锚杆送药对中外筒内，设置有探针，探针穿过磁环；对中位移传感器和磁环配合测量锚杆送药对中梁的位移，量程大于锚杆送药对中内筒的行程。

6、上述对中送药装置中，送药导向管的顶端开口上铰接有防护板，外壁上安装有弹簧固定板，防护板和弹簧固定板之间通过弹簧连接。

7、上述对中送药装置中，装药管包括由上到下依次连接的插入段、导向段和连接底板；插入段的直径小于导向段的直径；导向段外壁设置有用于与装药管提升件连接的连接侧板；连接底板上设置有旋转孔和上定位销孔；固定座上设置有下定位销孔；机械送药机构还包括旋转销钉和定位销；旋转销钉固定在固定座上，与旋转孔转动连接；定位销用于在柔索上限位孔的轴线与装药管的轴线重合时穿过上定位销孔和下定位销孔。

8、上述对中送药装置中，机械送药机构还包括耐磨套和驱动轴；固定座上设置有驱动轴孔；压紧座上设置有驱动轴孔和柔索下限位孔；耐磨套安装在驱动轴孔中；驱动轴穿过耐磨套连接柔索输送轮和柔索输送轮驱动件；柔索穿过柔索下限位孔以及两组柔索输送轮之间的空隙；装药管提升件为装药管提升油缸，两端分别与锚杆送药对中梁和连接侧板连接。

9、上述对中送药装置中，柔索输送轮包括轮体、柔性耐磨填充环、轴向压环和螺钉；轮体的单侧轴向面向外延伸形成挡边，轴孔与驱动轴连接；轴向压环和柔性耐磨填充环套设在轮体上，柔性耐磨填充环位于轴向压环和挡边之间；螺钉穿过轴向压环和柔性耐磨填充环，端部与挡边连接。

10、上述对中送药装置中，柔索包括由上到下依次设置的顶推头、索体和螺杆，螺杆上安装有限位圈，限位圈通过固定螺母顶紧索体的底端。

11、本发明提供的智能锚杆钻机，安装有上述对中送药装置。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

13、(1)上述对中送药装置实现了钻孔按照理论位置成孔、药卷和锚杆精准入孔全流程无人工干预，实现了对中送药的自动化。

14、(2)可缩短支护施工的时间：传统的锚杆支护时间占到了巷道掘进时间的2/3，采用上述对中送药装置和智能锚杆钻机施工后，可实现钻杆对中、装药卷、上锚杆对中作业的全自动操作，精度高，可靠性好，单根锚杆送药时间控制在半分钟内，单根锚杆施工时间缩短10％。

15、(3)可降低工人的劳动强度：传统的支护设备主要依靠人工登高接近巷道和隧道顶板手动送药，人员劳动强度大，采用上述对中送药装置和智能锚杆钻机施工后，实现自动送药，无需人工登高送药，极大降低得了操作人员的劳动强度。

16、(4)可提高施工的安全性，极大降低职业病发病率：手动送药操作人员处于空顶区易产生危险，同时操作人员与粉尘源接近可大量的呼吸性粉尘，每年发生的锚杆支护巷道冒顶事故高达数百起，锚护行业人员患肺硒病40万人左右，采用上述对中送药装置和智能锚杆钻机施工后，无需人工操作，远离施工区域，保证操作人员的安全和健康。

17、(5)可降低操作人数，提高生产效率：提高生产效率，传统送药方式需要2人配合，采用上述对中送药装置和智能锚杆钻机施工后，减少了工作面的人数，降低了人员成本。

18、(6)由于煤矿井下和隧道施工作业环境恶劣、存在危险性，加之媒体长期高度关注，社会舆论对煤炭行业普遍存在看法，年轻一代从事煤炭采掘行业和隧道施工行业意愿较低，导致企业人员招募困难，劳动力成本逐年上升，从业人员老龄化的问题逐渐突出，因此，煤矿开采和隧道掘进自动化是大势所趋，施工单位纷纷提出了采掘工作面自动化、智能化计划，其中自动锚杆支护技术最为迫切和最为困难的，本发明提供的对中送药装置和智能锚杆钻机对于加快锚护速度，提高安全性，降低工人工作强度，实现钻杆/锚杆对中自动化以及送药过程的自动化具有重大意义。