摇臂式掘进机以及巷道掘进施工方法技术

本发明专利技术涉及巷道掘进设备技术领域，提供了一种摇臂式掘进机以及巷道掘进施工方法，其中，摇臂式掘进机包括机身和摇臂式截割机构，所述摇臂式截割机构连接于机身，所述摇臂式截割机构包括摇臂组件和移动组件，所述摇臂组件连接于所述移动组件，所述移动组件带动所述摇臂组件直线移动，且所述摇臂组件在竖直面上摆动，所述摇臂组件上连接有截割头。巷道掘进施工方法，采用所述摇臂式掘进机。本发明专利技术提供的摇臂式掘进机以及巷道掘进施工方法，截割头能够实现摆动与移动的复合运动，机构更加小型化，对巷道围岩的扰动减小，空顶距缩小，能够有效降低空顶距大带来的施工危险性；还具有掘进效率高、对不同硬度煤层的适应性好，支护施工空间更大的优势。

Rocker type roadheader and its construction method

【技术实现步骤摘要】
摇臂式掘进机以及巷道掘进施工方法
本专利技术涉及巷道掘进设备
，特别是涉及一种摇臂式掘进机以及巷道掘进施工方法。
技术介绍
为了有效开发煤炭资源，就要掘进地下巷道，其中，掘进是指在煤岩体中，运用一定的技术和手段将煤岩破碎下来，形成巷道，并对巷道空间进行有效的支护。目前，我国煤炭巷道掘进面临成巷速度慢，机械化、自动化水平低等问题。工作面回采与巷道成巷速度的矛盾导致了采掘接续紧张，阻碍了煤炭科学产能的进一步提升。煤矿巷道掘进机主要有三种形式，分别是悬臂式掘进机、滚筒式掘进机和全断面掘进机。悬臂式掘进机，以山西天地煤机装备有限公司生产的EBZ系列为代表(如EBZ160)。悬臂式掘进机是目前煤炭巷道掘进的主要机型，但存在悬臂较长，占用空间过大等问题。其次，悬臂式掘进机在巷道掘进施工中需要左右移动机身，才能实现巷道全断面的截割，工作耗时长，阻碍了掘进效率的提升。滚筒式掘进机，掘进作业中不需要左右移动机身，可以原位实现巷道断面截割，典型的机型有Sandvik公司的MB670。该机型的截割方式在实际施工中面临以下问题：(1)滚筒较长，截割阻力较大，对掘进机的动力要求较高，当遇到断层和岩层时，掘进困难，对不同岩层的适应性较差；(2)水平滚筒不能调整角度，滚筒式截割方式难以满足倾斜顶板巷道的掘进施工工况；(3)滚筒式截割方式由于截割机构较长，截割过程中对顶板的扰动较大，容易造成顶板垮塌。全断面掘进机的应用相对较少，还处在研发试验阶段，典型的有中煤科工集团上海研究院有限公司研制的MJJ3800×5800全断面矩形掘进机。全断面掘进机的截割机构可以一次实现巷道全断面的截割和推进。由于全断面掘进机在煤矿试验时存在以下问题：一是整机重量大，难以适应煤矿井下软弱或坡度较大的底板条件；二是全断面截割时通常存在一定的截割盲区；三是全断面推进的阻力非常大，当遇到岩石时，往往存在推进不了的情况；四是全断面截割机构的方向控制困难，容易造成掘进方向偏差；五是断面截割时掘进迎头较为封闭，易造成一氧化碳或瓦斯超限。掘进装备及工艺是影响巷道掘进速度和效率的关键因素之一，其中截割机构的设计及施工工艺是影响掘进速度和效率的主要因素。综上所述，目前主流的掘进机型面临多种问题，这些问题严重阻碍了快速掘进的进一步发展。例如：悬臂式掘进机存在掘进速度慢、空顶距过大、支护空间不足、机身上集成钻机数量少等问题。滚筒式掘进机存在适应性差的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的破岩扰动大、掘进速度慢、空顶距过大、支护空间不足、支护效率低等技术问题之一。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种摇臂式掘进机，包括机身和摇臂式截割机构，所述摇臂式截割机构连接于所述机身，所述摇臂式截割机构包括摇臂组件和移动组件，所述摇臂组件连接于所述移动组件，所述移动组件带动所述摇臂组件直线移动，且所述摇臂组件在竖直面上摆动，所述摇臂组件上连接有截割头。在一些技术方案中，所述摇臂式截割机构包括至少两个所述摇臂组件。在一些技术方案中，所述摇臂组件包括摇臂本体，所述摇臂本体的长度大于巷道高度的二分之一，所述摇臂组件的摆动角度不大于180°。在一些特殊断面形状的巷道中，摇臂组件的摆动角度可以大于180°，如拱形巷道施工中。在一些技术方案中，所述摇臂本体的第一端连接所述截割头，所述截割头内设有驱动其自转的第一驱动装置；所述摇臂本体的第二端连接于所述移动组件，所述摇臂本体的第二端设有驱动其摆动的第二驱动装置。在一些技术方案中，所述移动组件包括丝杠、螺母和驱动件，所述螺母连接于所述丝杠，所述驱动件驱动所述丝杠或所述螺母转动，所述螺母沿所述丝杠直线运动，所述摇臂组件与所述螺母同步直线运动。在一些技术方案中，还包括顶锚杆钻机和帮锚杆钻机，所述顶锚杆钻机连接于第一导轨并沿所述第一导轨水平移动，所述顶锚杆钻机与所述第一导轨连接的一端连接有摆动驱动器，所述摆动驱动器驱动所述顶锚杆钻机摆动；所述帮锚杆钻机连接于位置调节机构，所述位置调节机构包括升降组件和转动组件，所述帮锚杆钻机连接于所述转动组件，所述转动组件随所述升降组件升降。在一些技术方案中，还包括顶锚索钻机，所述顶锚索钻机连接于第三导轨并沿所述第三导轨水平移动。在一些技术方案中，所述顶锚杆钻机设有4台，所述顶锚索钻机设有2台，所述帮锚杆钻机设有4台；沿掘进机后退方向，依次分布4台顶锚杆钻机、2台帮锚杆钻机、2台顶锚索钻机和2台帮锚杆钻机。在一些技术方案中，还包括顶网装置，所述顶网装置包括连杆机构和顶网平台，所述顶网平台用于铺设防护网，所述连杆机构支撑所述顶网平台并通过伸缩带动所述顶网平台升降。本专利技术还提供一种巷道掘进施工方法，采用所述摇臂式掘进机，包括：所述截割头进刀，所述摇臂组件摆动以使所述截割头摆动截割；所述摇臂组件沿所述移动组件的直线路径移动设定距离，完成一个截割工序；重复所述截割工序，直至完成全巷道断面的截割；当掘进巷道断面形状为矩形时，所述摇臂组件的摆动角度小于180°，摇臂本体的长度大于巷道高度的二分之一，所述摇臂组件摆动的同时沿所述移动组件的直线路径移动以使所述截割头的沿竖直方向直线截割。在一些特殊断面形状的巷道中，摇臂组件的摆动角度可以大于180°，如拱形巷道施工中。在一些技术方案中，当摇臂组件设有两个时，两个所述截割头沿对称的轨迹进行截割；处于对称位置的两个截割头均不能到达待截割区域，将其中一个所述摇臂组件移动到所述移动组件的一端，另一个所述摇臂组件继续移动并摆动截割，实现巷道全断面的截割。(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)摇臂式截割机构上的截割头在摇臂组件和移动组件的带动下，能够实现摆动与移动的复合运动，截割头的调节更加灵活，能够适应倾斜顶板条件下煤巷的截割；且摇臂式结构能够保证截割头垂直于截割断面，且截割头的尺寸缩小，对巷道顶板的扰动减小；同时摇臂式截割机构所占用的安装空间减小，使空顶距缩小，能够有效降低空顶距带来的施工危险性。(2)两个摇臂组件上分别设置截割头，双摇臂同时截割，因此截割效率更高，矩形截面截割时，掘进机只需要向前进方向的移动，掘进机整体不需要左右移动，也不需要前后反复运动，效率更高。(3)集成了4台顶锚杆钻机，4台帮锚杆钻机和2台顶锚索钻机，能够大幅提高巷道支护效率；以及具有自动化的顶网装置，具有自动顶网和固定防护网的功能；集自动化截割、出煤、铺网、支护等功能于一体，能够实现高效快速的巷道掘进。(4)能够实现截割轨迹的自动化控制，通过编程规划好截割轨迹，可实现掘进机的自动化截割，可有效减少掘进机的操作人员，降低人工成本。附图说明图1为本专利技术摇臂式掘进机的立体图；图2为本专利技术摇臂式掘进机的侧视图；图3为本专利技术摇臂式掘进机的摇臂式截割机构立体图；图4为本专利技术摇臂式掘进机的摇臂式截割机构侧视图；图中，1、掘进迎头面；2、铲板；3、履带机构；4、机身；5-1、帮锚杆钻机；5-2、帮锚杆钻机；6、顶锚索钻机；7、顶锚杆钻机；8、顶网装置；9、截割头；10、摇臂本体；11、减速器；12、液压马达；13、丝杠；14、滑动导轨；15、滑块；16、固定端头；17、机身连接件。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摇臂式掘进机，其特征在于，包括机身和摇臂式截割机构，所述摇臂式截割机构连接于所述机身，所述摇臂式截割机构包括摇臂组件和移动组件，所述摇臂组件连接于所述移动组件，所述移动组件带动所述摇臂组件直线移动，且所述摇臂组件在竖直面上摆动，所述摇臂组件上连接有截割头。

【技术特征摘要】
1.一种摇臂式掘进机，其特征在于，包括机身和摇臂式截割机构，所述摇臂式截割机构连接于所述机身，所述摇臂式截割机构包括摇臂组件和移动组件，所述摇臂组件连接于所述移动组件，所述移动组件带动所述摇臂组件直线移动，且所述摇臂组件在竖直面上摆动，所述摇臂组件上连接有截割头。2.根据权利要求1所述的摇臂式掘进机，其特征在于，所述摇臂式截割机构包括至少两个所述摇臂组件。3.根据权利要求1所述的摇臂式掘进机，其特征在于，所述摇臂组件包括摇臂本体，所述摇臂本体的长度大于巷道高度的二分之一，所述摇臂组件的摆动角度不大于180°。4.根据权利要求3所述的摇臂式掘进机，其特征在于，所述摇臂本体的第一端连接所述截割头，所述截割头内设有驱动其自转的第一驱动装置；所述摇臂本体的第二端连接于所述移动组件，所述摇臂本体的第二端设有驱动其摆动的第二驱动装置。5.根据权利要求1所述的摇臂式掘进机，其特征在于，所述移动组件包括丝杠、螺母和驱动件；所述螺母连接于所述丝杠，所述驱动件驱动所述丝杠或所述螺母转动，所述螺母沿所述丝杠直线运动，所述摇臂组件与所述螺母同步直线运动。6.根据权利要求1所述的摇臂式掘进机，其特征在于，还包括顶锚杆钻机、帮锚杆钻机和顶锚索钻机，所述顶锚杆钻机具有2个运动自由度，所述顶锚杆钻机连接于第一导轨并沿所述第一导轨水平移动，所述顶锚杆钻机与所述第一导轨连接的一端连接有摆动驱动器，所述摆动驱动器驱动所述顶锚杆钻机摆动；所述帮锚杆钻机具有2个运动自由度，所述帮锚杆钻机连接于位置调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鹏飞，郭吉昌，王子越，刘畅，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11