一种巷道智能掘支机及其快速成巷的方法技术

本发明专利技术涉及巷道掘进领域，公开了一种巷道智能掘支机及其快速成巷的方法，该巷道智能掘支机包括：截割单元、智能控制系统、支架运输单元和锚杆作业单元；支架运输单元包括：安装机械手、支架运输机和拆卸机械手；支架运输机上设有若干个液压支架；截割单元和安装机械手均设置在支架运输机的前端一侧，锚杆作业单元和拆卸机械手均设置在支架运输机的后端一侧；智能控制系统监测截割单元、支架运输单元和锚杆作业单元的工作状态，分别控制截割单元、支架运输单元和锚杆作业单元。本发明专利技术提供的巷道智能掘支机，通过在掘进工作面智能化的架设液压支架，在掘支机后方打设锚杆，解决了掘进与支护相互干扰、不能平行作业的问题。

A kind of intelligent roadway digger and its fast lane forming method

【技术实现步骤摘要】
一种巷道智能掘支机及其快速成巷的方法
本专利技术涉及巷道掘进领域，特别是涉及一种巷道智能掘支机及其快速成巷的方法。
技术介绍
我国绝大部分煤矿巷道围岩对支护要求是掘进一排必须完成一排锚杆锚索的支护，由于掘进与支护都是在掘进工作面完成，需要等待支护完成才能开始再次开始掘进，而锚杆支护工艺复杂、完成支护耗时长，导致支护的速度跟不上掘进的速度，影响了成巷的整体速度，造成了煤矿回采和掘进接替紧张。为解决煤矿巷道快速成巷的问题，国内外研发了两类快速掘进装备，一种是横轴滚筒式的掘锚机组，利用机载的液压锚杆钻机快速完成支护，但这种装备通常空顶空帮距在3.5m左右，难以适应我国大多数煤矿巷道围岩条件，另一种是在悬臂式掘进机上安装液压锚杆钻机完成锚杆支护，避免了人工搬运钻机支护，但这种装备施加支护速度慢、并且仍然需要等待锚杆支护作业完成才能继续掘进，耗时仍然较长。
技术实现思路
鉴于上述技术缺陷和应用需求，本专利技术实施例提供一种巷道智能掘支机及其快速成巷的方法，能够保证掘进与永久支护平行作业，解决了掘进工作面完成锚杆支护用时长、用人多的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种巷道智能掘支机，包括：截割单元、智能控制系统、支架运输单元和锚杆作业单元；所述支架运输单元包括：安装机械手、支架运输机和拆卸机械手；所述支架运输机上设有若干个液压支架；所述截割单元和所述安装机械手均设置在所述支架运输机的前端一侧，所述锚杆作业单元和所述拆卸机械手均设置在所述支架运输机的后端一侧；所述智能控制系统监测所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元的工作状态，分别控制所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元。进一步地，所述液压支架包括：支架立柱、顶梁、顶护板、侧护板、水平油缸、支顶油缸和侧护油缸；所述支架立柱通过所述水平油缸铰接在所述顶梁的两端，所述顶护板通过所述支顶油缸铰接在所述支架立柱的顶部，所述侧护板通过所述侧护油缸铰接在所述侧护板的外侧。进一步地，所述液压支架还包括：金属网和柔性支护材料；所述侧护板和所述顶护板的外侧依次层叠设置有所述柔性支护材料和所述金属网。进一步地，所述巷道智能掘支机还包括：煤岩块运输单元；所述煤岩块运输单元包括：铲板和刮板运输机；所述铲板设置在所述支架运输机的前端一侧，置于所述截割单元的底部；所述刮板运输机设置在所述支架运输机的底部，与所述铲板连通；所述铲板后设有用于设置所述液压支架的安装槽，所述智能控制系统控制所述安装机械手将所述液压支架安放到所述安装槽内。进一步地，所述巷道智能掘支机还包括：通风单元和除尘单元；所述通风单元包括：第一固定风筒、第一伸缩风筒和第二固定风筒；所述第一固定风筒的出风口设置在所述支架运输机的前端一侧，所述第一固定风筒通过所述第一伸缩风筒与所述第二固定风筒连接；所述除尘单元包括：除尘风机、第三固定风筒、第二伸缩风筒和第四固定风筒；所述除尘风机设置在所述支架运输机的前端一侧，所述除尘风机依次通过所述第三固定风筒、所述第二伸缩风筒与所述第四固定风筒连接。进一步地，所述截割单元包括：滚筒、截割臂、油缸、四连杆结构和滑动机架；所述截割臂包括：相互铰接的截割大臂和截割小臂；所述滚筒设置在所述截割大臂上远离所述截割小臂的一端，所述截割大臂通过所述油缸与所述滑动机架连接，所述截割小臂通过所述四连杆结构与所述滑动机架连接；所述四连杆机构用于调整所述滚筒的截割轨迹，使截割煤壁时所述滚筒在一个垂直平面内，控制减小空顶距。进一步地，所述锚杆作业单元包括：若干个顶锚杆钻机和若干帮锚杆钻机；所述顶锚杆钻机和所述帮锚杆钻机均设置在所述支架运输机的后端一侧，每个所述顶锚杆钻机均与所述支架运输机的后端间隔第一预设距离，每个所述帮锚杆钻机均与所述支架运输机的后端间隔第二预设距离。进一步地，所述智能控制系统包括：导航子单元、倾角传感器、主机和测距传感器；所述导航子单元及所述倾角传感器用于测量所述巷道智能掘支机行进方向及姿态，并通过所述主机控制所述巷道智能掘支机的方向及姿态；倾角传感器及测距传感器获取所述液压支架的位置和姿态，并通过所述主机控制所述安装机械手将所述液压支架固定到所述支架运输机的前端一侧，控制所述拆卸机械手将所述液压支架拆卸并安放在所述支架运输机的后端。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种巷道智能掘支机快速成巷的方法，包括：步骤S1：智能控制系统控制截割单元向前滑移截割煤壁完成预定方向与姿态的进刀；步骤S2：支架运输单元将液压支架转运到安装机械手上，液压支架展开并支撑在支架运输机的前端一侧，完成对巷道的前端支护；步骤S3：智能控制系统控制截割单元在一个垂直平面内上下截割煤壁；步骤S4：智能控制系统控制拆卸机械手抓取液压支架，液压支架缩回并转运至支架运输机的后端，同时锚杆作业单元在支架运输机的后端一侧完成锚杆的安装；步骤S5：巷道智能掘支机整体继续前进，重复执行步骤S1至S4，直至完成整个巷道的掘进与支护。进一步地，所述步骤S3和步骤S4之间还包括：智能控制系统控制通过煤岩块运输单元清理截割过程中的煤岩块，并通过通风单元和除尘单元进行通风和除尘。本专利技术提供巷道智能掘支机，通过在掘进工作面智能化的架设液压支架，在掘支机后方打设锚杆，保证了掘进工作面临时支护空顶小、安装速度快、支护强度高并且能够实现主动支护顶板两帮，解决了掘进与支护相互干扰、不能平行作业的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的巷道智能掘支机的侧视图；图2为本专利技术实施例提供的巷道智能掘支机的俯视图；图3为本专利技术实施例提供的支架运输单元的示意图；图4为本专利技术实施例提供的液压支架的整体示意图；图5为本专利技术实施例提供的液压支架的局部示意图；图6为本专利技术实施例提供的液压支架A-A截面的示意图；图7为本专利技术实施例提供的截割单元的示意图；图8为本专利技术实施例提供的铲板的侧视图；附图标记说明：1、截割单元；2、液压支架；3、智能控制系统；4、铲板；5、支架运输单元；6、刮板运输机；7、锚杆作业单元；8、第一固定风筒；9、除尘风机；10、煤壁；11、滚筒；12、油缸；13、截割臂；14、四连杆结构；15、滑动机架；21、支架立柱；22、顶护板；23、支顶油缸；24、顶梁；25、水平油缸；26、侧护油缸；27、侧护板；28、柔性支护材料；29、金属网；35、主机；41、安装槽；51、安装机械手；52、支架运输机；53、拆卸机械手；71、顶锚杆钻机；72、帮锚杆钻机；321、第一测距传感器；322、第二测距传感器；323、第三测距传感器；331、第一倾角传感器；332、第二倾角传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种巷道智能掘支机，其特征在于，包括：/n截割单元、智能控制系统、支架运输单元和锚杆作业单元；/n所述支架运输单元包括：安装机械手、支架运输机和拆卸机械手；/n所述支架运输机上设有若干个液压支架；所述截割单元和所述安装机械手均设置在所述支架运输机的前端一侧，所述锚杆作业单元和所述拆卸机械手均设置在所述支架运输机的后端一侧；所述智能控制系统监测所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元的工作状态，分别控制所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种巷道智能掘支机，其特征在于，包括：
截割单元、智能控制系统、支架运输单元和锚杆作业单元；
所述支架运输单元包括：安装机械手、支架运输机和拆卸机械手；
所述支架运输机上设有若干个液压支架；所述截割单元和所述安装机械手均设置在所述支架运输机的前端一侧，所述锚杆作业单元和所述拆卸机械手均设置在所述支架运输机的后端一侧；所述智能控制系统监测所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元的工作状态，分别控制所述截割单元、所述支架运输单元和所述锚杆作业单元。


2.根据权利要求1所述的巷道智能掘支机，其特征在于，所述液压支架包括：
支架立柱、顶梁、顶护板、侧护板、水平油缸、支顶油缸和侧护油缸；
所述支架立柱通过所述水平油缸铰接在所述顶梁的两端，所述顶护板通过所述支顶油缸铰接在所述支架立柱的顶部，所述侧护板通过所述侧护油缸铰接在所述侧护板的外侧。


3.根据权利要求2所述的巷道智能掘支机，其特征在于，所述液压支架还包括：
金属网和柔性支护材料；所述侧护板和所述顶护板的外侧依次层叠设置有所述柔性支护材料和所述金属网。


4.根据权利要求1所述的巷道智能掘支机，其特征在于，所述巷道智能掘支机还包括：
煤岩块运输单元；所述煤岩块运输单元包括：铲板和刮板运输机；所述铲板设置在所述支架运输机的前端一侧，置于所述截割单元的底部；所述刮板运输机设置在所述支架运输机的底部，与所述铲板连通；所述铲板后设有用于设置所述液压支架的安装槽，所述智能控制系统控制所述安装机械手将所述液压支架安放到所述安装槽内。


5.根据权利要求1所述的巷道智能掘支机，其特征在于，所述巷道智能掘支机还包括：
通风单元和除尘单元；
所述通风单元包括：第一固定风筒、第一伸缩风筒和第二固定风筒；所述第一固定风筒的出风口设置在所述支架运输机的前端一侧，所述第一固定风筒通过所述第一伸缩风筒与所述第二固定风筒连接；
所述除尘单元包括：除尘风机、第三固定风筒、第二伸缩风筒和第四固定风筒；所述除尘风机设置在所述支架运输机的前端一侧，所述除尘风机依次通过所述第三固定风筒、所述第二伸缩风筒与所述第四固定风筒连接。


6.根据权利要求1所述的巷道智能掘支机，其特征在于，所述截割...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，姜鹏飞，庞义辉，王子越，韦尧中，郭吉昌，
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