【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及治理煤矿巷道底板底臌设备领域，尤其是一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置及其实施方法。
技术介绍
1、矿井巷道建设是煤层开采的前提，随着煤炭开挖深度的不断增加，在煤矿巷道建设过程中的“三高一扰”(高地应力、高地温、高渗透率和强开挖扰动)问题明显，其中高地压这一问题尤其突出。高地压容易导致煤矿巷道变形，尤其在深部软岩巷道和支护不到位的巷道中，巷道顶板沉降、底板底臌、偏帮等问题尤为显著，巷道变形不仅直接影响巷道内施工人员和设备安全，同时巷道变形导致其断面面积减小，影响巷道内通风和设备运输，进而影响煤矿的生产效率。针对顶板沉降和偏帮等问题的治理方法主要是借助锚杆和锚网等设施，通过在顶板和两帮岩体中安装锚杆提高其抗变形能力。而针对底板底臌的问题的治理方法则主要借助锚索，通过在巷道底板中打孔并安装锚索对变形底板加以控制。相比较顶板和两帮治理中锚杆的安装流程，锚索安装时的流程更为复杂且难度较大。安装底板锚索的流程包括两个主要流程，首先是在巷道底板钻出安装孔，然后再将锚索安装至孔内。由于在深部巷道或软岩巷道中，底板岩体结构稳定性较差，因此在第一步骤钻出安装孔后易出现孔壁失稳、孔内碎石堆积，甚至出现塌孔现象，在该施工环境下仅依靠人力完成锚索的安装是及其困难的，因此在现有技术中(zl2019103833876.8；zl201910383289.2；zl202011070782.8；zl201910383294.3；zl201910383287.3；zl202011070686.3；cn202110822926.9)公开了锚索辅助安装方
技术实现思路
1、本专利技术旨在解决上述问题，提供了一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其采用的技术方案如下：
2、一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，包括空心钻杆、车架、进给驱动机构、旋转驱动机构及动力机构，所述空心钻杆贯穿车架设置，且为多节可拆卸式连接结构，控臌锚索插入空心钻杆内部；空心钻杆底部设置分离式钻头，其包括钻头主体、驱动棘轮、棘轮钻头架及钻头叶片，钻头主体底部沿周向设置若干钻头切削齿，驱动棘轮固定设置在钻头主体内侧面，且驱动棘轮的棘爪朝向轴心一侧设置，棘轮钻头架设置在棘爪内侧，所述棘轮钻头架为中空环形结构，且侧壁开有通槽，钻头叶片通过铰接轴沿竖直方向铰接在棘轮钻头架上，钻头叶片与棘轮钻头架之间设置限位弹簧，限位弹簧与钻头叶片的连接点设置在铰接轴远离棘轮钻头架轴心的一侧，所述钻头叶片的数量为2个，且关于棘轮钻头架轴心呈中心对称设置，钻头叶片靠近棘轮钻头架轴心的一端相互抵接，所述限位弹簧在自然长度下使得2个钻头叶片中心形成的内圆直径大于所述控臌锚索的直径，钻头叶片外端距棘轮钻头架轴心的距离大于驱动棘轮棘爪端部的内径；
3、旋转驱动机构包括主动齿轮、固定齿轮及回转台，所述主动齿轮及固定齿轮为锥齿轮且相互啮合，固定齿轮沿水平方向固定设置在车架上，回转台可转动地设置在固定齿轮上方，并随主动齿轮转动；进给驱动机构包括设置在回转台上的主动摩擦轮及从动摩擦轮，空心钻杆夹持在主动摩擦轮及从动摩擦轮之间，并随主动摩擦轮及从动摩擦轮的转动进行竖直方向的移动；动力机构驱动主动齿轮及主动摩擦轮转动。
4、在上述方案的基础上，所述空心钻杆一端设置钻杆台阶孔，另一端设置钻杆伸出端，所述钻杆台阶孔与钻杆伸出端的长度相等，且钻杆伸出端的外径与钻杆台阶孔的内径相等，钻杆伸出端外侧设置钻杆外花键，钻杆台阶孔内侧设置钻杆内花键，并与钻杆外花键键连接，钻杆台阶孔与相邻空心钻杆的钻杆伸出端的重合部处沿径向设置连接螺栓。
5、在上述方案的基础上，所述钻杆伸出端设置在空心钻杆下部，钻头主体上部内侧设置钻头花键，钻头主体套设在钻杆伸出端外，且钻头花键与钻杆外花键键连接；钻头主体与钻杆伸出端的重合部处沿径向设置连接螺栓。
6、优选地，钻头主体内侧下部设置有钻头台阶面，驱动棘轮上下两侧分别抵接第一轴承及第二轴承，所述第一轴承上端面与空心钻杆下端面抵接，第二轴承下端面与钻头台阶面抵接，棘轮钻头架设置在第一轴承和第二轴承的内圈之间。
7、优选地，还包括夹紧机构，所述夹紧机构包括夹紧固定架、夹紧丝杠、丝杠手轮、导轨及滑块，所述夹紧固定架固定连接在回转台上，所述导轨及夹紧丝杠沿空心钻杆径向设置，导轨固定安装在夹紧固定架上，夹紧丝杠与丝杠手轮同轴固定连接，且可转动地安装在夹紧固定架上，滑块可滑移地设置在导轨上；滑块上固定连接从动轮架，从动摩擦轮可转动地设置在从动轮架上。
8、优选地，进给驱动机构还包括主动轮架、主动传动轴、同步带及同步带轮，同步带轮的数量为多个，所述主动轮架固定安装在回转台上，主动传动轴可转动地贯穿主动轮架并与1个同步带轮同轴固定连接，同步带轮外套设同步带，主动摩擦轮与同步带轮同轴固定连接。
9、在上述方案的基础上，所述动力机构包括安装在回转台上的液压马达和减速箱，减速箱通过进给传动轴和旋转传动轴同时与主动传动轴和主动齿轮连接。
10、优选地，车架下部安装行走式履带轮。
11、本专利技术还公开了一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置的实施方法，包括以下步骤：
12、s1.由行走式履带轮带动装置移动至预定施工位置；
13、s2.转动丝杠手轮，使从动摩擦轮向远离主动摩擦轮的方向移动；
14、s3.将第1节空心钻杆插入主动摩擦轮与从动摩擦轮之间的空隙中；
15、s4.反向转动丝杠手轮，使从动摩擦轮向靠近主动摩擦轮的方向移动，直至从动摩擦轮与主动摩擦轮加紧空心钻杆；
16、s5.启动液压马达，驱动主动传动轴和主动齿轮转动，带动空心钻杆水平转动的同时向下移动；
17、s6.当空心钻杆底部穿过车架时，关闭液压马达，将分离式钻头安装在空心钻杆底部；
18、s7.将控臌锚索从空心钻杆顶部穿入，控臌锚索头部在自重作用下下落至空心钻杆底部、钻头叶片上方；
19、s8.再次启动液压马达，钻头叶片在驱动棘轮转动下相互抵接，空心钻杆向下移动，直至端部靠近主动摩擦轮，暂停液压马达，将第2节空心钻杆从控臌锚索尾部穿入，并使第2节空心钻杆的钻杆伸出部与第1节空心钻杆的钻杆台阶孔首尾相连；循环该步骤直至分离式钻头下降至指定位置、钻装过程完成；
20、s9.反向旋转液压马达，带动主动传动轴及主动齿轮反向旋转，带动驱动棘轮反向旋转，钻头叶片在限位弹簧的作用下绕铰接轴旋转，使钻头叶片靠近棘轮钻头架轴心的一端相互远离，控臌锚索在自重作用下穿过钻头叶片下落到达孔底；同时空心钻杆旋转同时向上移动；
21、s10.将空心钻杆逐节拆除，完成控臌锚索的安装。
22、本专利技术还公开了一种钻装一体的巷道底板锚索安本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，包括空心钻杆(2)、车架(71)、进给驱动机构、旋转驱动机构及动力机构，所述空心钻杆(2)贯穿车架(71)设置，且为多节可拆卸式连接结构，控臌锚索(1)插入空心钻杆(2)内部；空心钻杆(2)底部设置分离式钻头，其包括钻头主体(80)、驱动棘轮(83)、棘轮钻头架(85)及钻头叶片(86)，钻头主体(80)底部沿周向设置若干钻头切削齿，驱动棘轮(83)固定设置在钻头主体(80)内侧面，且驱动棘轮(83)的棘爪朝向轴心一侧设置，棘轮钻头架(85)设置在棘爪内侧，所述棘轮钻头架(85)为中空环形结构，且侧壁开有通槽，钻头叶片(86)通过铰接轴(88)沿竖直方向铰接在棘轮钻头架(85)上，钻头叶片(86)与棘轮钻头架(85)之间设置限位弹簧(89)，限位弹簧(89)与钻头叶片(86)的连接点设置在铰接轴(88)远离棘轮钻头架(85)轴心的一侧，所述钻头叶片(86)的数量为2个，且关于棘轮钻头架(85)轴心呈中心对称设置，钻头叶片(86)靠近棘轮钻头架(85)轴心的一端相互抵接，所述限位弹簧(89)在自然长度下使得2个钻头叶片(86)中心
2.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，所述空心钻杆(2)一端设置钻杆台阶孔，另一端设置钻杆伸出端(23)，所述钻杆台阶孔与钻杆伸出端(23)的长度相等，且钻杆伸出端(23)的外径与钻杆台阶孔的内径相等，钻杆伸出端(23)外侧设置钻杆外花键，钻杆台阶孔内侧设置钻杆内花键(24)，并与钻杆外花键键连接，钻杆台阶孔与相邻空心钻杆(2)的钻杆伸出端(23)的重合部处沿径向设置连接螺栓(21)。
3.根据权利要求2所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，所述钻杆伸出端(23)设置在空心钻杆(2)下部，钻头主体(80)上部内侧设置钻头花键(801)，钻头主体(80)套设在钻杆伸出端(23)外，且钻头花键(801)与钻杆外花键键连接；钻头主体(80)与钻杆伸出端(23)的重合部处沿径向设置连接螺栓(21)。
4.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，钻头主体(80)内侧下部设置有钻头台阶面(802)，驱动棘轮(83)上下两侧分别抵接第一轴承(81)及第二轴承(82)，所述第一轴承(81)上端面与空心钻杆(21)下端面抵接，第二轴承(82)下端面与钻头台阶面(802)抵接，棘轮钻头架(85)设置在第一轴承(81)和第二轴承(82)的内圈之间。
5.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，还包括夹紧机构，所述夹紧机构包括夹紧固定架(66)、夹紧丝杠(68)、丝杠手轮(63)、导轨及滑块，所述夹紧固定架(66)固定连接在回转台(43)上，所述导轨及夹紧丝杠(68)沿空心钻杆(2)径向设置，导轨固定安装在夹紧固定架(66)上，夹紧丝杠(68)与丝杠手轮(63)同轴固定连接，且可转动地安装在夹紧固定架(66)上，滑块可滑移地设置在导轨上；滑块上固定连接从动轮架(36)，从动摩擦轮(37)可转动地设置在从动轮架(36)上。
6.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，进给驱动机构还包括主动轮架(31)、主动传动轴(32)、同步带(33)及同步带轮(34)，同步带轮(34)的数量为多个，所述主动轮架(31)固定安装在回转台(43)上，主动传动轴(32)可转动地贯穿主动轮架(31)并与1个同步带轮(34)同轴固定连接，同步带轮(34)外套设同步带(33)，主动摩擦轮(35)与同步带轮(34)同轴固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，所述动力机构包括安装在回转台(43)上的液压马达(51)和减速箱(52)，减速箱(52)通过进给传动轴(53)和旋转传动轴(54)同时与主动传动轴(32)和主动齿轮(41)连接。
8.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，车架(71)下部安装行走式履带轮(72)。
9.一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，包括空心钻杆(2)、车架(71)、进给驱动机构、旋转驱动机构及动力机构，所述空心钻杆(2)贯穿车架(71)设置，且为多节可拆卸式连接结构，控臌锚索(1)插入空心钻杆(2)内部；空心钻杆(2)底部设置分离式钻头，其包括钻头主体(80)、驱动棘轮(83)、棘轮钻头架(85)及钻头叶片(86)，钻头主体(80)底部沿周向设置若干钻头切削齿，驱动棘轮(83)固定设置在钻头主体(80)内侧面，且驱动棘轮(83)的棘爪朝向轴心一侧设置，棘轮钻头架(85)设置在棘爪内侧，所述棘轮钻头架(85)为中空环形结构，且侧壁开有通槽，钻头叶片(86)通过铰接轴(88)沿竖直方向铰接在棘轮钻头架(85)上，钻头叶片(86)与棘轮钻头架(85)之间设置限位弹簧(89)，限位弹簧(89)与钻头叶片(86)的连接点设置在铰接轴(88)远离棘轮钻头架(85)轴心的一侧，所述钻头叶片(86)的数量为2个，且关于棘轮钻头架(85)轴心呈中心对称设置，钻头叶片(86)靠近棘轮钻头架(85)轴心的一端相互抵接，所述限位弹簧(89)在自然长度下使得2个钻头叶片(86)中心形成的内圆直径大于所述控臌锚索(1)的直径，钻头叶片(86)外端距棘轮钻头架(85)轴心的距离大于驱动棘轮(83)棘爪端部的内径；
2.根据权利要求1所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，所述空心钻杆(2)一端设置钻杆台阶孔，另一端设置钻杆伸出端(23)，所述钻杆台阶孔与钻杆伸出端(23)的长度相等，且钻杆伸出端(23)的外径与钻杆台阶孔的内径相等，钻杆伸出端(23)外侧设置钻杆外花键，钻杆台阶孔内侧设置钻杆内花键(24)，并与钻杆外花键键连接，钻杆台阶孔与相邻空心钻杆(2)的钻杆伸出端(23)的重合部处沿径向设置连接螺栓(21)。
3.根据权利要求2所述的一种钻装一体的巷道底板锚索安装装置，其特征在于，所述钻杆伸出端(23)设置在空心钻杆(2)下部，钻头主体(80)上部内侧设置钻头花键(801)，钻头主体(80)套设在钻杆伸出端(23)外，且钻头花键(801)与钻杆外花键键连接；钻头主体(80)与钻杆伸出端(23)的重合部处沿径向设置连接螺栓(21)。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：于智卓，汪月伟，程敬义，孙勇，孙鑫，张英杰，张晓迪，吴晓康，万志军，郑立永，高魁东，张洪伟，张宇，
申请(专利权)人：山西朔州山阴金海洋五家沟煤业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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