一种钻、锚、固集成化自动钻机的制作方法

本发明属于巷道支护的，具体公开了一种钻、锚、固集成化自动钻机。

背景技术：

1、我国煤炭开采方式主要分为露天开采与井工开采，露天开采在开采工艺方面更为简单，开采效率更高，但随着煤炭资源的日益消耗，大采高易采煤层资源日益缩减，井工开采逐渐成为煤矿开采的主流方式，与此同时，煤矿巷道的安全支护直接关系着煤矿开采的安全性与稳定性，而现阶段井下自动化作业水平仍然较低，存在着支护时间长、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。

2、伴随开采深度的加大，由于深部开采冲击地压、顶板灾害、瓦斯气体等方面更容易存在突出问题，严重制约了井下机械设备自动化、智能化作业水平的提升，导致目前井下机械设备作业流程需人工干预比例居高不下，设备仅仅实现了半自动化运行，究其核心原因，主要来源于冲击扰动造成的顶板灾害一旦发生容易造成重大灾害。因此，为推动井下设备向着全自动化、智能化方向发展，必须首先完成巷道的安全支护，在此条件下，才能在稳固中实现工作面三机配套设备的迭代更新。

技术实现思路

1、本发明提供了一种钻、锚、固集成化自动钻机，可搭载于各类设备对巷道和隧道进行锚杆全自动支护，完成支护面减人化甚至无人化操作，大大减少了空顶区支护的风险，同时很大程度上提升了支护效率，提升了支护作业的自动化程度，实现了安全可靠支护。

2、上述钻、锚、固集成化自动钻机，包括进给机构、钻杆和钻箱；进给机构用于驱动钻杆和钻箱升降；钻杆为钻、锚、药集成化钻杆，包括钻头、中空杆体、托盘、紧固螺母、低压水密封圈、锚固药剂储存管、混合器、锚固药剂、推进密封塞、高压水密封圈；钻头安装在中空杆体的前端；中空杆体靠近前端的位置设置有锚固药剂泄流孔，靠近后端的位置设置有低压进水口；托盘、紧固螺母、低压水密封圈由前到后依次安装在中空杆体外，且位于锚固药剂泄流孔和低压进水口之间；锚固药剂储存管与中空杆体插接，前端位于中空杆体内，后端位于中空杆体外，后端为高压进水口；混合器、锚固药剂、推进密封塞由前到后依次安装在锚固药剂储存管内；高压水密封圈安装在锚固药剂储存管外，位于高压进水口的前方；钻箱为钻、锚、固集成化钻箱，包括箱体、钻杆驱动件、输出轴和连接件；钻杆驱动件和输出轴均安装在箱体上，输出轴由钻杆驱动件驱动旋转；连接件连接输出轴和中空杆体的后端，设置有与箱体中水路连接的出水孔。

3、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，连接件包括锚杆限位套、连接销轴和钻杆限位轴；锚杆限位套为中空套筒，内壁设置有锚杆花键，设置有贯穿筒壁的第一销轴固定孔；钻杆限位轴包括依次连接的螺纹轴、钻锚连接轴和传动轴，钻锚连接轴上设置有第二销轴固定孔，钻杆限位轴上沿中心轴设置有出水孔；锚杆限位套套设在螺纹轴和钻锚连接轴外，第一销轴固定孔对准第二销轴固定孔；连接销轴穿过第一销轴固定孔和第二销轴固定孔，连接锚杆限位套和钻杆限位轴；传动轴与输出轴的轴孔连接。

4、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，锚杆限位套的筒壁上设置有杂物脱出孔；传动轴的侧壁设置有键槽或键，输出轴的轴孔内设置有键或键槽。

5、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，钻杆驱动件为液压马达，安装在箱体的底端；钻箱还包括过液板和托盘夹持爪；过液板安装在箱体的侧面，设置有液压油进口和液压油出口，液压油进口与钻箱的液压油供给系统连接，液压油出口与液压马达的进口连接；托盘夹持爪通过螺栓固定于钻箱的箱体上，用于对托盘紧固后的角度进行限位约束。

6、上述钻、锚、固集成化自动钻机还包括机架和提升机构；机架包括机架底板以及与机架底板垂直相接的机架立板；提升机构包括一级提升组件和二级提升组件；一级提升组件包括一级提升架和一级驱动件；一级提升架包括一级顶板以及与一级顶板垂直相接的一级立板；一级立板与机架立板滑动相接，一级顶板位于机架底板的上方；一级提升架由一级驱动件驱动升降；二级提升组件包括二级提升架和二级驱动件；二级提升架位于一级顶板和机架底板之间；二级驱动件驱动二级提升架升降；进给机构安装在二级提升架内。

7、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，二级提升架包括二级顶板、二级底板以及连接二级顶板和二级底板的导向杆；导向杆垂直于机架底板；进给机构包括进给驱动件、上导向轮、下导向轮、连接悬挂和进给座；进给驱动件包括固定杆以及与固定杆滑动连接的滑动筒，固定杆平行于导向杆，固定杆固定在二级提升架内，两个上导向轮对称安装在滑动筒的两侧，两个下导向轮对称安装在滑动筒的两侧，同侧的上导向轮和下导向轮通过连接悬挂连接；进给座固定在两条连接悬挂上，设置有导向孔，导向杆穿过导向孔；钻箱安装在进给座上。

8、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，一级提升组件还包括耐磨轨道；耐磨轨道安装在机架立板上，与一级立板滑动相接；一级顶板上设置有钻杆限位孔，上表面设置有接顶锥；一级驱动件为一级提升油缸，底端通过销轴与机架耳座连接，顶端与一级顶板连接；二级提升组件还包括提升位移传感器；二级驱动件为二级提升油缸，底端与机架底板连接，顶端与二级顶板连接；提升位移传感器与二级提升油缸平行，底端与机架底板连接，用于测量二级提升架的位移；进给驱动件为进给油缸。

9、上述钻、锚、固集成化自动钻机还包括钻杆存储夹取机构；钻杆存储夹取机构包括上护臂、下护臂、钻杆存储座、钻杆存储座驱动件、钻杆限位托辊、机械手和机械手安装架；上护臂的两端与一级提升架连接；下护臂的两端与机架连接；两组钻杆存储座分别滑动安装在上护臂和下护臂上；每组钻杆存储座上均安装有多组钻杆限位托辊，每组钻杆存储座由对应的钻杆存储座驱动件驱动沿护臂滑动，滑动方向垂直于钻杆；机械手安装架包括滑动相接的上滑架和下滑架，上滑架与上护臂连接，下滑架与下护臂连接；机械手安装在机械手安装架上，用于向钻杆存储座所在方向伸出并抓取由钻杆限位托辊夹持的钻杆。

10、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，钻杆存储夹取机构还包括机械手安装架驱动件和机械手驱动件；机械手安装架驱动件用于驱动上滑架与上护臂同步升降；机械手驱动件用于驱动机械手向钻杆存储座所在方向伸出以及驱动机械手复位。

11、上述钻、锚、固集成化自动钻机中，钻杆存储座驱动件为钻杆存储座推移油缸；钻杆存储座推移油缸的缸体与护臂耳座连接，杆体与钻杆存储座连接；上护臂和下护臂上均设置有与钻杆存储座滑动相接的推移轨道；机械手安装架驱动件为机械手安装架伸缩油缸，两端分别与上滑架和下滑架连接；机械手驱动件为机械手推进油缸，两端分别与机械手和机械手安装架连接。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

13、1.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机，实现了钻孔、装药、紧固锚杆的一次成型，全流程自动锚固作业，集成化操作精简化了锚固工艺，提升了自动化流程运行的可靠性与稳定性，同时大大提升了整体锚固工作效率。

14、2.可以手动操作接钻杆，实现钻锚索孔，可一机多用。

15、3.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机，将钻箱与锚箱集成化为一体，避免了钻箱、锚箱分体式切换过程中出现卡顿而影响自动化锚固流程的成功率，提高了整机运行可靠性，进一步提升了自动锚固效率，在精简机构、提升自动运行流程可靠性的同时，兼备了使用普通钻杆与锚杆锚固的功能需求，实现了钻孔、锚固的集成化操作。

16、4.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机，将钻杆、锚杆、锚固剂药卷集成化为一体，缩减了对孔送药流程和对孔送锚杆流程，避免了因对孔对中性故障而导致的自动化锚固流程失败，缩短了单次锚固所需时间，实现了钻、锚、固集成化操作，优化了锚固流程，大大提升了锚固效率。

17、5.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机，实现了集成化钻杆的存储与自动装填功能，且在有限的空间内布置多锚杆存储机构，提高空间利用率，提升了钻机的支护能力。

18、6.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机为集成化钻机结构，可搭载于其他机械设备之上，形成系列锚杆钻车、掘锚机，集成化整机设备的研制可进一步丰富井下设备的功能完备性，提升井下设备自动化运行可靠性。

19、7.本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机，可大大降低锚固作业人数，传统的1台单体锚杆钻机需要3-4人配合，因本发明将锚固作业流程集成合并，作业人数可缩减至1-2人，大大提升了作业安全性。

20、8.采取本发明提供的钻、锚、固集成化自动钻机锚固施工后，无需人工直接对设备操作，操作人员可进行远距离操控，有效了保障了作业人员健康状态，大大降低了职业病发病率。