一种锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台的制作方法

本发明属于锚护设备的，具体公开了一种锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台。

背景技术：

1、锚杆、锚索支护作为煤矿巷道和交通隧道开掘后的主要支护方式，是目前先进支护工艺技术的代表，代表着煤巷、岩巷支护技术的主要发展方向。多年来，国内外实践经验证明，锚杆、锚索支护是煤巷最经济、有效的支护技术，与棚式支架支护相比，锚杆、锚索支护显著改善了巷道支护效果，降低了巷道支护成本，减轻了工人劳动强度，更重要的是锚杆、锚索支护大大简化了采煤工作面端头支护和超前支护工艺，改善了作业环境，确保了生产安全，为采煤工作面的快速推进创造了良好条件。

2、当前，锚杆支护技术已在很多矿区得到了迅速推广，并在一些矿山取得了良好的实施效果，特别是在三软煤层、大采深开采、高地压开采以及巷道严重膨胀与严重底臌等特殊煤层地质条件下应用成效显著。但是，锚杆、锚索支护的理论和方法尚不完善，理论研究落后于生产实践，且锚杆支护工程中存在着大量的不确定性因素和信息，基于此，人工凭借经验进行锚护作业中存在的随机性、不确定性，容易应发巷道支护可靠性以及安全性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台，可与掘锚机、连采机、掘进机配套使用，可实现巷道顶板及侧帮的锚杆、锚索全自动支护，也可用于快速掘进系统中补打锚杆，应用范围广，工况适应性强，以传感器数据代替人工主观经验，显著提高了支护的可靠性，提升了巷道的支护效率。

2、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台，包括可移动底盘、多循环锚杆钻机、锚杆钻机姿态定位控制装置和锚索支护装置；

3、多循环锚杆钻机包括机架ⅰ、进给机构、钻孔机构ⅰ、锚固机构、钻锚箱切换机构、锚杆输送机构和药卷输送机构；机架ⅰ包括支撑顶板、支撑底板以及与支撑顶板和支撑底板垂直相接的支撑立板和限位杆；进给机构包括进给驱动件、上导向轮、下导向轮、连接悬挂和进给导向座；进给驱动件包括固定杆以及与固定杆滑动连接的滑动筒，固定杆平行于限位杆，固定杆固定在机架ⅰ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；进给导向座固定在两条连接悬挂上，设置有限位孔，限位杆穿过限位孔；钻孔机构ⅰ包括钻箱ⅰ和钻杆ⅰ；锚固机构包括锚箱和锚杆；钻锚箱切换机构包括钻锚箱切换导向板和钻锚箱切换驱动件；多块钻锚箱切换导向板并排设置，均与进给导向座连接，与支撑立板平行，与钻箱ⅰ和锚箱滑动相接；钻锚箱切换驱动件驱动钻箱ⅰ和锚箱沿钻锚箱切换导向板滑动；锚杆输送机构包括上护臂、下护臂、锚杆安装座、锚杆安装座驱动件、锚杆限位托辊、锚杆机械手和机械手安装架；上护臂的两端与机架ⅰ连接；下护臂的两端与机架ⅰ连接；两组锚杆安装座分别滑动安装在上护臂和下护臂上，两组锚杆安装座所在平面与钻锚箱切换导向板平行且位于钻箱ⅰ和锚箱的两侧；每组锚杆安装座上均安装有多组锚杆限位托辊，每组锚杆安装座由对应的锚杆安装座驱动件驱动沿护臂滑动，滑动方向与钻箱ⅰ和锚箱的滑动方向相同；机械手安装架的两端分别与上护臂和下护臂连接；锚杆机械手安装在机械手安装架上，用于向锚杆安装座所在方向伸出并抓取由锚杆限位托辊夹持的锚杆；药卷输送机构包括对中架、对中架驱动件、导向管、导向槽、装药管架、夹紧槽、装药管架驱动件、装药管、提升块、提升块驱动件、药卷装填组件；对中架与上护臂滑动连接，由对中架驱动件驱动沿上护臂滑动，滑动方向与锚杆安装座的滑动方向相同；导向管安装在对中架上，与锚杆平行；导向槽设置在对中架上，与锚杆安装座垂直，位于导向管的下方，与导向管对应的位置设置有缺口；装药管架包括固定架和滑动架，固定架安装在对中架上，滑动架与固定架滑动连接，滑动架由装药管架驱动件驱动沿导向槽方向滑动；多个夹紧槽设置在滑动架上，沿导向槽方向布置，每个夹紧槽内均夹持有一根装药管，装药管的底端位于导向槽内；提升块由提升块驱动件驱动在导向槽的缺口和导向管之间移动，设置有送药孔ⅰ；药卷装填组件与提升块连接，用于将锚杆凝固药沿着装药管、导向管装入钻孔中；

4、锚杆钻机姿态定位控制装置连接可移动底盘和多循环锚杆钻机，用于调整多循环锚杆钻机的姿态；锚索支护装置包括锚索钻机和锚索单体作业轨道；

5、锚索单体作业轨道包括固定板、翻转板、翻转机构、滑动板和牵引机构；固定板固定在可移动底盘上，两端分别与翻转板转动连接，上表面与滑动板滑动连接；翻转板由翻转机构驱动展开至与固定板平齐或向固定板折回；滑动板由牵引机构牵引沿固定板滑动，滑动方向垂直于可移动底盘的行驶方向；锚索钻机安装在滑动板上。

6、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，支撑顶板的上表面设置有接顶锥；

7、进给机构还包括摆动组件、悬挂张紧组件、进给位移传感器和磁片；摆动组件包括摆动耳座、摆动横梁、摆动销、固定板；摆动耳座上设置有相互垂直的连接孔ⅰ和连接孔ⅱ；摆动横梁位于两侧的连接悬挂之间，中间位置设置有销孔，两端插入两侧摆动耳座的连接孔ⅰ中；摆动销穿过摆动横梁的销孔，两端安装有固定板，两侧的固定板通过连接件连成一体并固定在机架ⅰ上；连接悬挂穿过对应摆动耳座的连接孔ⅱ；悬挂张紧组件与上导向轮或下导向轮配合，包括张紧套管、张紧叉杆、张紧弹簧、张紧螺母；张紧套管固定在进给驱动件的滑动筒上；张紧叉杆穿过张紧套管，顶端设置有轮座与上导向轮连接或底端设置有轮座与下导向轮连接，表面设置有外螺纹；张紧弹簧套设在张紧叉杆上，两端分别与张紧套管和轮座相接；张紧螺母套设在张紧叉杆上，张紧螺母与张紧弹簧位于张紧套管的两侧；进给位移传感器与进给驱动件平行，顶端与支撑顶板连接；磁片安装在进给导向座上；磁片和进给位移传感器相互感应，测量钻孔机构ⅰ和锚固机构的位移和速度。

8、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，钻锚箱切换机构还包括钻锚箱切换轨道、钻箱拨块、锚箱拨块和切换位移传感器；三块钻锚箱切换导向板并排设置，中间的钻锚箱切换导向板为工作位，两侧的钻锚箱切换导向板为等待位，中间的钻锚箱切换导向板上设置有用于锁紧钻箱ⅰ或锚箱的锁紧件；钻箱ⅰ上设置有钻箱切换槽；锚箱上设置有锚箱切换槽；钻锚箱切换驱动件包括固定杆以及与固定杆滑动连接的滑动筒，固定杆的两端固定在下护臂上，滑动筒与固定杆滑动连接，滑动筒上固定有钻箱拨块和锚箱拨块；钻锚箱切换轨道与钻锚箱切换驱动件平行，两端固定在下护臂上；钻箱拨块上设置有凹槽和凸起，凹槽与钻锚箱切换轨道滑动配合，凸起用于插设在钻箱切换槽内；锚箱拨块上设置有凹槽和凸起，凹槽与钻锚箱切换轨道滑动配合，凸起用于插设在锚箱切换槽内；切换位移传感器用于测量钻箱ⅰ和锚箱的位移。

9、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，锚杆输送机构还包括锚杆安装座滑动轨道和机械手驱动件；上护臂和下护臂上均设置有锚杆安装座滑动轨道；锚杆安装座与锚杆安装座滑动轨道滑动连接；锚杆机械手上安装有锚杆限位块；机械手驱动件用于驱动锚杆机械手向锚杆安装座所在方向伸出以及驱动锚杆机械手复位。

10、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，药卷输送机构还包括导向筒、钻杆限位托辊；导向筒包括导向外筒、导向内筒、对中位移传感器和磁环；导向外筒固定在上护臂上，导向内筒与对中架连接，导向内筒由对中架驱动件驱动沿导向外筒伸缩；磁环安装在导向内筒内；对中位移传感器安装在导向外筒内，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对中架的位移，量程大于导向内筒的行程；钻杆限位托辊安装在导向管上，用于在钻孔时对钻杆ⅰ对中限位；提升块驱动件安装有送药位移传感器，用于测量锚杆凝固药的位移。

11、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，药卷装填组件包括固定座、压紧座、连接螺杆、压紧弹簧、压紧螺母、柔索输送轮、柔索输送轮驱动件、柔索；固定座上设置有送药孔ⅱ，固定座与提升块连接，送药孔ⅱ与送药孔ⅰ对齐；连接螺杆穿过压紧座，端部与固定座连接；压紧弹簧和压紧螺母套设在连接螺杆上，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；柔索穿过两组柔索输送轮之间的空隙、送药孔ⅱ、送药孔ⅰ，由柔索输送轮压紧。

12、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，锚索钻机包括机架ⅱ、钻杆仓、钻杆仓驱动件、钻孔机构ⅱ、钻箱驱动件和钻杆机械手；机架ⅱ与滑动板连接；钻杆仓转动安装在机架ⅱ上，由钻杆仓驱动件驱动旋转；钻杆仓包括转动设置的钻杆夹持盘以及用于驱动钻杆夹持盘旋转的钻杆夹持盘驱动件，钻杆夹持盘的转动中心线与钻杆仓的转动中心线错位设置；钻孔机构ⅱ包括钻箱ⅱ和钻杆ⅱ；钻箱ⅱ滑动安装在机架ⅱ上，由钻箱驱动件驱动升降；钻杆机械手包括腕臂以及安装在腕臂上的夹持件；腕臂转动安装在机架ⅱ上，通过旋转使夹持件向钻杆仓所在方向伸出并抓取由钻杆夹持盘夹持的钻杆ⅱ。

13、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，翻转机构为翻转油缸，两端分别与固定板和翻转板连接；牵引机构包括马达、链轮和牵引链条；两侧的翻转板上分别安装有马达，马达的输出轴上安装有链轮，牵引链条与链轮啮合；马达配有角度编码器；锚索单体作业轨道还包括轨道压板；两组轨道压板固定在固定板上组成滑动板的滑动空间；滑动板与牵引链条固定连接，两侧嵌入滑动空间内。

14、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台中，锚杆钻机姿态定位控制装置包括连接座、连接座回转件、姿态定位伸缩臂、姿态定位伸缩臂驱动件、调平座、调平座驱动件、摆动座驱动件ⅰ、摆动座ⅰ、摆动座驱动件ⅱ、摆动座ⅱ、提升架、提升导向机构和提升驱动件；连接座通过连接座回转件与可移动底盘连接；姿态定位伸缩臂的两端分别与连接座和调平座转动连接；姿态定位伸缩臂由姿态定位伸缩臂驱动件驱动相对连接座上下摆动；调平座由调平座驱动件驱动相对姿态定位伸缩臂上下摆动；摆动座驱动件ⅰ的固定筒固定在调平座上，旋转轴与摆动座ⅰ连接；摆动座驱动件ⅱ与摆动座驱动件ⅰ垂直，固定筒固定在摆动座ⅰ上，旋转轴与摆动座ⅱ连接；提升架与摆动座ⅱ通过提升导向机构滑动连接，由提升驱动件驱动升降；机架ⅰ固定在提升架上。

15、上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台还包括临时支护装置；临时支护装置包括临时支护升降臂、伸缩臂回转件、临时支护伸缩臂、临时支护支撑板和支撑板驱动件；临时支护升降臂的底端与可移动底盘连接；临时支护伸缩臂通过伸缩臂回转件与临时支护升降臂连接；临时支护支撑板与临时支护伸缩臂转动连接，由支撑板驱动件驱动相对临时支护伸缩臂上下摆动。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果。

17、(1)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，采用上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台施工后，可大大缩短单根锚杆、锚索的支护时间，相比传统人工锚护操作施工时间可降低40％，且双臂锚杆、锚索可同时进行支护作业，实现一次成排的锚杆、锚索全断面支护，很大程度上提高了锚护效率。

18、(2)可降低工人的劳动强度：传统锚杆、锚索支护需要进行手动钻机的找位、固定、打钻等步骤，对锚固作业人员的体力消耗较大，采用上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台进行巷道支护施工后，可实现锚杆支护全流程自动锚护，锚索的单人手动锚护，减少了人工打钻、装药、上锚杆、紧固等工序，极大减少了掘进工作面支护人员劳动强度。

19、(3)可提高施工的安全性，极大降低职业病发病率：掘进支护工作面未支护区域是锚固操作人员的主要作业区域，空顶区安全隐患较大，同时作业人员长时间在高粉尘浓度空间作业，容易诱发职业病，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，采用上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台后，无需人工进行近距离安装作业，可避免在危险施工区域长时间停留，很大程度上保障了作业人员的安全健康。

20、(4)可降低操作人数，提高生产效率：传统的1台单体锚杆钻机需要3-4人配合，采用上述锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台仅需1-2人作业，减少了工作面的人数，减少的人员成本，实现了环境恶劣区、危险防范区域的减人化作业。

21、(5)由于煤矿井下和隧道施工作业环境恶劣、存在危险性，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，本发明提供的锚杆、锚索联合支护的自动化锚护平台对于加快锚护速度，提高安全性，降低工人工作强度，实现锚护作业全过程的自动化、智能化意义重大。