一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置及方法
技术领域
本发明属于煤矿机械技术领域，特别是涉及一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置及方法。
背景技术
目前，为了适应煤矿井下复杂多变的工况环境，锚杆支护技术得到迅速发展，而锚杆支护必然少不了锚杆钻机的使用，但是，绝大多数情况下锚杆钻机仍需要人工手动操作，由于锚杆钻机的钻杆上部通常都未设置支撑保护和导向结构，导致钻孔过程中仅凭工人双臂很难保持锚杆钻机的稳定，容易造成钻杆在进行钻孔作业时出现摆动和偏载，导致锚杆钻机的精确定位很难实现，特别是钻顶板孔眼时，不但作业条件更差，钻孔作业难度也大幅度增加，而且工人的劳动强度更大，已经难以满足现代煤矿安全高效生产的要求。由于现阶段的锚杆钻机仍存在孔眼定位精度低、自动化程度低及工作效率低下的弊端，因此有必要对锚杆钻机在掘支锚联合机组内的安装形式进行自动化改造，以提高孔眼定位精度低和钻孔工作效率。另外，锚固孔的打钻工作通常与锚网的铺设是协同进行的，而现阶段锚网的铺设仍主要由人力完成，但人力铺设锚网的方式存在机械化程度低、工人劳动强度大、作业安全性差、锚网铺设效率低、锚网铺设质量难以保障的缺点，并且锚网铺设与锚固孔打钻工作的协同性也很差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置及方法，可以使锚杆钻机拥有孔眼定位精度高、自动化程度高及工作效率高的特点，同时摒弃了人力铺设锚网的方式，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了工人作业时的安全性，锚网铺设质量也得到进一步提高，并且锚网铺设与锚固孔打钻工作的协同性得到了大幅度提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置，包括底座滑靴、支撑立柱、支撑纵梁、锚杆钻机、钻机水平调姿组件、钻机高度及角度调姿组件、锚网及锚网铺设组件；所述底座滑靴位于掘支锚联合机组的掘进机后方，底座滑靴与掘进机的机体尾部相铰接，底座滑靴与掘进机的机体进行随动；所述支撑立柱竖直固装在底座滑靴的中部，所述支撑纵梁水平固装在支撑立柱的顶部；所述钻机水平调姿组件设置在支撑立柱后方的底座滑靴上表面，所述钻机高度及角度调姿组件设置在钻机水平调姿组件上，所述锚杆钻机设置在钻机高度及角度调姿组件上；所述锚网铺设组件设置在支撑立柱前方，所述锚网位于锚网铺设组件上，在锚网铺设组件前方的底座滑靴上设有液压站，液压站用于为装置内所有的液压驱动部件提供动力。
所述钻机水平调姿组件包括纵向滑轨、纵向滑台板、纵向滑台板推移油缸、横向滑轨、横向滑台板及横向滑台板推移油缸；所述纵向滑轨水平固装在底座滑靴上表面，纵向滑轨采用平行双轨结构，所述纵向滑台板位于两条纵向滑轨之间，纵向滑台板相对于纵向滑轨具有直线移动自由度；所述纵向滑台板推移油缸位于两条纵向滑轨中间，纵向滑台板推移油缸与纵向滑轨相平行，纵向滑台板推移油缸的缸筒底端铰接在底座滑靴上，纵向滑台板推移油缸的活塞杆顶端铰接在纵向滑台板上；所述横向滑轨水平固装在纵向滑台板上表面，横向滑轨采用平行双轨结构，所述横向滑台板位于两条横向滑轨之间，横向滑台板相对于横向滑轨具有直线移动自由度；所述横向滑台板推移油缸位于两条横向滑轨中间，横向滑台板推移油缸与横向滑轨相平行，横向滑台板推移油缸的缸筒底端铰接在纵向滑台板上，横向滑台板推移油缸的活塞杆顶端铰接在横向滑台板上；在所述纵向滑台板和横向滑台板上均设置有一套钻机高度及角度调姿组件。
所述高度及角度调姿组件包括操作台箱式基座、钻机摆转调姿油缸、传力盘、传力轴、传力安装座、第一导轨滑座、第二导轨滑座、钻机安装滑座、第一导轨滑座推移油缸、第二导轨滑座推移油缸、钻机安装滑座推移油缸、顶紧板及顶紧板推移千斤顶；所述操作台箱式基座竖着固装在纵向滑台板或横向滑台板上，所述钻机摆转调姿油缸位于操作台箱式基座内部；所述传力轴贯穿操作台箱式基座侧壁板，传力轴与操作台箱式基座侧壁板之间通过轴承相连，所述传力盘固定套装在位于操作台箱式基座内部的传力轴上；所述钻机摆转调姿油缸的缸筒底端铰接在操作台箱式基座上，钻机摆转调姿油缸的活塞杆顶端铰接在传力盘上；所述传力安装座固连在位于操作台箱式基座外部的传力轴上；所述第一导轨滑座安装在传力安装座上，第一导轨滑座相对于传力安装座具有直线移动自由度；所述传力安装座内部为空心结构，所述第一导轨滑座推移油缸位于传力安装座的内部空腔中，第一导轨滑座推移油缸的缸筒底端铰接在传力安装座上，第一导轨滑座推移油缸的活塞杆顶端铰接在第一导轨滑座上；所述第二导轨滑座安装在第一导轨滑座上，第二导轨滑座相对于第一导轨滑座具有直线移动自由度；所述第二导轨滑座推移油缸的缸筒底端铰接在第一导轨滑座上，第二导轨滑座推移油缸的活塞杆顶端铰接在第二导轨滑座上；所述钻机安装滑座设置在第二导轨滑座上，钻机安装滑座相对于第二导轨滑座具有直线移动自由度；所述钻机安装滑座推移油缸的缸筒底端铰接在第二导轨滑座上，钻机安装滑座推移油缸的的活塞杆顶端铰接在钻机安装滑座上；所述第一导轨滑座、第二导轨滑座及钻机安装滑座的直线移动方向均保持平行；所述锚杆钻机固装在钻机安装滑座上；所述顶紧板位于高度及角度调姿组件的最前方，所述顶紧板推移千斤顶的缸筒底端固连在传力安装座上，所述顶紧板固连在顶紧板推移千斤顶的活塞杆顶端。
所述锚网铺设组件包括锚网存储箱、第一导向辊轴及第二导向辊轴，所述锚网以卷绕方式存放在锚网存储箱内，在锚网存储箱的顶部设有锚网出口，所述第一导向辊轴及第二导向辊轴分别架设在锚网存储箱上方，所述锚网的自由端依次绕过第一导向辊轴及第二导向辊轴并位于支撑纵梁上方。
一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设方法，采用了所述的掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置，包括如下步骤：
步骤一：先将锚网的自由端拉拽到锚杆钻机的钻杆正上方，然后控制支撑立柱升起，直到支撑纵梁将锚网压紧在巷道顶板上；
步骤二：控制纵向滑台板推移油缸动作，进而带动纵向滑台板沿着纵向滑轨移动，实现锚杆钻机水平纵向位置的调整；控制横向滑台板推移油缸动作，进而带动横向滑台板沿着横向滑轨移动，实现锚杆钻机水平横向位置的调整；控制钻机摆转调姿油缸动作，依次带动传力盘、传力轴、传力安装座、第一导轨滑座、第二导轨滑座及钻机安装滑座同步绕着传力轴中轴线转动，实现锚杆钻机摆转角度的调整；
步骤三：当锚杆钻机的水平位置和摆转角度调整好后，控制顶紧板推移千斤顶的活塞杆伸长，直到顶紧板顶靠在巷道顶板上；
步骤四：启动锚杆钻机，先控制钻机安装滑座推移油缸动作，实现锚杆钻机的钻孔进给，当钻孔深度满足要求后，锚杆钻机退回到初始位置；如果钻机安装滑座推移油缸达到行程极限后，钻孔深度未满足设计要求，则控制第二导轨滑座推移油缸动作，当钻孔深度满足设计要求后，锚杆钻机退回到初始位置；如果第二导轨滑座推移油缸达到行程极限后，钻孔深度仍未满足要求，则控制第一导轨滑座推移油缸动作，直到钻孔深度达到要求，锚杆钻机退回到初始位置；
步骤五：当锚杆钻机退回到初始位置后，控制顶紧板推移千斤顶的活塞杆回缩到初始位置，使顶紧板脱离巷道顶板；
步骤六：分别控制纵向滑台板推移油缸、横向滑台板推移油缸、钻机摆转调姿油缸回到初始位置，使锚杆钻机的水平位置和摆转角度恢复到初始值；
步骤七：先在打钻好的锚固孔内装入锚杆，再将锚网固定到锚杆上，然后控制支撑立柱下降到初始状态，使支撑纵梁脱离锚网；
步骤八：掘支锚联合机组整体向前移动，会拖拽着底座滑靴同步向前移动，在底座滑靴向前移动过程中，由于锚网的自由端已经通过锚杆固定在巷道顶板上，在拖拽力的作用下，位于锚网存储箱内的锚网会被不断的抽出，并自动补充到巷道顶板上；
步骤九：重复锚固孔的打孔过程，并完成锚杆的安装工作和锚网固定工作。
本发明的有益效果：
本发明的掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置及方法，可以使锚杆钻机拥有孔眼定位精度高、自动化程度高及工作效率高的特点，同时摒弃了人力铺设锚网的方式，大幅度降低了工人的劳动强度，提高了工人作业时的安全性，锚网铺设质量也得到进一步提高，并且锚网铺设与锚固孔打钻工作的协同性得到了大幅度提高。
附图说明
图1为本发明的一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置(第一视角)的结构示意图；
图2为本发明的一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置(第二视角)的结构示意图；
图3为本发明的钻机水平调姿组件与底座滑靴的配装示意图；
图4为本发明的钻机高度及角度调姿组件的(第一视角)的结构示意图；
图5为本发明的钻机高度及角度调姿组件的(第二视角)的结构示意图；
图中，1—底座滑靴，2—支撑立柱，3—支撑纵梁，4—锚杆钻机，5—钻机水平调姿组件，6—钻机高度及角度调姿组件，7—锚网，8—锚网铺设组件，9—液压站，10—纵向滑轨，11—纵向滑台板，12—纵向滑台板推移油缸，13—横向滑轨，14—横向滑台板，15—横向滑台板推移油缸，16—操作台箱式基座，17—钻机摆转调姿油缸，18—传力盘，19—传力轴，20—传力安装座，21—第一导轨滑座，22—第二导轨滑座，23—钻机安装滑座，24—第一导轨滑座推移油缸，25—第二导轨滑座推移油缸，26—钻机安装滑座推移油缸，27—顶紧板，28—顶紧板推移千斤顶，29—锚网存储箱，30—第一导向辊轴，31—第二导向辊轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～5所示，一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置，包括底座滑靴1、支撑立柱2、支撑纵梁3、锚杆钻机4、钻机水平调姿组件5、钻机高度及角度调姿组件6、锚网7及锚网铺设组件8；所述底座滑靴1位于掘支锚联合机组的掘进机后方，底座滑靴1与掘进机的机体尾部相铰接，底座滑靴1与掘进机的机体进行随动；所述支撑立柱2竖直固装在底座滑靴1的中部，所述支撑纵梁3水平固装在支撑立柱2的顶部；所述钻机水平调姿组件5设置在支撑立柱2后方的底座滑靴1上表面，所述钻机高度及角度调姿组件6设置在钻机水平调姿组件5上，所述锚杆钻机4设置在钻机高度及角度调姿组件6上；所述锚网铺设组件8设置在支撑立柱2前方，所述锚网7位于锚网铺设组件8上，在锚网铺设组件8前方的底座滑靴1上设有液压站9，液压站9用于为装置内所有的液压驱动部件提供动力。
所述钻机水平调姿组件5包括纵向滑轨10、纵向滑台板11、纵向滑台板推移油缸12、横向滑轨13、横向滑台板14及横向滑台板推移油缸15；所述纵向滑轨10水平固装在底座滑靴1上表面，纵向滑轨10采用平行双轨结构，所述纵向滑台板11位于两条纵向滑轨10之间，纵向滑台板11相对于纵向滑轨10具有直线移动自由度；所述纵向滑台板推移油缸12位于两条纵向滑轨10中间，纵向滑台板推移油缸12与纵向滑轨10相平行，纵向滑台板推移油缸12的缸筒底端铰接在底座滑靴1上，纵向滑台板推移油缸12的活塞杆顶端铰接在纵向滑台板11上；所述横向滑轨13水平固装在纵向滑台板11上表面，横向滑轨13采用平行双轨结构，所述横向滑台板14位于两条横向滑轨13之间，横向滑台板14相对于横向滑轨13具有直线移动自由度；所述横向滑台板推移油缸15位于两条横向滑轨13中间，横向滑台板推移油缸15与横向滑轨13相平行，横向滑台板推移油缸15的缸筒底端铰接在纵向滑台板11上，横向滑台板推移油缸15的活塞杆顶端铰接在横向滑台板14上；在所述纵向滑台板11和横向滑台板14上均设置有一套钻机高度及角度调姿组件6。
所述高度及角度调姿组件6包括操作台箱式基座16、钻机摆转调姿油缸17、传力盘18、传力轴19、传力安装座20、第一导轨滑座21、第二导轨滑座22、钻机安装滑座23、第一导轨滑座推移油缸24、第二导轨滑座推移油缸25、钻机安装滑座推移油缸26、顶紧板27及顶紧板推移千斤顶28；所述操作台箱式基座16竖着固装在纵向滑台板11或横向滑台板14上，所述钻机摆转调姿油缸17位于操作台箱式基座16内部；所述传力轴19贯穿操作台箱式基座16侧壁板，传力轴19与操作台箱式基座16侧壁板之间通过轴承相连，所述传力盘18固定套装在位于操作台箱式基座16内部的传力轴19上；所述钻机摆转调姿油缸17的缸筒底端铰接在操作台箱式基座16上，钻机摆转调姿油缸17的活塞杆顶端铰接在传力盘18上；所述传力安装座20固连在位于操作台箱式基座16外部的传力轴19上；所述第一导轨滑座21安装在传力安装座20上，第一导轨滑座21相对于传力安装座20具有直线移动自由度；所述传力安装座20内部为空心结构，所述第一导轨滑座推移油缸24位于传力安装座20的内部空腔中，第一导轨滑座推移油缸24的缸筒底端铰接在传力安装座20上，第一导轨滑座推移油缸24的活塞杆顶端铰接在第一导轨滑座21上；所述第二导轨滑座22安装在第一导轨滑座21上，第二导轨滑座22相对于第一导轨滑座21具有直线移动自由度；所述第二导轨滑座推移油缸25的缸筒底端铰接在第一导轨滑座21上，第二导轨滑座推移油缸25的活塞杆顶端铰接在第二导轨滑座22上；所述钻机安装滑座23设置在第二导轨滑座22上，钻机安装滑座23相对于第二导轨滑座22具有直线移动自由度；所述钻机安装滑座推移油缸26的缸筒底端铰接在第二导轨滑座22上，钻机安装滑座推移油缸26的的活塞杆顶端铰接在钻机安装滑座23上；所述第一导轨滑座21、第二导轨滑座22及钻机安装滑座23的直线移动方向均保持平行；所述锚杆钻机4固装在钻机安装滑座23上；所述顶紧板27位于高度及角度调姿组件6的最前方，所述顶紧板推移千斤顶28的缸筒底端固连在传力安装座20上，所述顶紧板27固连在顶紧板推移千斤顶28的活塞杆顶端。
所述锚网铺设组件8包括锚网存储箱29、第一导向辊轴30及第二导向辊轴31，所述锚网7以卷绕方式存放在锚网存储箱29内，在锚网存储箱29的顶部设有锚网出口，所述第一导向辊轴30及第二导向辊轴31分别架设在锚网存储箱29上方，所述锚网7的自由端依次绕过第一导向辊轴30及第二导向辊轴31并位于支撑纵梁3上方。
一种掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设方法，采用了所述的掘支锚联合机组钻机调姿与锚网铺设装置，包括如下步骤：
步骤一：先将锚网7的自由端拉拽到锚杆钻机4的钻杆正上方，然后控制支撑立柱2升起，直到支撑纵梁3将锚网7压紧在巷道顶板上；
步骤二：控制纵向滑台板推移油缸12动作，进而带动纵向滑台板11沿着纵向滑轨10移动，实现锚杆钻机4水平纵向位置的调整；控制横向滑台板推移油缸15动作，进而带动横向滑台板14沿着横向滑轨13移动，实现锚杆钻机4水平横向位置的调整；控制钻机摆转调姿油缸17动作，依次带动传力盘18、传力轴19、传力安装座20、第一导轨滑座21、第二导轨滑座22及钻机安装滑座23同步绕着传力轴19中轴线转动，实现锚杆钻机4摆转角度的调整；
步骤三：当锚杆钻机4的水平位置和摆转角度调整好后，控制顶紧板推移千斤顶28的活塞杆伸长，直到顶紧板27顶靠在巷道顶板上；
步骤四：启动锚杆钻机4，先控制钻机安装滑座推移油缸26动作，实现锚杆钻机4的钻孔进给，当钻孔深度满足要求后，锚杆钻机4退回到初始位置；如果钻机安装滑座推移油缸26达到行程极限后，钻孔深度未满足设计要求，则控制第二导轨滑座推移油缸25动作，当钻孔深度满足设计要求后，锚杆钻机4退回到初始位置；如果第二导轨滑座推移油缸25达到行程极限后，钻孔深度仍未满足要求，则控制第一导轨滑座推移油缸24动作，直到钻孔深度达到要求，锚杆钻机4退回到初始位置；
步骤五：当锚杆钻机4退回到初始位置后，控制顶紧板推移千斤顶28的活塞杆回缩到初始位置，使顶紧板27脱离巷道顶板；
步骤六：分别控制纵向滑台板推移油缸12、横向滑台板推移油缸15、钻机摆转调姿油缸17回到初始位置，使锚杆钻机4的水平位置和摆转角度恢复到初始值；
步骤七：先在打钻好的锚固孔内装入锚杆，再将锚网7固定到锚杆上，然后控制支撑立柱2下降到初始状态，使支撑纵梁3脱离锚网7；
步骤八：掘支锚联合机组整体向前移动，会拖拽着底座滑靴1同步向前移动，在底座滑靴1向前移动过程中，由于锚网7的自由端已经通过锚杆固定在巷道顶板上，在拖拽力的作用下，位于锚网存储箱29内的锚网7会被不断的抽出，并自动补充到巷道顶板上；
步骤九：重复锚固孔的打孔过程，并完成锚杆的安装工作和锚网7固定工作。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
