一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机及掘进方法技术

本发明专利技术公开了一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机及掘进方法，一体机包括掘进机、支护框架、岩石切割锯、帮锚杆机、顶锚杆机，支护框架沿巷道走向布置，包括走向梁、立柱、横梁，走向梁为两根，位于巷道顶部两侧，沿巷道走向平行布置，立柱位于巷道两侧，每侧数量相同，立柱底部通过滑靴于地面接触，顶部与走向梁底面垂直连接，多个横梁从顶部将两根走向梁连接起来，支护框架在滑移机构的带动下，沿巷道走向前后移动。岩石切割锯等距安装于支护框架最前端，帮锚杆机位于支护框架左右两侧的两个立柱之间，顶锚杆机位于支护框架的顶部。本发明专利技术预先设置开槽区，可防止截割滚筒截割煤体时对围岩扰动，有效防止片帮及冒顶的产生，从而实现安全高效掘进。安全高效掘进。安全高效掘进。

【技术实现步骤摘要】
一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机及掘进方法


[0001]本专利技术涉及采煤与支护
，具体涉及一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机及掘进方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济的快速发展，煤炭工业的机械化、自动化程度越来越高，综合机械化采煤设备广泛应用于各种地质条件的煤炭生产之中。在巷道掘进环节，掘进机本身质量已有很大幅度的升高，尤其是大型掘锚一体机在各个矿区得到了广泛应用。但在实际应用环境中，掘锚一体机仅能应用在简单矿井巷道掘进中，当遇到受强采动影响、脆弱的岩体巷道，很难将装备效能完全发挥出来。掘进是一个复杂的多工序交替过程，其由破岩、装运、支护三大工序组成，要实现巷道掘进施工的快速高效，就得使每个工序都能够高效率协调连接，而目前针对地质复杂条件的快掘装备还不完备，其主要原因是截割后的煤巷脆弱顶板需要及时支护以避免垮塌，尤其是受强采动影响的巷道掘进，掘进作业所允许的空顶距很小，并且目前所采用的锚杆支护设备简单，自动化水平低，效率低下，现有的各种掘锚机的掘进装置和锚护装置的相对位置固定，在具体掘进过程中二者存在相互干涉的问题，从而影响正常的掘进工程。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机及掘进方法，通过超前设置开槽区，可预先截断截割扰动，形成即开挖即支护的掘进方式。
[0004]为实现上述目的，本专利技术一方面公开了一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机，包括掘进机、支护框架、岩石切割锯、帮锚杆机和顶锚杆机，所述支护框架沿巷道走向布置，包括走向梁、立柱和横梁，所述走向梁为两根，位于巷道顶部两侧，沿巷道走向平行布置，所述立柱位于巷道两侧，每侧数量相同，所述立柱底部通过滑靴于地面接触，顶部与所述走向梁底面垂直连接，多个所述横梁从顶部将两根所述走向梁连接起来，其中，所述立柱内设有纵向伸缩油缸，用于调整所述支护框架的高度，所述横梁内设有横向伸缩油缸，用于调整所述支护框架的宽度；所述掘进机机身上设有滑移机构I，所述支护框架两侧的部分所述立柱与所述滑移机构I固定连接；所述支护框架在所述滑移机构I的带动下，沿巷道走向前后移动；所述岩石切割锯为多个，等距安装于所述支护框架最前端左侧所述立柱的前端面上并且所述岩石切割锯锯面均竖直设置，等距安装于所述支护框架最前端右侧所述立柱的前端面上并且所述岩石切割锯锯面均竖直设置，等距安装于所述支护框架最前端所述横梁的前端面上并且所述岩石切割锯锯面均水平设置；所述帮锚杆机位于所述支护框架左右两侧的两个所述立柱之间，通过旋转伸缩机构安装于其中一个所述立柱上；所述顶锚杆机位于所述支护框架的顶部，两个所述横梁之间，通过旋转伸缩机构安装于其中一个所述横梁上；在所述掘进机的后端设有锚索钻机。
[0005]进一步地，所述岩石切割锯为高强度链锯。
[0006]进一步地，所述掘进机机身位于所述支护框架内部。
[0007]进一步地，在所述支护框架的两侧，均设有两个沿巷道走向布置的所述帮锚杆机；在所述支护框架的顶部，设有两个沿巷道走向布置的所述顶锚杆机。
[0008]进一步地，所述滑移机构I包括支撑板、滑移油缸和连接杆，所述掘进机的机身上沿掘进方向设有滑轨，所述支撑板位于滑轨上方并与滑轨滑动连接，所述滑移油缸一端固定在所述机身上，一端与所述支撑板后端固定连接，为支撑板滑动提供动力，所述连接杆位于所述支撑板两侧，所述连接杆一端与所述支撑板一侧固定连接，一端与所述立柱内侧固定连接。
[0009]进一步地，还包括滑移机构II，所述滑移机构II包括长条形箱体、安装板和推移油缸，所述长条形箱体内部沿长度方向设置有滑槽，所述安装板两边与滑槽配合，所述推移油缸一端固定在所述长条形箱体宽边内侧，一端固定在安装板一侧，推动所述安装板沿所述长条形箱体长度方向来回移动；所述滑移机构II为三个，安装在所述支护框架的前端面上，所述岩石切割锯均匀安装在三个所述滑移机构II的所述安装板上。
[0010]另一方面，一种开槽式无空顶即支护掘进方法，所述方法包括如下步骤：
[0011]S1、滑移机构I推动框架结构向前移动，使岩石切割锯开槽至设定深度，然后，岩石切割锯进行横向滑移切割，将锯间煤岩体全部切割完毕，完成横向开槽贯通；之后，岩石切割锯进行垂直滑移切割，将锯间煤体全部切割完毕，完成垂直开槽贯通；
[0012]S2、截割滚筒向前推进，对截割煤岩体进行截割，其截割深度值等于一个循环深度；
[0013]S3、全断面截割完成后，掘进机机身不动而通过滑移机构将截割滚筒后退至支护框架后面；
[0014]S4、支护框架向巷道内回缩，与煤壁之间形成一定的间隙，将钢筋网片插入间隙后，支护框架向外支撑复位；
[0015]S5、顶锚杆机和帮锚杆机按照支护参数进行锚杆施工，锚索钻机待前方支护完成后按照支护参数进行锚索施工；
[0016]S6、待前方支护完成后，滑移机构I推动框架结构向前推进，岩石切割锯对巷道轮廓进行下一循环开槽。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]一、本专利技术可以实现即开挖即支护，将开挖与支护合为一体，精确开挖巷道轮廓，成型控制好；
[0019]二、岩石切割锯深入前方煤体，借助未截割煤体作为支点，支撑巷道外轮廓煤岩体，及时对外轮廓围岩体提供侧向约束，防止片帮与冒顶；
[0020]三、截割锯形成的截割槽可以隔断中部煤体与围岩的联系，从而阻断了掘进机滚筒截割振动对围岩的扰动破坏，实现了中间煤体与围岩剥离，达到保护巷道围岩的目的；
[0021]四、可实现巷道围岩及时侧向约束补偿，无空顶距掘进作业，防止巷道由于支护不及时发生片帮和顶板下沉现象，隔绝中部截割破岩对保留围岩体的扰动破坏影响，防止掘进迎头煤岩体大块片落，从而也保障了巷道的安全高效掘进；
[0022]五、即开挖即支护可实现巷道无空顶距掘进作业，保证了施工人员的作业安全，为强动压巷道快速掘进提供有力的装备技术基础。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的掘锚一体机的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术的超前钻进后的工作面示意图；
[0025]图3是图1的局部放大图；
[0026]图4是图1中I
‑
I向剖视图；
[0027]图5是滑移机构I结果示意图；
[0028]图6是滑移机构II结构示意图；
[0029]图中，1
‑
掘进机，1
‑1‑
截割大臂，1
‑2‑
刮板输送机，1
‑3‑
行走机构，1
‑4‑
装载机构，1
‑5‑
机身，2
‑
支护框架，2
‑1‑
走向梁，2
‑2‑
立柱，2
‑3‑
横梁，3
‑
岩石切割锯，4
‑
帮锚杆机，5
‑
顶锚杆机，6
‑
旋转伸缩机构，7
‑
滑移机构I，7
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开槽式无空顶即支护掘锚一体机，其特征在于，包括掘进机(1)、支护框架(2)、岩石切割锯(3)、帮锚杆机(4)和顶锚杆机(5)，所述支护框架(2)沿巷道走向布置，包括走向梁(2
‑
1)、立柱(2
‑
2)和横梁(2
‑
3)，所述走向梁(2
‑
1)为两根，位于巷道顶部两侧，沿巷道走向平行布置，所述立柱(2
‑
2)位于巷道两侧，每侧数量相同，所述立柱(2
‑
2)底部通过滑靴于地面接触，顶部与所述走向梁(2
‑
1)底面垂直连接，多个所述横梁(2
‑
3)从顶部将两根所述走向梁(2
‑
1)连接起来，其中，所述立柱(2
‑
2)内设有纵向伸缩油缸，用于调整所述支护框架的高度，所述横梁(2
‑
3)内设有横向伸缩油缸，用于调整所述支护框架(2)的宽度；所述掘进机(1)机身上设有滑移机构I(7)，所述支护框架(2)两侧的部分所述立柱(2
‑
2)与所述滑移机构I(7)固定连接；所述支护框架(2)在所述滑移机构I(7)的带动下，沿巷道走向前后移动；所述岩石切割锯(3)为多个，等距安装于所述支护框架(2)最前端左侧所述立柱(2
‑
2)的前端面上并且所述岩石切割锯(3)锯面均竖直设置，等距安装于所述支护框架最前端右侧所述立柱的前端面上并且所述岩石切割锯(3)锯面均竖直设置，等距安装于所述支护框架(2)最前端所述横梁(2
‑
3)的前端面上并且所述岩石切割锯(3)锯面均水平设置；所述帮锚杆机(4)位于所述支护框架(2)左右两侧的两个所述立柱(2
‑
2)之间，通过旋转伸缩机构(6)安装于其中一个所述立柱(22)上；所述顶锚杆机(5)位于所述支护框架(2)的顶部，两个所述横梁(2
‑
3)之间，通过旋转伸缩机构(6)安装于其中一个所述横梁(2
‑
3)上；在所述掘进机(1)的后端设有锚索钻机(8)。2.根据权利要求1所述的一种超前分离控顶帮式掘锚一体机，其特征在于，所述岩石切割锯(3)为高强度链锯。3.根据权利要求1所述的一种超前分离控顶帮式掘锚一体机，其特征在于，所述掘进机(1)机身位于所述支护框架(2)内部。4.根据权利要求1所述的一种超前分离控顶帮式掘锚一体机，其特征在于，在所述支护框架(2)的两侧，均设有两个沿巷道走向布置的所述帮锚杆机(4)；在所述支护框架(2)的顶部，设有两个沿巷道走向布置的所述顶锚杆机(5)。5.根据权利要求2所述的一种超前分离控顶帮式掘锚一体机，其特征在于，所述滑移机构I(7)包括支撑板(7
‑
1)、滑移油缸(7
‑
2)和连接杆(7
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：许兴亮，田素川，胡伟超，李子涵，石灏，高文斌，郭智龙，谢同喜，方俊，冯宇新，康涛，杨笑坤，王珏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：